[发明专利]基于迭代优化算法的麦克风阵列自校准声源定位系统

摘要

本发明属于声源定位技术领域，具体为基于迭代优化算法的自校准麦克风声源定位系统。本发明系统包括麦克风阵列，为在三轴方向上都包含三组麦克风的七元麦克风阵列，用于获取声源各个麦克风之间的语音信号；多声道采集模块，以48K的采样频率对各个麦克风获取的语音信号进行采样，并将语音信号传入声源定位系统等待处理；声源定位系统包括语音检测、时延估计和声源方位估计3个部分；声源方位估计部分是在象限内选取一个包含声源的较大棱锥区域，采用迭代优化算法，逐渐收缩，实现声源的精确定位。该系统不仅适用于水平方位的角度跟踪而且能够三维追踪声源高度，结构简单，体积小，重量轻，携带方便。

主权项

一种基于迭代优化算法的麦克风阵列自校准声源定位系统，其特征在于包括：麦克风阵列、多声道采集模块、声源定位系统；其中：所述麦克风阵列，为在三轴方向上都包含三组麦克风的七元麦克风阵列，用于获取声源各个麦克风之间的语音信号；所述多声道采集模块，以48K的采样频率对各个麦克风获取的语音信号进行采样，并将语音信号传入声源定位系统等待处理；所述声源定位系统包括 ：语音检测、时延估计和声源方位估计3个部分；其中，语音检测部分采用A/D转换将麦克采集的语音信号转换为对应的电信号，并用可移动的有限长度窗口进行分帧；时延估计部分包括：利用加权广义互相关运算获取各个麦克风之间的时延值，并实现采样的自校准以及声源所在象限的估算；声源方位估计部分是在象限内选取一个包含声源的较大棱锥区域，采用迭代优化算法，逐渐收缩，实现声源的精确定位；所述声源方位估计部分在象限内选取一个包含声源的较大棱锥体区域，采用迭代优化算法，逐渐收缩，实现声源的精确定位的流程为：在定位象限中选取四个点：O,A,B,C，构成棱锥体区域，作为假定声源点，该棱锥体区域包裹目标声源点；定义待优化函数，优化目标是该函数的运算值趋于0；将四个点：O,A,B,C的坐标分别代入该优化函数；剔除误差较大的点，再用棱锥体的重心替代刚刚被剔除的点，构成新的棱锥体区域；重复上述操作；棱锥体区域会不断趋近声源目标位置，通过不断收缩可以将定位范围锁定在一个很小的区域里。