[发明专利]一种基于RANSAC的ESPRIT声源定位方法

说明书

本发明公开了一种基于RANSAC的ESPRIT声源定位方法，首先对一段声音信号X(t)进行分帧处理，得到一帧声音信号X_w(t)；对X_w(t)分解为两个具有旋转不变特性子阵，第一子阵信号X_w1(t)和第二子阵信号X_w2(t)，并计算数据协方差矩阵R；接着对数据协方差矩阵进行特征值分解，从而得到第一子阵的大特征矢量张成的信号子空间U_s1和第二子阵的大特征矢量张成的信号子空间U_s2；接着利用信号子空间得到含有目标信号方向位置的旋转关系不变矩阵Ψ；接着对旋转关系不变矩阵Ψ进行特征值分解得到K个特征值，对应K个信号的位置参数；最后在获得了每一帧的声源位置参数后，消除这些参数中的不可靠数据，获得一个最优的样本集合然后拟合出精确的位置参数。本发明可以得到更为准确的定位参数。

技术领域

本发明属于声源定位技术领域，涉及一种声源定位方法，具体涉及一种基于RANSAC的ESPRIT声源定位方法。

背景技术

基于麦克风阵列声学模型，声音信号的波达方向(DOA)可以由公式X(t)＝AS(t)+N(t)获得。其中A为信号的阵列流形，S(t)为目标信号，N(t)为噪声信号。ESPRIT算法假设噪声信号N(t)为与目标信号不相干的高斯噪声，而实际情况中由于传播环境的复杂性，接收信号中是有相干信号源存在的，包括同频干扰和由于背景物体反射导致的多径传播信号，此时会造成ESPRIT算法的准确度下降。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于RANSAC的ESPRIT声源定位方法，通过该方法能够定位参数的拟合效果更好，提高ESPRIT定位算法的准确度与鲁棒性。

本发明所采用的技术方案是：一种基于RANSAC的ESPRIT声源定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：对一段声音信号X(t)通过窗函数w(t)进行分帧处理X_w(t)＝X(t)*w(t)，得到一帧声音信号X_w(t)；

步骤2：对X_w(t)分解为两个具有旋转不变特性的子阵信号，其中第一子阵信号记为X_w1(t)，第二子阵信号记为X_w2(t)，并计算数据协方差矩阵R；

步骤3：对数据协方差矩阵进行特征值分解，从而得到第一子阵的大特征矢量张成的信号子空间U_s1和第二子阵的大特征矢量张成的信号子空间U_s2；

步骤4：利用信号子空间得到含有目标信号方向位置的旋转关系不变矩阵

步骤5：对旋转关系不变矩阵Ψ进行特征值分解得到K个特征值，对应K个信号的位置参数；

步骤6：在获得了每一帧的声源位置参数后，利用RANSAC算法消除这些参数中的不可靠数据，获得一个最优的样本集合然后拟合出精确的位置参数。

本发明降低了相干信源对定位的影响。通过RANSAC算法去掉定位过程中由于噪声产生的不可靠点，使得定位参数的拟合效果更好，提高ESPRIT定位算法的准确度与鲁棒性。

附图说明

图1为本发明实施例的流程图；

图2为本发明实施例的实验结果对比图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

请见图1，本发明提供的一种基于RANSAC的ESPRIT声源定位方法，包括以下步骤：