[发明专利]基于声音信号到达时间差的最小二乘测向方法

摘要

本发明提供一种基于声音信号到达时间差的最小二乘测向方法，基本思想如下在求解拉格朗日乘子时，采用绝对值型的代价函数，使得拉格朗日乘子具有明确表达式；计算拉格朗日乘子时，采用标准声速代替测量声速，因而整个测向过程与声速无关；采用线性最小二乘测向技术获得声音信源的粗略方向估计，作为计算拉格朗日乘子时的判断依据。本发明相对于现有技术的有益效果在于本发明提供的测向方法在方位角和俯仰角估计的精度方面，都要优于传统的估计方法，特别是俯仰角的估计精度表现更为突出。

主权项

基于声音信号到达时间差的最小二乘测向方法，其特征在于，包括如下步骤：声音传感器部署步骤：在所需的区域内部署声音传感器阵列，设定其中一个声音传感器为基准传感器；基础数据采集步骤：获取各声音传感器之间的距离和角度值，并转换为各声音传感器三维坐标；利用所述声音传感器阵列采集声音信号；到达时间差估计步骤：根据采集的声音信号，先滤除脉冲声波中的环境噪声，再以基准传感器作为测量时间基准，采用传统的波峰差值法或互相关法，估计出各传感器相对于所述基准传感器到达时间差；声音信源方向计算步骤：(1)根据线性最小二乘测向法自变量之间存在的约束关系，粗略估计三维空间的声波方向涉及声源的方位角和俯仰角；(2)计算确定拉格朗日乘子的数值；(3)构建基于声音信号到达时间差的非线性约束优化测向模型，采用拉格朗日乘子法求解该模型，得到包含三个子元素的声音信源方向矢量估计值。