[发明专利]基于传声器镜像的室内声源定位方法

摘要

本发明公开了一种基于传声器镜像的室内声源定位方法，用于解决现有室内声源定位方法复杂的技术问题。技术方案是以室内多传声器的采集数据为输入，将室内各接收点位置、房间尺寸信息与虚声源法结合建立信号模型，并借助传声器镜像构建求解字典，最后采取Lasso优化算法进行求解，求出的位置向量可直接获取声源的位置信息；在定位计算时，使用基于传声器镜像的字典构建字典，可以显著提升算法计算效率，提高室内声源定位的实时效率，方法简单易行。

主权项

1.一种基于传声器镜像的室内声源定位方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、在室内布置多个传声器，所述传声器为无指向性型；对于1000～2000频率段，传声器与声源的距离大于0.2m；采集信号工作实时同步完成，数据预处理的采样频率为16kHz以上，录制时间不超过30s；步骤二、对于尺寸为lx×ly×lz的房间，任意接收点镜像的空间坐标表示为式中，接收点位置为rm＝(xm,ym,zm))，某级接收点镜像的位置为ri＝(xi,yi,zi)，l、m、n是界于‑∞和+∞之间的整数，镜像对应的反射级数由(2)式给出N＝|2l‑Δl|+|2m‑Δm|+|2n‑Δn|   (2)Δl＝1表示求xi式中xm前取负；Δl＝0表示求xi式中xm前取正；Δm＝1表示求yi式中ym前取负；Δm＝0表示求yi式中ym前取正；Δn＝1表示求zi式中zm前取负；Δn＝0表示求zi式中zm前取正；N＝0时表示传声器本身，所以无反射级数；步骤三、对于房间内某一二维平面，平均吸声系数大于0.1，房间内部空间沿各方向按照距离间隔Δx、Δy和Δz划分网格，每个网格点位置gj的位置信息取网格点中心位置，设总网格点数为G；步骤四、计算各传声器位置及其一定阶数镜像的位置与每个网格点位置gj之间的距离将所述距离与对应的镜像级数和频率联合运算，求解字典矩阵Df中的各元素，D_f的维度为M×G；式中，f为频率，c为空气中的声速，N0为传声器镜像的最高阶数；步骤五、将传声器信号的频域表示yf和各频率的字典矩阵Df作为输入，采取Lasso优化算法求解xf；yf＝Dfxf                  (5)步骤六、基于频域表示yf和字典矩阵Df，根据公式(5)，选择l1范数作为求解方法获取各单独频率下以及联合频率下的位置向量xf和x，二者具有相同的维度；式(5)中，yf∈CM×1,x,xf∈CG×1,Df∈CM×G；在进行室内声定位时，房间内的网格点数目G远远大于传声器个数M；相对于整个房间，x具有稀疏性，给x加稀疏约束求解方程；步骤七、选取基于Lasso优化算法，构建如下的单频率及多频率的目标函数：其中，λ是需要调节的参数，用来平衡估计误差和信号稀疏度；步骤八、根据式(6)和式(7)求解结果xf和x，其最大值对应的网格点位置为该频率点下定位得到的声源位置。