[发明专利]一种基于多个麦克风阵列的噪声源定位方法

权利要求书

1.一种基于多个麦克风阵列的噪声源定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：选取M个麦克风传感器构建环形麦克风阵列，设置一麦克风传感器作为参考麦克风传感器，以该参考麦克风传感器建立阵列坐标系，其余M—1个麦克风传感器环绕参考麦克风传感器设置；在舱室内设置D个声源，MD；

S2：获取D个声源到各麦克风传感器的相对传递函数，并构建环形麦克风阵列的阵列流型矩阵；

S3：根据各麦克风传感器在阵列坐标系中的已知的坐标向量、D个声源到参考麦克风传感器的直线距离，以及上一步骤中得到的阵列流型矩阵，进一步引入声源与参考麦克风传感器的直线距离、声源相对于参考麦克风传感器的方位角和声源频率构建阵列流型近场模型；

S4：针对已构建的阵列流型近场模型，采用MUSIC算法估算各声源相对于参考麦克风传感器的方位角；

S5：获取声源相对于该参考麦克风传感器的方位角后，进一步在舱室内形成两个以上相同的环形麦克风阵列，采用MUSIC算法估算声源相对于其他环形麦克风阵列相对于参考麦克风传感器的方位角，求解声源到各环形麦克风阵列中心的直线距离；

所述选取M个麦克风传感器构建环形麦克风阵列并建立阵列坐标系，是以参考麦克风传感器为圆心，其余麦克风传感器均匀分布在半径R的圆周上；以参考麦克风传感器为原点，其指向圆周上某一麦克风传感器的方向为Z轴方向，圆周所在平面内设置一经过参考麦克风传感器并与Z轴垂直的X轴；垂直圆周所在平面的方向为Y轴，建立阵列坐标系；

所述步骤S2中获取若干个声源到各麦克风传感器的相对传递函数，构建环形麦克风阵列的阵列流型矩阵，是令参考麦克风传感器在阵列坐标系的坐标为(0，0，0)，环绕参考麦克风传感器的第i个麦克风在阵列坐标系的空间坐标(x_pi，y_pi，z_pi)；第j个声源在麦克风阵列坐标系下的空间坐标S_j为(x_sj，y_sj，z_sj)；第j个声源与第i个麦克风传感器的距离r_ij为：令第j个声源的声源强度为Q_j，第i个麦克风传感器收到的第j个声源的声压为式中I为单位虚数，f为声源频率，ρ是空气密度，c为空气中的声速，t表示时间；令上式改写为对于参考麦克风传感器第j个声源的声压为令Γ_ij(f)为第j个声源的声源频率f到第i个麦克风传感器的相对传递函数，Γ_1j(f)＝1，利用Γ_ij(f)对P_ij(t，f)进行转换；

D个声源同时发声时，令第i个麦克风传感器收到的声压信号为X_i(t，f)exp(I2πft)；X_i(t，f)是用复数形式表示的时间t、声源频率f处的第i个麦克风传感器的幅值和相位，通过对声压时域信号进行短时傅里叶变换得到：A_i(f)＝[Γ_i1(f)…Γ_iD(f)]；其中β为麦克风传感器的信号调理放大系数；n_i(t，f)exp(2πft)为麦克风传感器的噪声，A_i(f)是D个声源到达第i个麦克风传感器的阵列流型向量；

对于所有M个麦克风传感器，对应的存在：

其中A(t，f)为阵列流型矩阵，N(t，f)为麦克风传感器噪声向量，Γ₁₁(f)，...，Γ_1D(f)，...，Γ_M1(f)，...，Γ_MD(f)表示各声源的声源频率f分别到各麦克风传感器的相对传递函数。