针对头佩式麦克风阵列的声源定位算法研究

头佩式麦克风阵列在单兵便携反狙击声探测定位系统和机器人声定位系统中具有实际的应用价值。一般的声源定位方法是基于无遮挡的线性或非线性麦克风阵列。采用头佩式麦克风阵列,考虑到背向声源麦克风的低频声波由于头盔遮挡而发生的衍射作用,针对低频波段的声音信号进行定位算法的设计和研究。该算法利用低频声波的绕射路径计算时延,采用联合可控功率响应(SRP-PHAT)框架进行时延补偿搜索定位。实验表明,相比于普通的无遮挡定位算法,基于绕射路径的头佩式麦克风阵列定位方法通过综合利用背向声源的麦克风数据,明显地提高了定位的精度,这种精度的提升在选择1 k Hz以内的信号频率窗口时达到最佳效果。

分布式圆阵空间宽带声源定位方法

为提高空间声源定位精度、减少计算量、提高噪声鲁棒性,提出了一种高精度的分布式圆阵空间声源定位方法。该方法首先将声信号通过聚焦矩阵转换成窄带信号,再利用空间谱及其相位信息的群延迟函数乘积消除无关伪峰,得到高精度声源波达方向估计。然后借助于区域质心在三维坐标系的各投影面分别建立粗略信号源区域。最后结合联合可控响应功率相位,进行区域收缩,得到粗略收缩区域,并将互功率谱最大点作为声源定位估计。该方法利用群延迟函数提高了空间谱信息利用率,得到高精度波达方向估计,增强了初始区域的可靠性;区域质心收缩和可控响应功率相位联合应用,可快速锁定声源位置,降低搜索的复杂度。另外分布式阵列的大孔径、对子阵位置变化不敏感的特性增强了该方法对噪声的鲁棒性。仿真实验验证了该算法能实现高精度声源定位。