[发明专利]一种异常声音定位方法及定位装置

摘要

本发明涉及一种异常声音定位方法及定位装置，主要解决现有HB加权的广义相关时延方法(HB‑GCC)在计算传声器之间的时延差(TDOA)时没有充分考虑环境噪声特性，从而难以得到正确时延估计结果的问题，异常声音定位方法包括如下步骤：步骤1、传声器采集声音信号；步骤2、声音信号预处理；步骤3、标记为异常声音；步骤4、采用基于反正切变换的HB加权广义互相关算法计算传声器阵列中任意两传声器之间的时延差；5)计算声源的方位角俯仰角θ以及距离r。同时，本发明还提供一种基于上述方法的装置，该装置包括平面四元传声器阵列模块、信号采集模块、信号预处理模块和异常声音定位模块。

主权项

1.一种异常声音定位方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、传声器采集声音信号，所述传声器至少为四个，且分布在同一平面上；步骤2、声音信号预处理；2.1)将传声器采集的声音信号去除直流分量和趋势项；2.2)对步骤2.1处理后的声音信号滤出高频杂波；2.3)将步骤2.2处理后的声音信号采用谱减法去除工频干扰及谐波，然后对声音信号进行归一化处理，得到处理后的信号x(n)；步骤3、标记为异常声音；3.1)将预处理后的信号进行分帧处理；3.2)基于信噪比判定，标记出异常声音；计算每帧信号的平均功率l为帧长；计算环境噪声的平均功率x₀(n)为环境噪声信号；计算信噪比SNR＝P/N，以恒预警的方式对信噪比进行检测，如果超过预设门限，则标记为异常声音；在异常标记点后的同一数据点处截取多个传声器的多个声音片段；步骤4、采用基于反正切变换的HB加权广义互相关算法计算传声器阵列中任意两传声器之间的时延差；4.1)在步骤3.2)截取的声音片段中，选取传声器1和传声器2的声音信号x₁(n)，x₂(n)，对其进行反正切变换；X₁(n)＝arctan[kx₁(n)]X₂(n)＝arctan[kx₂(n)]其中，k为控制非线性变换程度的参数，k＞0；4.2)用傅里叶变换计算信号X₁(n)的自功率谱密度信号X₂(n)的自功率谱密度信号X₁(n)与信号X₂(n)的互功率谱密度ω为角频率，则HB‑GCC的加权函数为：其中：0.5≤λ≤1；加权后的互功率谱密度函数改变为：4.3)对传声器1和传声器2信号之间的互功率谱密度函数做累加加权，累加加权函数为：其中：m为帧数；对求傅里叶反变换，即其中：j为虚数单位；4.4)峰值检测，互相关函数峰值位置处的τ值即为传声器1和传声器2间的时延差τ₂₁；4.5)参照步骤4.1)至步骤4.4)，计算任意多个传声器之间的时延差τ₃₁,τ₄₁,τ₃₂,τ₄₂,τ₄₃；5)计算声源的方位角俯仰角θ以及距离r；式中，C＝340m/s，L传声器阵列边长。