[发明专利]一种声源定位方法及系统

说明书

本发明涉及声音定位技术领域，尤其是指一种声源定位方法及系统。本发明将麦克风两两分组，首先同时录制基准声源的声音信号，对其进行处理，得到实际的基准时延，由于基准声源和麦克风的坐标已知，可以计算得出基准声源对应的理论时延，由此，可以推断出该组麦克风对应的系统时延误差，继续使用当前的麦克风组对目标声源的声源信号进行采集录制，得到实际的目标时延，减去该系统的时延误差，即可得到目标声源的理论时延；计算出目标声源对于多组麦克风的理论时延，得到多个距离差，联立方程组，即可计算得到多个目标声源的坐标值，对其进行聚类分析，得到最终的声源定位；本发明消除了系统导致的时延误差，提高了声源定位的精度。

技术领域

本发明涉及声音定位技术领域，尤其是指一种声源定位方法及系统。

背景技术

现有的技术中，声音来源于物体的振动。例如人的发声是由声带振动而引起的，扬声器发声则产生于扬声器膜片的振动，锣、鼓是靠锣面、鼓面膜的振动发声的。声音作为传递信息的一种重要载体，其中包含了丰富的信息。人们就是靠声音传递语言、交流思想，因此声音在人类生活中具有重要意义。由于科技发展，人们思想转变，生活质量不断提高，对目标的定位需求日益增多。从2014年开始，微软公司在全球范围内每年都会举行室内定位大赛，目的就是为了促进室内定位技术不断发展。而声音定位因其与智能产品兼容性好，硬件成本较低以及在市场中普适性高的特点在一众定位技术中脱颖而出。由此可见，声音定位具有非常重要的研究意义和潜在价值。而目前在声音定位领域使用最为广泛的技术为基于到达时间差(TDOA)的定位系统。其核心问题在于对声音信号到达麦克风之间时延的测量，该问题可以通过相关算法解决，主要有自适应最小均方差时延估计方法、自适应特征值分解算法、多传感器融合算法、互相关及广义互相关方法等。而其中又以广义互相关法最为突出，在室内声音定位领域具有良好的发展前景。然而，再精密的仪器都在读取不同麦克风采集的声源信号时，也会存在由系统带来的时延误差，若无法消除，将严重影响定位精度。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中系统带来的时延误差的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种声源定位方法，包括：

在同一坐标系下，将多个已知坐标的麦克风两两组成一组，并对已知坐标的基准声源的声音信号进行采集，完成初始化操作；

选择第i组麦克风采集到的基准声源的声音信号，进行时间序列匹配，得到两个麦克风采集到的信号相差的样本点数，除以采样率，得到第i组两个麦克风间的实际基准时延；

利用所述第i组麦克风采集目标声源的声音信号，并进行时间序列匹配，得到两个麦克风采集到的信号相差的样本点数，除以采样率，得到第i组两个麦克风间的实际目标时延；

根据所述基准声源到第i组两个麦克风间的距离差与声速的比值，得到第i组两个麦克风间的理论基准时延；

根据所述实际基准时延与理论基准时延的差值求得系统时延，根据所述实际目标时延与所述系统时延的差值，得到理论目标时延；

将所述理论目标时延与声速的乘积，作为所述目标声源到第i组两个麦克风间的距离差；

通过上述步骤对多组麦克风求解得到多个距离差，并建立多个关于目标声源坐标、麦克风坐标和距离差的方程；

利用牛顿迭代法对方程组进行求解，得到多个目标声源坐标；

利用聚类算法对所述多个目标声源坐标进行筛选，得到最终的目标声源定位。

优选地，所述第i组两个麦克风间的实际基准时延和实际目标时延的获取步骤包括：对基准声源的声音信号进行分段采集并计算每段子信号的基准时延，将得到的多个子信号的基准时延取平均值，作为第i组两个麦克风间的的实际基准时延；