[发明专利]一种基于声像仪的近场聚焦声源距离计算方法及系统

权利要求书

1.一种基于声像仪的近场聚焦声源距离计算方法，其特征在于，包括：

设置二维麦克风阵列，并获取所述麦克风阵列中各个阵元相对于麦克风阵列的阵列中心的时间延迟，从而构造阵列流型矩阵；

接收到声源信号时，基于所述阵列流型矩阵，并通过波束形成空间扫描以获得空间能量分布，进而确定声源信号位置；

将所述空间能量分布中最大的阵元对应的方位上的距离空间离散化为N维向量，获取所述N维向量相对于所述麦克风阵列的位置信息，根据所述位置信息与阵元坐标计算得到近场阵元延迟量，并结合所述阵列流型矩阵，构建近场聚焦流形向量；

获取所述近场聚焦流形向量对应的一维向量，根据所述一维向量进行峰值搜索，获取所述一维向量的最大值，从而确定所述声源信号的相对距离；

其中，所述根据所述位置信息与阵元坐标计算得到近场阵元延迟量，并结合所述阵列流型矩阵，构建近场聚焦流形向量，包括：

结合公式：

其中，为第m号阵元的坐标，为离散化位置的空间坐标，d_i为离散化位置，、为声源信号的对应方位，表示计算两个坐标的距离；

及公式：

得到近场阵元延迟量，并结合所述阵列流型矩阵，构建近场聚焦流形向量，所述近场聚焦流形向量，包括：

其中， 为信号频率， 为虚数算子。

2.根据权利要求1所述的基于声像仪的近场聚焦声源距离计算方法，其特征在于，所述获取所述麦克风阵列中每个阵元相对于麦克风阵列的阵列中心的时间延迟，从而构造阵列流型矩阵，包括：

以麦克风阵列的阵列中心为参考中心，计算得到各阵元接收声源信号的时间延迟；

根据各阵元接收声源信号的时间延迟，得到各阵元接收声源信号的相位移动；

根据各阵元接收声源信号的相位移动，得到各阵元的阵列流型矩阵。

3.根据权利要求2所述的基于声像仪的近场聚焦声源距离计算方法，其特征在于，所述以麦克风阵列的阵列中心为参考中心，计算得到各阵元接收声源信号的时间延迟，计算公式包括：

其中，和为声源信号进入麦克风阵列时相对于平面、平面的入射角度，c为声速，和为第m号阵元的方向和方向的坐标，m表示第m阵元。

4.根据权利要求3所述的基于声像仪的近场聚焦声源距离计算方法，其特征在于，所述得到各阵元接收声源信号的相位移动，计算公式包括：

。

5.根据权利要求4所述的基于声像仪的近场聚焦声源距离计算方法，其特征在于，所述各阵元的阵列流型矩阵，包括：

。

6.根据权利要求5所述的基于声像仪的近场聚焦声源距离计算方法，其特征在于，所述基于所述阵列流型矩阵，并通过波束形成空间扫描以获得空间能量分布，进而确定声源信号位置，包括：

基于阵列流型矩阵，并通过波束形成空间扫描以获得空间能量分布：

其中，为声源信号经过傅里叶变换后的频域，M为阵元数量，F₁为处理频带下限，F2为处理频带上限；

基于空间能量分布，并通过峰值搜索以确定声源信号的对应方位。