基于三维星型阵列拓扑的自校准麦克风阵列声源定位系统

王 玫， 孙昊彬， 罗丽燕， 宋浠瑜

(1.桂林电子科技大学 认知无线电与信息处理教育部重点实验室，广西 桂林 541004；2.桂林理工大学 信息科学与工程学院，广西 桂林 541006)

声源定位技术由于广泛应用与智能交通、安防监控、电话会议、人机交互、导航等各种应用而备受关注。常用的声源定位技术可以分为3类：基于最大输出功率的波束成形的方法、基于声音到达时间的方法以及基于高分辨谱估计的方法。针对在复杂的室内环境中混响较高的情况，第一类方法与后2类方法相比，具有更好的鲁棒性[1]。在第一类波束成形的方法中，广泛使用的是基于可控响应功率-相位变换(SRP-PHAT)法。由于SRP-PHAT是一种基于声源空间网格点搜索算法，在计算过程中往往会出现大量极值点，导致计算量增大。因此，Silverman等[1]在使用SRP-PHAT算法的同时采用随机区域收缩(SRC)来降低计算量，Grondin等[2-3]提出了一种依赖于SRP-PHAT投影矩阵的奇异值分解的定位方法，张铁成[4]将压缩感知与SRP-PHAT-SRC方法结合，Grondin等[5]利用最大滑动窗口滤波与分层搜索的方法都降低了SRP-PHAT的计算时间。但这类方法以牺牲精度为代价，换取定位算法的实时性。因此，提出从信号接收端入手，提高接收信号的质量,从而提升定位精度的思路。

麦克风作为一种常用的拾音设备，按照特定的空间拓扑结构组合形成的麦克风阵列，与单一麦克风相比，不仅可以获得声音信号的时域信息，还可以获得空域信息,通过充分利用空时信息提升定位效果。

根据阵列信号处理理论可知，麦克风阵列拓扑优化对阵列处理系统性能具有重要影响[6-8]。……