[发明专利]一种基于声音信号起始点估计信号间时延的方法

说明书

本发明涉及一种基于声音信号起始点估计信号间时延的方法，包括：步骤S1：计算各路声音信号的有效信号起点；步骤S2：将任意两路声音信号的有效信号起点做差，结果即为该两路声音信号间的时延。本发明的基于声音信号起始点估计信号间时延的方法在时域对信号做运算，不需要做傅里叶变换等频域计算，因此运算量小，实时性好，且估计准确，不会受到噪声的影响。

技术领域

本发明涉及传声器阵列信号处理、声源定位技术领域，更具体地涉及一种基于声音信号起始点估计信号间时延的方法。

背景技术

声阵列信号处理是将多个传声器设置在空间的不同位置组成传声器阵列，利用阵列中的多个传声器进行多点并行采样和处理，一般用于实现对声源的定位或定向。估计同一阵列中不同传声器采集的声音信号间的时间延迟信息，是实现声源定位的重要技术。

传统时延估计普遍采用信号间做互相关运算的方法，由于不同传声器所接收的信号在理想情况下可认为是同一源信号经过不同时间延迟和衰减后所得，则两路信号间的互相关函数的峰值点可被认为是两路信号间的时延值。现实中的信号会受到噪声影响，故还发展出一种广义互相关法，通过加入权重函数的办法来抑制噪声影响。

互相关法和广义互相关法在实际应用中可能有如下缺点：1)传声器接收的信号受到噪声污染，导致采用互相关法求时延误差较大，而如果采用广义互相关法，如果采用的权重函数不合适会让时延估计误差变得更大，而如何确定一个合适的权重函数是难点和挑战；2)对于超过两路信号的多路信号间求时延的应用，互相关法或广义互相关法可能引入逻辑错误，如对1、2、3三个传感器，估计的1、2路信号间时延与2、3路信号间时延相加，可能不等于估计的1、3路信号间时延，而按逻辑前两者相加应该等于后者，这可能给一些应用带来较大误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于声音信号起始点估计信号间时延的方法，以准确估计信号间的时延，减小误差。

本发明提供一种基于声音信号起始点估计信号间时延的方法，包括：1、一种基于声音信号起始点估计信号间时延的方法，其特征在于，包括：

步骤S1：在时域计算各路声音信号的有效信号起点；

步骤S2：将任意两路声音信号的有效信号起点做差，结果即为该两路声音信号间的时延。

进一步地，所述步骤S1中计算有效信号起点的方法包括：步骤S11：

计算声音信号s(i)的最大幅度值，其中，i＝1,2,...N，N为该声音信号的长度点数；

步骤S12：判断声音信号是否为有效信号，包括预先设定一个信号幅度阈值，并比较最大幅度值和信号幅度阈值的大小，当最大幅度值大于信号幅度阈值，则认为该声音信号为有效信号；

步骤S13：计算所述有效声音信号s(i)的长度点数为N-1的差分信号sd(i')和长度点数为N-k的信号能量energy(i”)，其中i'＝1,2,...N-1，i”＝1,2,...N-k，k＝floor(fs/f)，fs是声音信号的采样频率，f是有效信号的中心频率，floor()为向下取整函数；

步骤S14：确定有效信号起点，包括预先设定一个信号能量阈值，对i”从1到N-k进行遍历，如果同时满足以下两个条件，则停止继续遍历，并把此时的i”作为有效信号起点：

条件一，信号能量大于信号能量阈值；

条件二，满足以下条件：

其中，l＝1,2...m，m为大于等于10的整数，a_l、b_l、c_l为预设参数。

进一步地，所述步骤S11中的最大幅度值满足如下关系式：

speak＝max{s(i)}，