[发明专利]鲁棒声源定位系统及其方法

说明书

一种鲁棒声源定位系统及其方法，包括如下步骤：步骤1：建立时差方程组；步骤2：时差τ_ij的估计；步骤3：声速的处理方式；步骤4：正则化牛顿法解方程；步骤5：初始解的设定；步骤6：权重的初始化和自适应更新。结合其它结构或方法有效避免了现有技术中在声源定位下的时差定位的方法会带来误差、在麦克风存在大噪声的环境下会产生较大定位误差的缺陷。

技术领域

本发明涉及定位技术领域，也涉及声源技术领域，具体涉及一种鲁棒声源定位系统及其方法，尤其涉及一种基于自适应加权最小二乘的鲁棒声源定位系统及其方法。

背景技术

人工智能在计算机领域内，得到了愈加广泛的重视。并在机器人，经济政治决策，控制系统，仿真系统中得到应用。近年来，随着人工智能技术的发展，声源定位技术在越来越多的场景得到了应用。并且因其具有隐蔽性好、定位精度高、成本低廉等优势在智能语音、声呐和战场监测等领域占有重要地位。一般来说，声源定位的解决方案包括波束形成、高分辨率谱估计和到达时间差等方法。其中，基于到达时间差的声源定位方法因其精度高、计算量小等优点受到了广泛关注，并在各种实际场合得到了广泛应用。但该方法对麦克风的时钟一致性要求很高，并且当个别麦克风采样存在较大误差时会导致较大的定位偏差。而要减小定位偏差就要做好时差定位，时差定位的本质是求解一个非线性方程组，常用的方法有牛顿迭代法、高斯-牛顿法等，其中牛顿迭代法是一种线性化方法，它的计算复杂度低、实时性高。然而，非线性定位方程组的线性化过程中，由于二次项被忽略，会带来误差，在麦克风存在大噪声的环境下会产生较大定位误差。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种鲁棒声源定位系统及其方法，包括时差方程组的自适应加权和正则化的牛顿法求解方程，可以运用于个别麦克风含有异常误差的场景，自动剔除涉及误差较大的麦克风的时差方程，从而实现声源的鲁棒定位，其旨在解决含有误差麦克风的定位场景中，能够自动选择误差较小的麦克风、滤除误差较大的麦克风，实施鲁棒的声源定位。有效避免了现有技术中在声源定位下的时差定位的方法会带来误差、在麦克风存在大噪声的环境下会产生较大定位误差的缺陷。

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种鲁棒声源定位系统及其方法的解决方案，具体如下：

一种鲁棒声源定位系统的方法，包括如下步骤：

步骤1：建立时差方程组；

步骤2：时差τ_ij的估计；

步骤3：声速的处理方式；

步骤4：正则化牛顿法解方程；

步骤5：初始解的设定；

步骤6：权重的初始化和自适应更新。

所述建立时差方程组包括：在时差定位系统下，若定位场景中有M个坐标为的麦克风对位于坐标为(x,y,z)的目标声源进行定位，则目标声源到第i个麦克风的距离d_i为公式(1)所示：

任意两个麦克风的时差方程为公式(2)所示：

d_i-d_j＝cτ_ij (2)

这样公式(1)和公式(2)就构成了所述时差方程组，其中，τ_ij为第i个麦克风和第j个麦克风的时间差，c为声速，i、j、M均为正整数，x_i、y_i和z_i分别是第i个麦克风的x坐标、y坐标和z坐标，x、y和z分别是目标声源的x坐标、y坐标和z坐标。

所述时差τ_ij的估计包括：