[发明专利]基于极大似然估计的变电站设备异常声源定位方法及系统

权利要求书

1.一种基于极大似然估计的变电站设备异常声源定位方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、采集变电站声音信号样本Y＝[y₁，y₂，...，y_n]，n为正整数；

S2、建立变电站声音信号样本的似然函数；基于似然函数获得与其对应的方向角D的估计值，以对变电站设备异常声源进行定位。

2.根据权利要求1所述的基于极大似然估计的变电站设备异常声源定位方法，其特征在于，在所述步骤S1中采用M×M个声音传感器组成的方形矩阵采集变电站声音信号样本，上述M×M个声音传感器组成的方形矩阵构成声音传感器阵列，M为正整数。

3.根据权利要求1所述的基于极大似然估计的变电站设备异常声源定位方法，其特征在于，在所述步骤S2中建立变电站声音信号样本的似然函数为：

其中，θ表示声音信号的俯仰角，表示声音信号的方位角，σ²表示噪声信号的方差，y_i(t)表示声音信号，为方向向量，s_i(t)表示声音信号矢量，n表示声音信号样本中声音信号的数量。

4.根据权利要求3所述的基于极大似然估计的变电站设备异常声源定位方法，其特征在于，基于似然函数获得与其对应的方向角D的估计值，包括：

将所述似然函数进行转换，得到转换后的简化似然函数，所述简化似然函数为：

其中，为方向向量展成空间的投影算子，tr(·)表示矩阵的迹；R为声音信号的协方差矩阵；

根据所述简化似然函数得到声音信号方向角D的估计值，所述声音信号方向角D的估计值为：

其中，y_i^H(t)表示声音信号y_i(t)矩阵的共轭转置。

5.根据权利要求4所述的基于极大似然估计的变电站设备异常声源定位方法，其特征在于，将所述似然函数进行转换，得到转换后的简化似然函数，具体包括：

对所述似然函数中的噪声信号的方差σ²进行估计，得到所述σ²的极大似然估计值，所述σ²的极大似然估计值根据如下公式获得：

将所述σ²的极大似然估计值代入所述似然函数，得到第一似然函数，所述第一似然函数公式为：

对所述似然函数中的声音信号矢量s_i(t)进行估计，得到所述s_i(t)的极大似然估计值，所述s_i(t)的极大似然估计值根据如下公式获得：

所述表示为矩阵的逆；表示为方向向量矩阵的共轭转置；

将所述s_i(t)的极大似然估计值代入所述第一似然函数，得到第二似然函数；所述第二似然函数公式为：

y_i^H(t)表示声音信号y_i(t)矩阵的共轭转置；为方向向量展成空间的投影算子，的表达式为：

根据投影矩阵的性质和内外积的转换关系，对所述第二似然函数进行简化，得到所述简化似然函数。

6.一种基于极大似然估计的变电站设备异常声源定位系统，其特征在于，包括：

声音传感器阵列：用于采集变电站声音信号样本；

处理和定位模块，用于建立变电站声音信号样本的似然函数；基于似然函数获得与其对应的方向角D的估计值，以对变电站设备异常声源进行定位。

7.根据权利要求6所述的基于极大似然估计的变电站设备异常声源定位系统，其特征在于，

所述声音传感器阵列为M×M个声音传感器组成的方形矩阵，M为正整数。