[发明专利]一种基于七元十字阵的空间声源定位反演方法

摘要

本发明公开了一种基于七元十字阵的空间声源定位反演方法，首先进行时延估计，以获得声源到达十字阵的各阵元间的相对时延值；然后利用时延估计值，并结合已知的传声器阵列的空间几何关系来确定声源的方位。本发明建立的阵型立体直观，且基于时延估计的几何定位法定位精度较高，在运算量和实时性上相对优于基于高分辨率谱估计方法、基于最大输出功率的可控波束形成方法，可应用于实际的声源定位系统进行实时定位。几何定位算法能够应用于三维空间中且其运算量较低、定位精度高，在实际环境中可以低成本应用到声源定位系统中，成为有效的基础性工具，达到增强定位实时性与精确性的效果。

主权项

1.基于七元十字阵的空间声源定位反演方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)，令声音传播速度为c，声源S的直角坐标为(x，y，z)，r为声源S到坐标原点M0的距离，声源S传播到传声器M0(0,0,0)、M1(a,0,0)、M2(0,a,0)、M3(‑a,0,0)、M4(0,‑a,0)、M5(0,0,a)、M6(0,0,‑a)的时间分别为t0、t1、t2、t3、t4、t5、t6，a大于0；T1＝t1‑t0，T2＝t2‑t0，T3＝t3‑t0，T4＝t4‑t0，T5＝t6‑t5；H1为声源S的水平偏角，范围在[0,360°]之间；H2为声源S的仰角，范围在[‑90°,90°]之间，H2的值若为正代表声源在X0Y平面上方，此时T5＞0；H2的值若为负代表声源在X0Y平面下方，此时T5＜0；声源S的球坐标为(r,H1,H2)；H1'、H2'分别为正演值H1、H2对应的反演值；步骤2)，判断并得出H1、H2的正演值：步骤3)，存在以下距离关系：则：式中，x'为正演值x的反演值；y'为正演值y的反演值；r'为正演值r的反演值；m＝T1+T2+T3+T4，n＝T12+T22+T32+T42，e＝T3+T1，f＝T3‑T1，g＝T4‑T2；步骤4)，当声源S不在X0Z平面、Y0Z平面、Z轴时：步骤4.1)，存在以下极性关系：则：根据T5的正负，得到：步骤4.2)，确定H2'后，根据以下公式求出z'：z'＝r'sinH2'；步骤5)，当声源S在X0Z平面时：步骤5.1)，y为0，x和z均不为0，则：步骤5.2)，根据以下公式，计算出H1'、H2'：步骤5.3)，在确定了H2'后，根据以下公式求出z'：z'＝r'sinH2'步骤6)，当声源S在Y0Z平面时：步骤6.1)，x为0，y和z均不为0，则：步骤6.2)，根据以下公式，计算出H1'、H2'：步骤6.3)，在确定了H2'后，根据以下公式求出z'：z'＝r'sinH2'步骤7)，当声源S在Z轴上时：步骤7.1)，x和y均为0，z不为0，则：步骤7.2)，根据以下公式，计算出H1'、H2'、z'：