[发明专利]基于多通道声获取的声学同时定位与建图方法

权利要求书

1.基于多通道声获取的声学同时定位与建图方法，其特征是：包括如下步骤：

（1）估计声场环境的空间几何轮廓：

根据声场环境的空间几何轮廓，对麦克风接收信号进行分析，推算出房间长、宽、高信息，根据声源、麦克风与反射墙体之间的位置关系，基于几何声学镜像原理，得到房间几何轮廓、声源初始位置及坐标系正轴指向的一阶镜像声源（，和）关系：

（1）

根据式（1），将对的求解转化为对声源初始位置及其一阶镜像声源（,和）的求解；

（2）声学场景映射：

利用Delaunay三角剖分方法来分析室内声场环境空间感知结果，并根据的估算结果，结合剖分效果，推导出声源空间位置的自适应搜索体元；所述的获取依赖于SRC-like算法，该算法步骤如下：

1）输入空间感知结果和声源初始位置估值，以为圆心，为步长构建一个圆球区域；

2）将该圆球内的所有Delaunay三角剖分样点记为点集；

3）根据Delaunay三角剖分生成的房间剖分网格，寻找的相关点集；

4）根据点集，计算其边界，从而获得。

2.根据权利要求1所述的基于多通道声获取的声学同时定位与建图方法，其特征是：步骤（1）所述对声源初始位置求解的步骤如下：

将麦克风阵列x轴的麦克风看成一个等距线阵，设阵元间距为，由于麦克风阵列原点己知，则线阵上每一个麦克风位置己知；设该线阵有8个麦克风，则，由DSB可以计算波束输出

（2）

其中，时延，为声速，为每路接收信号的权重，为每个麦克风的接收信号；由于与同处于坐标系的x方向，因此，只需要求解与的距离，就可以根据位置坐标计算出的估值即：

（3）

其中，是求解欧氏距离运算符，表示声源到达的直达声传播时间，为采样频率；设声源模板信号为，则可以通过与的广义互相关计算求解出：

（4）

（5）

其中，，，和分别是和的离散傅里叶变换；根据声学镜像原理，可以从上检索到一阶镜像源到达的直达声传播时间：

（6）

因此，可以得到和的位置如下所示：

（7）

（8）。

3.根据权利要求2所述的基于多通道声获取的声学同时定位与建图方法，其特征是：根据镜像模型中的对称关系，还可以根据己求得的，计算出以下一阶镜像源位置，和：

（9）

（10）

（11）。

4.根据权利要求1所述的基于多通道声获取的声学同时定位与建图方法，其特征是：步骤（1）所述对一阶镜像声源（,和）求解的步骤如下：

将立体麦克风阵列的个麦克风，看成空间中的一个点集，对该点集建立其欧氏距离阵，并将每个一阶镜像声源逐一补充到该点集中，则形成一个扩充的欧氏距离阵：

（12）

（13）

其中，可以根据空间几何与勾股定理得到：

（14）

因此，可以得到和的位置如下所示：

（15）

（16）。