一种分布式麦克风阵列定位算法及性能分析

张 竹，陈建峰，程 萍

（西北工业大学 航海学院，陕西 西安 710072）

分布式声源定位系统已有许多应用，如空中被动声定位[1]、智能雷场[2]、水下监控[3]等。 而作为应用极为广泛的测向交叉定位[1-2]系统的性能与许多因素有关，如精度与实时性的平衡、抗噪声能力等。对噪声而言，可以通过诸如噪声抑制算法、滤波等措施来改善。

在实验中发现，由于该方法在利用数字处理芯片实现的过程中，多个环节采用数字化处理，各测向节点存在固有的离散定向误差，使得此方法的定位性能与节点数目及布局呈现密切的关系，并造成定位结果与真实值的偏离，称之为“系统定位误差”。由于此类误差无法避免，因此，掌握其分布特性，对阵列布局、传感器节点选取具有重要的实际意义。

以往的研究工作主要集中在对各类应用的定位算法流程及外界噪声干扰导致定位误差的研究，在具体分析导致系统定位误差产生的机理，及节点数量跟布局对其影响等方面的研究较少。鉴于此，本文以地面车辆声源定位为例，分析一种基于麦克风十字阵构建的定位系统的系统定位误差，及其分布特性，并引出节点优选的建议。

1 数学模型

假设目标声源是自远场入射的宽带平面波，传播介质均匀。单个麦克风节点模型如图1所示，O为参考点，S为车辆声源；α是 OS与x轴正方向的夹角，麦克风阵元 m1、m2、m3和m4的坐标分别为（d/2，0）、（0，-d/2）、（-d/2，0）和（0，d/2）。

图1 麦克风十字阵模型

单个节点其探测范围有限，在有限的孔径条件下，无法获得较高精度的目标空间位置信息。……