[发明专利]基于粒子群的正方体麦克风阵列的声源定位优化方法

说明书

本发明公开了一种基于粒子群的正方体麦克风阵列的声源定位优化方法，具体涉及计算机信号处理技术领域。该定位方法首先设随机麦克风阵列中的n+1个麦克风空间分布的位置，假设声源坐标为s(x，y，z)，根据随机麦克风空间分布的坐标信息建立随机麦克风阵列数学模型，求解数学模型，解出估计时间差τ_i，从而通过估计时间差求解声源到各阵元的估计距离差根据估计距离差建立误差方程。本发明针对单个麦克风技术和多元非均匀麦克风技术对于声学环境定位精度不高的问题，提出了一种于随机麦克风阵列的声源定位方法，该方法能够减少麦克风列阵在声源定位时的误差。

技术领域

本发明涉及计算机信号处理技术领域，具体涉及一种基于粒子群的正方体麦克风阵列的声源定位优化方法。

背景技术

基于麦克风阵列的声源定位，是通过麦克风阵列进行声音信号的采集，使用阵列的空间选择特性来抑制非期望声源信号和噪声，处理所获得信号源的观测数据来确定目标声源的位置。基于麦克风阵列的声源定位具有灵活的波束控制、较高的空间分辨率、较高的信号增益与较强的干扰抑制能力等优点，这些优点使得麦克风阵列系统己经广泛应用于音/视频/免提通信/会议系统、语音识别系统、语音控制系统、车载电话以及助听器等领域。

由于实际环境的复杂性，麦克风阵列的接收信号在获取声音信号的同时，不可避免地会受到来自传输媒介引入的噪声、通信设备内部电噪声、房间混响乃至其他说话人的话音千扰，而且语音信号是宽带信号，频带范围是300-3400Hz，阵元之间的相位差为频率和信号源位置的复合函数。与窄带信号相比，宽带信号由于阵列输出的相位差不仅依赖于波达方向，而且还依赖于信号频率。因此，宽带信号阵列处理需要解决算法计算量大以及如何更加合理地利用宽带信号波达估计的联合稀疏性等问题。基于麦克风列阵的声源定位虽然解决了大多数定位需求，但是依然存在下述问题：

(1)定位精度不准确，在定位过程中会有一些定位偏差或者有一些声源信息麦克风无法接受完整，缺少对声源传播信息的充分考虑；

(2)对于声源定位不能快速定位还存在一定问题，对于声源的位置信息十分模糊；

(3)考虑的声源传播信息太过单一，没有考虑声源在各个方向传播的状况。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足，提出了一种通过麦克风阵列中的麦克风随机分布并且全方位放置麦克风，使得声源定位更加准确，当声源发出信号时麦克风阵列接收来自声源发出的信号，利用粒子群优化算法可以使定位更加准确的基于粒子群的正方体麦克风阵列的声源定位优化方法。

本发明具体采用如下技术方案：

基于粒子群的正方体麦克风阵列的声源定位优化方法，

首先，设正方体形随机麦克风阵列中的n+1个麦克风空间分布的位置为：

M₀(0,0,0)，M₁(D₁₁,D₁₂,D₁₃)，M₂(D₂₁,D₂₂,D₂₃)，M₃(D₃₁,D₃₂,D₃₃)，…，M_n(D_n1,D_n2,D_n3)，