[发明专利]一种双五元十字阵被动声定位融合方法

摘要

一种双五元十字阵被动声定位融合方法，属于声音信号处理及测量技术领域。本发明解决了现有的四元十字阵的定位方法定向和定距精度和目标的方位有关，无法判断目标在哪个空域；现有五元十字阵测距和侧向误差依然存在，尤其是当目标与平面阵的夹角较小时,测距和侧向误差变大，以及在推导公式时忽略了一些微小距离量也引入了一定的误差，估计的精度下降，不利于实际的工程应用的问题。本发明用七个传声器构造了双五元十字阵传声器阵列，利用两个五元十字阵分别推导出声源点准确坐标计算公式，然后利用两个五元十字阵推出的计算公式引入加权算数平均法来构造声源点坐标值的计算公式。本发明适用于基于时延估计的被动声声源定位领域。

主权项

一种双五元十字阵被动声定位融合方法，其特征在于所述双五元十字阵被动声的传声器阵列模型由7个微传声器组成，S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6分别表示所述的7个传声器，位于笛卡尔坐标系XYZ坐标轴上；设S0(0,0,0)为基准传声器，其余六个传声器位于XOY和XOZ两个平面上，设6个传声器与坐标原点O的距离都是D；声源P在球坐标系下的坐标为与坐标原点之间的距离PO为r，俯仰角POZ为θ，方位角PaOX为c为声波传播速度；双五元十字阵都以S0为基准传声器，获得6个相互独立的时间延迟值为τ10、τ20、τ30、τ40、τ50、τ60；所述定位融合方法包括以下步骤：步骤一、利用位于笛卡尔坐标系XOY平面内第一个五元十字阵，推导出该五元十字阵准确的声源点坐标计算公式；步骤二、利用位于笛卡尔坐标系XOZ平面内第二个五元十字阵，推导出该五元十字阵准确的声源点坐标计算公式；步骤三、以步骤一和步骤二推导出的准确声源点坐标计算公式，对上述两个步骤得到的声源点坐标计算公式用加权算术平均法来加权处理，构造出双五元十字阵的声源点坐标计算公式，声源P在第一个五元十字阵中以P0表示，在第二个五元十字阵中以P1表示；所述的双五元十字阵分别位于笛卡尔坐标系XOY和XOZ两个平面上，其中在笛卡尔坐标系中以XOY平面内的四个传声器S1、S2、S4、S5与S0构成第一个五元十字阵，在笛卡尔坐标系中以XOZ平面内的四个传声器S1、S3、S4、S6与S0构成第二个五元十字阵；步骤一所述的位于XOY平面的第一个五元十字阵推导准确的声源点坐标计算公式的具体过程为：假设在XOY平面的第一个五元十字阵内声源点球坐标为利用第一个五元十字阵得到声源与坐标原点的距离计算公式：r0=(τ202+τ502-τ102-τ402)*c2*(τ40+τ50-τ10-τ20)]]>利用第一个五元十字阵得到声源俯仰角的计算公式为：θ0=arcsin((r0+cτ20)2-(r0-cτ50)2)2+((r0+cτ40)2-(r0-cτ10)2)24Dr0]]>利用第一个五元十字阵得到声源方位角的计算公式为：