基于五元十字陣的被動(dòng)聲傳感器目標(biāo)定位.pdf

1、基于傳聲器陣的聲源定位技術(shù)涉及到陣列信號(hào)處理、數(shù)字信號(hào)處理、語(yǔ)音處理、以及模式識(shí)別等許多技術(shù)領(lǐng)域,一直是聲信號(hào)處理中難度較大的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。針對(duì)常規(guī)雷達(dá)無(wú)法準(zhǔn)確探測(cè)雷達(dá)盲區(qū)活動(dòng)的低空飛行目標(biāo),以及如何進(jìn)一步提高對(duì)這類目標(biāo)的定位精度和目標(biāo)辨識(shí)度等問(wèn)題,本論文結(jié)合CEC某單位合作項(xiàng)目《聲陣列無(wú)源定位系統(tǒng)》,主要從單聲源和多聲源兩個(gè)方面展開(kāi)相關(guān)研究,主要內(nèi)容可概括如下:
　　1.根據(jù)低頻信號(hào)具有傳播距離遠(yuǎn)、衰減慢的特點(diǎn),本文針對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)目標(biāo)

2、的探測(cè),提出一種基于五元十字陣的時(shí)延定位方法。該方法首先對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行低頻處理,然后利用廣義互相關(guān)時(shí)延估計(jì)算法估計(jì)出源信號(hào)到達(dá)各傳感器間的時(shí)間差,最后根據(jù)五元十字陣定位原理實(shí)現(xiàn)目標(biāo)定位。并根據(jù)這一方法,設(shè)計(jì)出一套單聲源應(yīng)用示范系統(tǒng)。試驗(yàn)結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的聲測(cè)系統(tǒng)具有探測(cè)較遠(yuǎn)目標(biāo)的能力,同時(shí)在定位精度方面也有很好的性能表現(xiàn)。
　　2.互相關(guān)類時(shí)延估計(jì)方法需要事先了解信號(hào)、噪聲等信息的先驗(yàn)知識(shí),而在實(shí)際當(dāng)中很難提前預(yù)知這類信息。針對(duì)這一

3、問(wèn)題,提出一種新的變步長(zhǎng)LMS時(shí)延估計(jì)方法,該方法利用誤差期望只與輸入信號(hào)有關(guān)的特性來(lái)調(diào)節(jié)步長(zhǎng)因子,通過(guò)擾動(dòng)因子來(lái)調(diào)整收斂速度,使得該方法具有更好的抗干擾能力,仿真結(jié)果表明該方法具有較快的收斂速度和較低的穩(wěn)態(tài)誤差。
　　3.針對(duì)非平穩(wěn)信號(hào),大都采用短時(shí)傅里葉變換處理,受Heisenberg不確定準(zhǔn)則的限制,會(huì)導(dǎo)致窗函數(shù)在時(shí)間分辨率和頻率分辨率上不能同時(shí)達(dá)到最優(yōu)。針對(duì)這一問(wèn)題,提出一種基于S變換譜重排的寬帶MUSIC聲源定位方法。該

4、方法利用時(shí)頻分析在處理時(shí)變非平穩(wěn)信號(hào)中的優(yōu)勢(shì),通過(guò)譜優(yōu)化降低了噪聲的影響。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在低信噪比情況下該方法具有很好的DOA估計(jì)性能和魯棒性。
　　4.針對(duì)多寬帶信號(hào)波達(dá)方向估計(jì),提出一種基于空間任意陣的寬帶信號(hào)DOA估計(jì)方法。該方法利用多個(gè)頻點(diǎn)處的短時(shí)功率譜矩陣的聯(lián)合對(duì)角化特性,通過(guò)優(yōu)化處理實(shí)現(xiàn)寬帶信號(hào)的波達(dá)方向估計(jì)。仿真結(jié)果表明該方法進(jìn)一步提高了DOA估計(jì)的分辨率和穩(wěn)健性。相比常規(guī)高分辨率譜估計(jì)方法,該方法在計(jì)算空間頻譜