一種信號(hào)源定位方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及信號(hào)處理及位置定位領(lǐng)域，具體而言，涉及一種信號(hào)源定位方法及裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在軍事或民用領(lǐng)域通常需要對(duì)信號(hào)源進(jìn)行定位或跟蹤，在定位或跟蹤時(shí)，首 先需要對(duì)信號(hào)源進(jìn)行定位，以確定信號(hào)源所處的位置。例如，在視頻會(huì)議系統(tǒng)中，系統(tǒng)需要 定位說話人的位置從而控制攝像頭跟蹤說話人的位置。
[0003] 當(dāng)前，相關(guān)技術(shù)中提供了一種對(duì)信號(hào)源進(jìn)行定位的方法，包括：通過多個(gè)傳感器 接收信號(hào)源發(fā)射的信號(hào)，將其中一個(gè)傳感器作為參考傳感器。根據(jù)該參考傳感器以及剩余 的其他傳感器中任一傳感器接收的信號(hào)，通過廣義互相關(guān)算法計(jì)算該傳感器對(duì)應(yīng)的波達(dá)方 向，即計(jì)算信號(hào)到達(dá)該傳感器的到達(dá)方向。同樣地，分別計(jì)算出其他每個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)的波達(dá) 方向，根據(jù)每個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)的波達(dá)方向?qū)υ撔盘?hào)源進(jìn)行定位。
[0004] 在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)中至少存在以下問題：
[0005] 信號(hào)在傳播過程中遇到界面或障礙物產(chǎn)生反射且空間中存在噪聲，傳感器接收的 信號(hào)中包括信號(hào)源發(fā)射的期望信號(hào)、反射產(chǎn)生的反射信號(hào)、混響以及噪聲信號(hào)，上述方法直 接根據(jù)傳感器接收的信號(hào)來計(jì)算波達(dá)方向，導(dǎo)致波達(dá)方向的準(zhǔn)確性很低，進(jìn)而導(dǎo)致信號(hào)源 定位的誤差很大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種信號(hào)源定位方法及裝置，實(shí)現(xiàn)將傳 感器接收的信號(hào)中包括的期望信號(hào)和噪聲信號(hào)分量分離開，以提高計(jì)算波達(dá)方向的準(zhǔn)確性 和魯棒性，并減小信號(hào)源定位的誤差。
[0007] 第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種信號(hào)源定位方法，所述方法包括：
[0008]獲取傳感器陣列包括的每個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)，所述傳感器陣列至少包括兩 個(gè)傳感器，各個(gè)傳感器的位置為預(yù)先設(shè)計(jì)的，且各個(gè)傳感器之間的距離相同或不同；
[0009] 根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的分離矩陣從所述獲取的接收信號(hào)中分離出期望信號(hào)和噪聲信號(hào) 分量；
[0010] 根據(jù)所述期望信號(hào)或所述噪聲信號(hào)分量確定出信號(hào)源的入射角；
[0011] 根據(jù)所述入射角和所述傳感器陣列中相鄰傳感器之間的連線，分別確定所述每個(gè) 傳感器對(duì)應(yīng)的波達(dá)方向；
[0012] 根據(jù)所述每個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)的波達(dá)方向，對(duì)所述信號(hào)源的位置進(jìn)行定位。
[0013] 結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，其中，所 述根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的分離矩陣從所述獲取的接收信號(hào)中分離出期望信號(hào)和噪聲信號(hào)分量，包 括：
[0014] 對(duì)所述每個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻轉(zhuǎn)換，得到所述傳感器陣列對(duì)應(yīng)的頻 域信號(hào)；
[0015] 根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的分離矩陣，通過如下公式（1)，對(duì)所述頻域信號(hào)進(jìn)行分離變換；從 所述分離變換的變換結(jié)果中獲取期望信號(hào)和噪聲信號(hào)分量。
[0016] y，（f) = T*y (f)…（1)
[0017] 其中，在公式（1)中，f為頻率，y'（f)為頻率在f的子帶內(nèi)的頻域信號(hào)對(duì)應(yīng)的變換 結(jié)果，T為所述分離矩陣，y(f)為頻率在f的子帶內(nèi)的頻域信號(hào)。
[0018] 結(jié)合第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第二種 可能的實(shí)現(xiàn)方式，其中，所述根據(jù)所述期望信號(hào)確定出信號(hào)源的入射角，包括：
[0019] 從預(yù)設(shè)角度區(qū)間中按照預(yù)設(shè)角度間隔獲取多個(gè)角度；
[0020] 根據(jù)所述多個(gè)角度中的每個(gè)角度以及所述期望信號(hào)，分別計(jì)算所述每個(gè)角度對(duì)應(yīng) 的所述期望信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性值；
[0021] 從所述期望信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性值中獲取最大的統(tǒng)計(jì)特性值，將所述最大的統(tǒng)計(jì)特性 值對(duì)應(yīng)的角度確定為所述信號(hào)源的入射角。
[0022] 結(jié)合第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第三種 可能的實(shí)現(xiàn)方式，其中，所述根據(jù)所述噪聲信號(hào)分量確定出信號(hào)源的入射角，包括：
[0023] 從預(yù)設(shè)角度區(qū)間中按照預(yù)設(shè)角度間隔獲取多個(gè)角度；
[0024] 根據(jù)所述多個(gè)角度中的每個(gè)角度以及所述噪聲信號(hào)分量，分別計(jì)算所述每個(gè)角度 對(duì)應(yīng)的所述噪聲信號(hào)分量的統(tǒng)計(jì)特性值；
[0025] 從所述噪聲信號(hào)分量的統(tǒng)計(jì)特性值中獲取最小的統(tǒng)計(jì)特性值，將所述最小的統(tǒng)計(jì) 特性值對(duì)應(yīng)的角度確定為所述信號(hào)源的入射角。
[0026] 結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式，其中，所 述根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的分離矩陣分別從所述獲取的接收信號(hào)中分離出所述每個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)的 期望信號(hào)和噪聲信號(hào)分量之前，還包括：
[0027] 根據(jù)相位延遲向量和所述傳感器陣列包括的傳感器數(shù)目，通過如下公式（2)，構(gòu)造 分離矩陣；
[0029] 其中，在公式（2)中，T為所述分離矩陣，M為所述傳感器數(shù)目，D為所述相位延遲 向量，0 為〇9 + # *七)的共軛轉(zhuǎn)置，IM為行數(shù)和列數(shù)均為M的單位矩陣，i 1 為單位矩陣IM的第一列元素。
[0030] 第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種信號(hào)源定位裝置，所述裝置包括：
[0031] 獲取模塊，用于獲取傳感器陣列包括的每個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)，所述傳感器 陣列至少包括兩個(gè)傳感器，各個(gè)傳感器的位置為預(yù)先設(shè)計(jì)的，且各個(gè)傳感器之間的距離相 同或不同；
[0032] 分離模塊，用于根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的分離矩陣從所述獲取的接收信號(hào)中分離出期望信 號(hào)和噪聲信號(hào)分量；
[0033] 第一確定模塊，用于根據(jù)所述期望信號(hào)或所述噪聲信號(hào)分量確定出信號(hào)源的入射 角；
[0034] 第二確定模塊，用于根據(jù)所述入射角和所述傳感器陣列中相鄰傳感器之間的連 線，分別確定所述每個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)的波達(dá)方向；
[0035] 定位模塊，用于根據(jù)所述每個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)的波達(dá)方向，對(duì)所述信號(hào)源的位置進(jìn)行 定位。
[0036] 結(jié)合第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第二方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，其中，所 述分離模塊包括：
[0037] 時(shí)頻轉(zhuǎn)換單元，用于對(duì)所述每個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻轉(zhuǎn)換，得到所述 傳感器陣列對(duì)應(yīng)的頻域信號(hào)；
[0038] 第一獲取單元，用于根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的分離矩陣，通過如下公式（1)，對(duì)所述頻域信 號(hào)進(jìn)行分離變換；從所述分離變換的變換結(jié)果中獲取期望信號(hào)和噪聲信號(hào)分量。
[0039] y，（f) = T*y (f)…（1)
[0040] 其中，在公式（1)中，f為頻率，y'（f)為頻率在f的子帶內(nèi)的頻域信號(hào)對(duì)應(yīng)的變換 結(jié)果，T為所述分離矩陣，y(f)為頻率在f的子帶內(nèi)的頻域信號(hào)。
[0041] 結(jié)合第二方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第二方面的第二種 可能的實(shí)現(xiàn)方式，其中，所述第一確定模塊包括：
[0042] 第二獲取單元，用于從預(yù)設(shè)角度區(qū)間中按照預(yù)設(shè)角度間隔獲取多個(gè)角度；
[0043] 第一計(jì)算單元，用于根據(jù)所述多個(gè)角度中的每個(gè)角度以及所述期望信號(hào)，分別計(jì) 算所述每個(gè)角度對(duì)應(yīng)的所述期望信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性值；
[0044] 第一確定單元，用于從所述期望信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性值中獲取最大的統(tǒng)計(jì)特性值，將 所述最大的統(tǒng)計(jì)特性值對(duì)應(yīng)的角度確定為所述信號(hào)源的入射角。
[0045] 結(jié)合第二方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第二方面的第三種 可能的實(shí)現(xiàn)方式，其中，所述第一確定模塊包括：
[0046] 第三獲取單元，用于從預(yù)設(shè)角度區(qū)間中按照預(yù)設(shè)角度間隔獲取多個(gè)角度；
[0047] 第二計(jì)算單元，用于根據(jù)所述多個(gè)角度中的每個(gè)角度以及所述噪聲信號(hào)分量，分 別計(jì)算所述每個(gè)角度對(duì)應(yīng)的所述噪聲信號(hào)分量的統(tǒng)計(jì)特性值；
[0048] 第二確定單元，用于從所述噪聲信號(hào)分量的統(tǒng)計(jì)特性值中獲取最小的統(tǒng)計(jì)特性 值，將所述最小的統(tǒng)計(jì)特性值對(duì)應(yīng)的角度確定為所述信號(hào)源的入射角。
[0049] 結(jié)合第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第二方面的第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式，其中，所 述裝置還包括：
[0050] 構(gòu)造模塊，用于根據(jù)相位延遲向量和所述傳感器陣列包括的傳感器數(shù)目，通過如 下公式（2)，構(gòu)造分離矩陣；
[0052] 其中，在公式（2)中，T為所述分離矩陣，M為所述傳感器數(shù)目，D為所述相位延遲 向量，（0 + # * &)〃為+ # * 4)的共軛轉(zhuǎn)置，IM為行數(shù)和列數(shù)均為M的單位矩陣，i 1 為單位矩陣IM的第一列元素。
[0053] 在本發(fā)明實(shí)施例提供的方法及裝置中，由于根據(jù)分離矩陣從傳感器陣列對(duì)應(yīng)的接 收信號(hào)中分離出期望信號(hào)和噪聲信號(hào)分量。僅根據(jù)期望信號(hào)或噪聲信號(hào)分量，來確定信號(hào) 源的入射角，進(jìn)而確定出每個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)的波達(dá)方向，如此消除或減弱了信號(hào)反射和噪聲 的影響，提高了對(duì)波達(dá)方向估計(jì)的準(zhǔn)確性和魯棒性。進(jìn)而根據(jù)確定的每個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)的波 達(dá)方向，對(duì)信號(hào)源的位置進(jìn)行定位，減小了對(duì)信號(hào)源進(jìn)行定位的誤差。
[0054] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合 所附附圖，作詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0055] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附 圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì) 范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這 些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0056] 圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例1所提供的一種信號(hào)源定位方法流程圖；
[0057] 圖2A示出了本發(fā)明實(shí)施例2所提供的一種信號(hào)源定位方法流程圖；
[0058] 圖2