[发明专利]一种双面四元十字阵的被动声定位融合算法

说明书

本发明公开了一种双面四元十字阵的被动声定位融合算法，包括建立双面四元十字阵传声器阵列模型；根据被动声定位原理，推导单一四元十字阵的声源方位计算公式；根据双面四元十字阵传声器阵列模型中平面内的俯仰角正弦值引入声源方位计算公式设计加权系数；引入双面四元十字阵被动声定位融合算法计算出最终声源球坐标。本发明能够解决当目标声源与平面阵夹角较小时，容易出现测量方位模糊的问题，并且将融合算法运用到被动声定位中，建立双面四元传声器阵列进行研究，以提高声源定位的精确度和稳定性。

技术领域

本发明属于声源定位技术领域，涉及一种融合算法，具体涉及一种双面四元十字阵的被动声定位算法。

背景技术

通过外界的声源信号，人类可以收集环境中的重要信息，不同的声源都会蕴含不同的信息，具有各自的独特性，正因为这些独特性，可以通过算法对声源目标进行定位。在实际的应用场景中，有时既要求对声源进行定位，也需要具有较高的定位精度。传声器阵列可以用于被动接收声音信号，使得提取信号信息变得可行而有实际意义。近几年，传声器阵列在声源定位中使用较多，其性能优于单个具有全指向性的传声器，此外合理的摆放传声器阵列的位置，能够适应复杂的实际环境。随着传声器、声学和信号处理等技术的迅速发展，国内外科研人员已深入开展了对传声器阵列和声定位算法的声探测技术研究工作。

国内方面，王楷等人提出一种改进的自适应特征值分解时延估计算法,采用单源多元混响模型,将混响效应描述为室内冲激响应滤波器对信号的滤波过程,估计不同阵元的冲激响应抑制混响,根据冲激响应峰值计算时延，改进后声源定位更加精确。刘月婵等人通过球面阵波束扫描获得实际声源的空间聚焦谱,假定各扫描点为虚拟声源,将实际声源聚焦谱看作全体虚拟源共同作用的结果,得到各虚拟源对声场的贡献量,实现声源精确定位。

在声阵实际的工程应用中，当时延估计存在误差时，测距和侧向误差仍然存在，在目标声源与平面阵夹角较小时，两者误差变得更大，容易出现测量方位模糊的问题，且单一阵列测量数据不稳定。

所以，需要一种新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种双面四元十字阵的被动声定位算法，能够解决当目标声源与平面阵夹角较小时，容易出现测量方位模糊的问题，并且将融合算法运用到被动声定位中，建立双面四元传声器阵列进行研究，以提高声源定位的精确度和稳定性。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种双面四元十字阵的被动声定位融合算法，包括如下步骤：

1)建立双面四元十字阵传声器阵列模型；

2)根据被动声定位原理，推导单一四元十字阵的声源方位计算公式；

3)根据双面四元十字阵传声器阵列模型中平面内的俯仰角正弦值引入声源方位计算公式设计加权系数；

4)引入双面四元十字阵被动声定位融合算法计算出最终声源球坐标。

进一步地，所述步骤1中建立的双面四元十字阵传声器阵列模型具体如下：