[发明专利]一种基于耳廓传导特性的单耳声源定位方法及系统

权利要求书

1.一种基于耳廓传导特性的单耳声源定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将噪声传声器设置于单个的人工耳耳道出口位置，在理想测试环境下分别设置多个测试声源位于不同方位角或俯仰角位置播放测试声源信号，将利用所述噪声传声器采集到的信号记为第一接收信号，利用离散傅里叶变换将所述第一接收信号和所述测试声源信号转换到频域，基于所述第一接收信号和所述测试声源信号的频域关系针对各个所述测试声源计算耳廓传导特性响应；

S2：在实际定位时，利用所述噪声传声器接收待测声源发出的信号，记为第二接收信号；以及

S3：利用离散傅里叶变换将所述第二接收信号和所述耳廓传导特性响应转换到频域，基于所述第二接收信号和所述耳廓传导特性响应的频域关系利用稀疏恢复算法进行声源方位估计，获得所述待测声源的方位。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述噪声传声器的设置位置位于耳廓内并且位于耳道出口外侧。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述噪声传声器通过一片音频编解码芯片与所述声源方位估计模块连接。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述声源方位估计模块包括一片用于控制音频编解码芯片和麦克风的微处理器。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一接收信号和所述测试声源信号的频域关系针对各个所述测试声源计算耳廓传导特性响应的具体步骤包括：

根据所述第一接收信号和所述测试声源信号的频域关系

X₁(k)＝H(r_s，k)S₁(k)+W₁(k)

其中，X₁(k)为频域的M帧所述第一接收信号的矢量，H(r_s，k)为M帧所述第一接收信号对应的所述测试声源位置r_s处的耳廓传导特性频域响应的矢量，W₁(k)为M帧所述第一接收信号对应的频域噪声的矢量，S₁(k)为所述测试声源信号频域；

利用已知的X₁(k)、W₁(k)和S₁(k)求得H(r_s，k)，对所有所述测试声源的空间位置{r₁，r₂，...，r_D}，进行上述运算，得到所有所述测试声源对应的耳廓传导特性频域响应矩阵D(k)＝{H(r₁，k)，H(r₂，k)，...，H(r_D，k)}，并储存。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二接收信号和所述耳廓传导特性响应的频域关系利用稀疏恢复算法进行声源方位估计具体包括：

将所述耳廓传导特性频域响应矩阵D(k)作为字典，基于所述第二接收信号和所述耳廓传导特性响应的频域关系

X₂(k)＝H(r_s，k)S₂(k)+W₂(k)

对D(k)进行扩展，得到

其中，X₂(k)为频域的M帧所述第二接收信号的矢量，H(r_s，k)为M帧所述第一接收信号对应的所述测试声源位置r_s处的耳廓传导特性频域响应的矢量，W₂(k)为M帧所述第二接收信号对应的频域噪声的矢量，S₂(k)为所述待测声源的信号频域，为字典扩展下的所述待测声源的信号频域；

基于压缩感知算法，将所述耳廓传导特性频域响应矩阵D(k)作为观测矩阵，使用稀疏恢复算法对公式进行求解，得到根据中的非零元素及其位置，获得所述位置对应的待测声源的方位。