專利名稱：一種基于壓縮傳感器的助聽(tīng)器聲源定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字助聽(tīng)器聲源定位方法。
背景技術(shù)：
基于傳感器陣列的聲源定位應(yīng)用非常廣泛，如無(wú)線通信，電子鼻，聲壓測(cè)量和地震探測(cè)等，聲源定位方面的研究也非常多。傳統(tǒng)的基于傳感器陣列的聲源定位技術(shù)分為基于最大輸出功率的可控波束形成法、高分辨率譜估計(jì)法和到達(dá)時(shí)間差(Time DifferenceOf Arrival,TD0A)的聲源定位法?；谧畲罂煽仨憫?yīng)功率的波束形成方法是早期的一種定位方法，但是其理論和實(shí)際的性能差異很大，而且依賴于聲源信號(hào)的頻譜特性?；谧涌臻g技術(shù)的聲源定位算法來(lái)源于現(xiàn)代高分辨譜估計(jì)技術(shù)，具有較高的空間分辨率，但是在噪聲和混響嚴(yán)重的情況下，定位效果不佳。基于時(shí)延估計(jì)的方法運(yùn)算量相對(duì)較小，實(shí)時(shí)性較好，但用于多聲源定位時(shí)，性能嚴(yán)重下降。當(dāng)在陣列間距足夠大，陣元足夠多的情況下，不同麥克風(fēng)陣元接收到的信號(hào)差異大，定位的參數(shù)(如TD0A)比較容易獲得，上述傳統(tǒng)方法都容易達(dá)到較高的定位精度?？墒?，實(shí)際應(yīng)用中，麥克風(fēng)陣列的尺寸有嚴(yán)格的限制，如智能的聽(tīng)力設(shè)備。由于聲源傳播的物理特性本身的限制，陣元間間隔越小，有效的定位參數(shù)越小，對(duì)于間隔Imm的陣元，如果要獲得8位分辨率的TD0A，就要求采樣頻率至少為100MHz。采樣頻率越高意味著要實(shí)時(shí)處理的數(shù)據(jù)越多，實(shí)時(shí)性越差，而且頻率越高，功耗越大，也越容易受電路噪聲影響。為了克服這些缺點(diǎn)，文獻(xiàn)基于米亞棕蠅的生態(tài)原型提出基于梯度流的聲源定位技術(shù)，通過(guò)差分麥克風(fēng)記錄數(shù)據(jù)，利用最小均方差技術(shù)來(lái)評(píng)估聲源位置。文獻(xiàn)提出將聲源定位算法集成在E △調(diào)制模塊中，精度可以達(dá)到5°。但是上述研究主要是一種仿生聲定位結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，而不是基于傳統(tǒng)的麥克風(fēng)陣列。在微麥克風(fēng)陣列聲源定位系統(tǒng)中，任何聲源都位于遠(yuǎn)場(chǎng)聲源定位模型中，聲源可認(rèn)為是一個(gè)點(diǎn)源，同時(shí)聲源的數(shù)目有限，聲源位置與定位空間相比是稀疏的。因此，有些學(xué)者提出基于稀疏信號(hào)重構(gòu)的聲源定位方法。近年來(lái)新興的CS理論是采樣與壓縮相結(jié)合的新技術(shù)，可用最少的觀測(cè)次數(shù)來(lái)采樣信號(hào)，但是可以高概率來(lái)恢復(fù)稀疏信號(hào)。有的文獻(xiàn)采用一個(gè)參考陣元加多個(gè)壓縮陣元的方式，參考陣元進(jìn)行奈奎斯特采樣，并作為定位的基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)，因此定位性能完全取決于參考陣元的性能。針對(duì)陣元間隔小時(shí)，數(shù)據(jù)采集量大的問(wèn)題，本文基于差分麥克風(fēng)陣列，模仿奧米亞棕蠅聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)在耦合作用下的振幅差異性來(lái)構(gòu)建信號(hào)模型。而且采用聯(lián)合多通道CS來(lái)采樣數(shù)據(jù)，不需要參考陣元，并以信號(hào)幀平均值作為采集輸入信號(hào)，大大減低了計(jì)算量。信號(hào)模型建立后，利用自適應(yīng)次梯度投影算法來(lái)重構(gòu)聲源位置信號(hào)，然后評(píng)估重構(gòu)信號(hào)的能量峰值位置，從而獲得多聲源位置。本算法的模型建立和信號(hào)重構(gòu)算法都有一定的噪聲抑制性，同時(shí)采用差分信號(hào)模型，避免了復(fù)數(shù)運(yùn)算，提高了計(jì)算效率，實(shí)用性較強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的所要解決的是噪聲和回響情況下，聲源定位困難的問(wèn)題，在獲得精確定、位同時(shí)，維持算法的低計(jì)算量。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案(I)采用位于同一平面的全向型麥克風(fēng)方陣采集聲源信號(hào)fm(t) G R1, m = 1，2，…，8，I為語(yǔ)音信號(hào)fm(t)的長(zhǎng)度。(2)獲得信號(hào)的差分模型
權(quán)利要求
1. 一種基于壓縮傳感器的助聽(tīng)器聲源定位方法，其特征在于包括如下步驟， (1)采用位于同一平面的全向型麥克風(fēng)方陣采集聲源信號(hào)fm(t)G R1, m= 1,2, ,·8，I為語(yǔ)音信號(hào)fm(t)的長(zhǎng)度； (2)獲得信號(hào)的差分模型
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于壓縮傳感器的助聽(tīng)器聲源定位方法，本發(fā)明基于差分麥克風(fēng)陣列，包括以下步驟采用位于同一平面的全向型麥克風(fēng)方陣采集聲源信號(hào)，獲得信號(hào)的差分模型，建立基于壓縮感知的采樣信號(hào)模型，將聲源位置評(píng)估問(wèn)題轉(zhuǎn)化為最優(yōu)化問(wèn)題，最后得到最優(yōu)的重構(gòu)信號(hào)，求出能量峰值即聲源所在位置。本發(fā)明采用聯(lián)合多通道CS來(lái)采樣數(shù)據(jù)，不需要參考陣元，并以信號(hào)幀平均值作為采集輸入信號(hào)，大大減低了計(jì)算量，噪聲魯棒性強(qiáng)。
文檔編號(hào)G01S5/20GK102736064SQ20111009281
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月14日
發(fā)明者余華, 奚吉, 張毅鋒, 梁瑞宇, 王開(kāi), 王青云, 趙力, 鄒采榮, 陳存寶 申請(qǐng)人:東南大學(xué)