[发明专利]一种可调响应时频谱声源定位方法及系统

权利要求书

1.一种可调响应时频谱声源定位方法，其特征在于，所述定位方法包括如下步骤：

计算传感器阵列中每两个传感器采集的振动信号的互相关系数；

对每个所述互相关系数分别进行时频变换，获得互相关系数的时频谱；

根据每个互相关系数的时频谱，利用延迟求和波束形成的原理，获得包含信号频率信息的定位空间能量分布；

采用约束最大似然估计的方式，确定频率约束范围内的不同频率振动信号的定位空间能量分布最大值对应的定位特征向量，构建定位特征矩阵；

对所述定位特征矩阵中的定位特征矢量进行聚类与加权融合，得到声源定位结果。

2.根据权利要求1所述的可调响应时频谱声源定位方法，其特征在于，所述根据每个互相关系数的时频谱，利用延迟求和波束形成的原理，获得包含信号频率信息的定位空间能量分布，具体包括：

根据每个互相关系数的时频谱，利用延迟求和波束形成的原理，获得包含信号频率信息的定位空间能量分布为：

其中，P(x,f)表示定位空间能量分布，τ(x)表示空间位置x到第i个传感器和第j个传感器之间的时差，f表示振动信号频率，表示第(i，j)个时频变换后的互相关系数R_i,j的时频变换函数值；s_i(t)表示第i个传感器采集的振动信号，表示第j个传感器采集的振动信号s_j(t+τ(x))的同步压缩S变换函数值，t表示第i个传感器采集振动信号的时间，N表示传感器阵列中传感器的数量。

3.根据权利要求2所述的可调响应时频谱声源定位方法，其特征在于，所述采用约束最大似然估计的方式，确定频率约束范围内的不同频率振动信号的定位空间能量分布最大值对应的定位特征向量，构建定位特征矩阵，具体包括：

采用约束最大似然估计的方式，求解公式获得定位特征矩阵为A＝[a₁,a₂,...,a_m,...a_M]；

其中，表示振动信号频率为f_m时的定位空间能量分布最大值所在的位置向量，P(x,f_m)表示振动信号频率为f_m时的定位空间能量分布，a_m表示振动信号频率f_m对应的定位特征矢量，E_m表示振动信号频率f_m对应的空间可调响应谱能量，表示振动信号频率为f_m时的定位空间能量分布中的位置向量处的能量，[f_min,f_max]表示频带范围，f_min表示最小有效频率，f_max表示最大有效频率。

4.根据权利要求1所述的可调响应时频谱声源定位方法，其特征在于，所述对所述定位特征矩阵中的定位特征矢量进行聚类与加权融合，得到声源定位结果，具体包括：

将定位特征矩阵中振动信号频率与主频率最接近的定位特征矢量作为主聚类中心；

利用所述主聚类中心对定位特征矩阵中的定位特征矢量进行二分类动态聚类，获得主聚类中心所在的类作为数据融合样本集；

利用公式对数据融合样本集中的每个定位特征矢量进行加权融合，获得声源定位结果；

其中，Φ表示声源定位结果，w_n表示数据融合样本集中的第n个定位特征矢量a_n的权重，β_n表示数据融合样本集中的第n个定位特征矢量与主聚类中心的欧式距离的倒数，β_l表示数据融合样本集中的第l个定位特征矢量与主聚类中心的欧式距离的倒数，L表示数据融合样本集中定位特征矢量的数量。