[发明专利]混响房间内分布式麦克风阵列多声源定位方法

权利要求书

1.一种混响房间内分布式麦克风阵列多声源定位方法，其特征在于：K个声源所在二维网格中的信号表示为S，其在空-频域的表达具有块稀疏性，S是块稀疏信号,该信号由M个麦克风接受到的观测信号X以及压缩观测矩阵恢复得到，S在空-频域的稀疏支撑集对应实际声源的数量和位置。

2.如权利要求1所述的混响房间内分布式麦克风阵列多声源定位方法，其特征在于：使得二维网格中的信号S在空-频域的表达具有块稀疏性的方法是：假设K个声源同时分布于同一水平面，此水平面被划分成G个网格，声源数目远小于网格的数量，每个声源只占据一个网格，假设在时间观测窗内，声源位置不变，则每个网格信号的频域表示为S_g∈C^F×1,g∈{1,...,G}，将各网格的信号按列堆叠后，K个声源所在的整个二维网格信号的空-频域表达为其中C^F×1表示F维度的尺度空间，C^FG×1表示FG维度的尺度空间。

3.如权利要求1和2所述的混响房间内分布式麦克风阵列多声源定位方法，其特征在于：块稀疏信号S在空-频域的稀疏支撑集对应着实际声源的数量与位置由下述实现：若二维网格中的某网格处不存在声源，则该网格处的信号在空-频域的值为零，若某网格处存在声源，则该网格处的信号在空-频域会出现非零值，块稀疏信号S的稀疏支撑集对应实际声源的集合，即二维网格中，网格处的信号在空-频域出现非零值的块的数量与位置对应实际声源的数量与位置。

4.如权利要1所述的混响房间内分布式麦克风阵列多声源定位方法，其特征在于：所述由M个麦克风接收到的观测信号X及观测矩阵恢复得到块稀疏信号S的方法如下：由如下欠定线性方程组求解块稀疏信号S：

X＝ΦS

其中：表示M个麦克风接收到的观测信号，X_m∈C^F×1为第m个麦克风接收到的观测信号的频谱，Φ是压缩观测矩阵。

5.如权利要4所述的混响房间内分布式麦克风阵列多声源定位方法，其特征在于：所述的欠定线性方程组的具体公式表达为：

上式等号左侧第一项为M个麦克风接收到的观测信号在不同频点的值，是中每个麦克风接收到的信号取F个频点后的表示形式；等号右侧第一项为选取F个频点构造的压缩观测矩阵；等号右侧第二项为声源所在的二维网格中各个网格点信号在不同频点的频域表示，是块稀疏信号S在每个网格选取F个频点后按列堆叠而成的一维向量。

6.如权利要5所述的混响房间内分布式麦克风阵列多声源定位方法，其特征在于：对于个别麦克风坏掉的情况，则麦克风无法接收到观测信号，将所述的欠定线性方程组中的等式左侧第一项的对应项去掉，同时将观测矩阵中对应的行去掉。

7.如权利要1或5所述的混响房间内分布式麦克风阵列多声源定位方法，其特征在于：所述的压缩观测矩阵构造过程如下：

(1)生成全房间冲激响应：

假设房间为具有反射系数的多面墙构成的矩形封闭结构，且已知房间尺寸，构造房间中任意空间点声源到达某一位置麦克风的房间冲激响应，用Green函数表示为：

式中：f表示频率，τ为时延，μ_m和分别表示第m个麦克风的位置和第g个网格点的第r个虚声源的位置，ι^r表示第r次反射的反射系数，R为总反射次数，S(f,τ)为频域的声源信号，α为衰减常数，在球面传播模型中α＝1，c为声速；

(2)构造压缩观测矩阵：

根据任意空间点声源-麦克风的投影构造的F个频点的投影矩阵为：则所有网格点经由房间投影到第m个麦克风对应的压缩观测模板为：麦克风阵列对应的压缩观测模板为：Φ'＝[Φ'₁,…,Φ'_M]^T，将Φ'按列归一化后即得压缩观测矩阵Φ＝[Φ₁,...,Φ_M]^T。