基于波形重合度的阈值筛选时延估计方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了基于波形重合度的阈值筛选时延估计方法和系统，将第一信号采集装置设置于距信号源第一距离处，将第二信号采集装置设置于距信号源第二距离处，第一信号采集装置与第二信号采集装置均与信号分析处理设备相连接，信号分析处理设备能够对第一信号采集装置和/或第二信号采集装置所采集的信号进行分析处理得到重合系数曲线，利用迭代的判定阈值对重合系数曲线进行分析，最终得到时延估计值。本发明专利技术提供的基于波形重合度的阈值筛选时延估计方法和系统在低信噪比、低采样率的情况下仍然能够得到稳定、准确的时延估计值，设计巧妙，易于实现，具有广泛的应用前景。具有广泛的应用前景。具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
基于波形重合度的阈值筛选时延估计方法和系统


[0001]本专利技术涉及信号增强、去噪、声源定位领域，特别涉及基于波形重合度的阈值筛选时延估计方法和系统。

技术介绍

[0002]声源定位技术的应用范围十分广泛，目前主流的方法是一种基于到达时间差(Time difference ofarrival,TDOA)进行定位计算的方法，通过比较信号到达各个监测点的时间差，就能作出以监测点为焦点、距离差为长轴的双曲线，双曲线的交点就是信号源的位置。
[0003]传统计算信号到达时间差的方法都是采用基于相关系数的互相关方法，对信号的相关系数进行计算，绘制相关系数曲线，对曲线上最大值进行最大值索引，最大值所对应的序列值被视为时间差值也就是时延值。
[0004]但是在实际使用的过程中，由于信号发声、传递的声环境复杂性以及采集过程的不确定性，总是难以避免的引入噪声干扰。当干扰信号较大导致信噪比(Signal
‑
noise ratio,SNR)过低时，传统方法将会难以适用，出现不稳定甚至错误的计算结果。研究发现，当信噪比低于
‑
10dB时候，互相关方法会逐渐变得不再适用。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术的问题，本专利技术针对极低信噪比环境下的时延估计计算，提出了基于波形重合度的阈值筛选时延估计方法和系统。
[0006]本专利技术的具体技术方案如下：
[0007]一方面，本专利技术提供了一种基于波形重合度的阈值筛选时延估计方法，所述时延估计方法包括以下步骤：
[0008]S1.将第一信号采集装置设置于距信号源第一距离处，将第二信号采集装置设置于距所述信号源第二距离处，所述第一信号采集装置与所述第二信号采集装置均与信号分析处理设备相连接，所述信号源能够发出信号，所述第一信号采集装置与所述第二信号采集装置均能够采集所述信号源发出的信号，所述信号分析处理设备能够对所述第一信号采集装置和/或所述第二信号采集装置所采集的信号进行分析处理，所述第一距离与所述第二距离相同或不相同；
[0009]S2.当所述信号源发出初始信号，所述第一信号采集装置对所述初始信号进行采集得到第一采集信号并将所述第一采集信号发送至所述信号分析处理设备，所述第二信号采集装置对所述初始信号进行采集得到第二采集信号并将所述第二采集信号发送至所述信号分析处理设备；
[0010]S3.所述信号分析处理设备对所述第一采集信号和所述第二采集信号进行错位相减处理得到第一处理信号，所述错位相减的错位系数为τ；
[0011]S4.根据预设的判定阈值T对所述第一处理信号进行筛选得到第二处理信号，所述
第二处理信号的长度小于或等于所述第一处理信号的长度，将所述第二处理信号的长度值除以所述第一处理信号的长度值，得到与所述错位系数τ对应的重合系数C
τ
；
[0012]S5.将所述错位系数τ取多个不同值，重复步骤S3，得到重合系数曲线C；
[0013]S6.对所述重合系数曲线C进行最大值索引处理，得到最大值C
max
，若所述最大值C
max
符合预设标准，则输出所述最大值C
max
所对应的错位系数τ作为信号时延值d，否则，对所述判定阈值T进行调整得到新的判定阈值T，重复步骤S4～S6。
[0014]进一步地，步骤S4中，根据预设的判定阈值T对所述第一处理信号进行筛选得到第二处理信号的步骤包括：
[0015]将所述第一处理信号的值与所述判定阈值T比较，若所述第一处理信号中某一点的值小于或等于所述判定阈值T，则将该点设置为重合点，所有所述重合点的集合形成所述第二处理信号。
[0016]进一步地，步骤S4中，所述预设的判定阈值T为所述第一处理信号中最大值的绝对值。
[0017]进一步地，步骤S6中，所述对所述判定阈值T进行调整得到新的判定阈值T的步骤包括：
[0018]若所述最大值C
max
<1，则令T
new
＝2/3T
old
并令新的判定阈值T＝T
new
；
[0019]若存在多个所述最大值C
max
＝1，则令T
new
＝4/3T
old
并令新的判定阈值T＝T
new
。
[0020]进一步地，步骤S6中，所述预设标准为：存在且仅存在一个所述最大值C
max
＝1。
[0021]进一步地，所述错位系数τ的取值范围为[0，L]，L的取值范围为0～10s，一般地，L的取值优选在1.0～2.0s之间。
[0022]优选地，所述错位系数τ的取值间隔大于或等于所述初始信号的频率的三倍。
[0023]优选地，所述初始信号的信噪比大于或等于
‑
25dB。
[0024]另一方面，本专利技术提供了一种基于波形重合度的阈值筛选时延估计系统，所述时延估计系统包括：
[0025]信号源，所述信号源能够发出信号，所述信号源的数量为一个或多个；
[0026]第一信号采集装置和第二信号采集装置，所述第一信号采集装置与所述第二信号采集装置均能够采集所述信号源发出的信号，且所述第一信号采集装置与所述第二信号采集装置分别设置于距所述信号源第一距离和第二距离处，所述第一距离与所述第二距离相同或不相同；
[0027]信号分析处理设备，所述第一信号采集装置与所述第二信号采集装置均与信号分析处理设备相连接，所述信号分析处理设备能够对所述第一信号采集装置和/或所述第二信号采集装置所采集的信号进行分析处理并输出分析结果。
[0028]进一步地，所述时延估计系统包括多个信号采集装置，所述多个信号采集设备均与所述信号分析处理设备相连接，所述信号分析处理设备能够按照预设规则和/或经由人工选择而将所述多个信号采集设备中的两个信号采集装置分别识别为所述第一信号采集装置和/或所述第二信号采集装置。
[0029]本专利技术的技术方案区别于传统方法，利用信号/波形重合度的阈值筛选进行时延估计，带来的有益效果如下：
[0030](1)设计巧妙，易于实现，对各类使用条件都有着较好的时延估计效果，适用范围
较为广泛；
[0031](2)可用于常规方法所不能适用的、极低信噪比条件下的时延估计计算，在信噪比为
‑
10dB的条件下依然有着良好的时延计算能力，并且随着判定阈值的进一步迭代，甚至在更低信噪比(低于
‑
20dB甚至低达
‑
25dB)的环境下依然适用；
[0032](3)在低采样率的情况下仍然能够得到稳定、准确的结果，效果明显优于现有技术，并且，由于错位系数取值间隔较大时也仍然可以得到较好的结果，因此运算量也得到了一定程度上的降低；
[0033](4)提供了一种新的时延估计思路，与已经成熟的主流方法相比，无论是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于波形重合度的阈值筛选时延估计方法，其特征在于，所述时延估计方法包括以下步骤：S1.将第一信号采集装置设置于距信号源第一距离处，将第二信号采集装置设置于距所述信号源第二距离处，所述第一信号采集装置与所述第二信号采集装置均与信号分析处理设备相连接，所述信号源能够发出信号，所述第一信号采集装置与所述第二信号采集装置均能够采集所述信号源发出的信号，所述信号分析处理设备能够对所述第一信号采集装置和/或所述第二信号采集装置所采集的信号进行分析处理，所述第一距离与所述第二距离相同或不相同；S2.当所述信号源发出初始信号，所述第一信号采集装置对所述初始信号进行采集得到第一采集信号并将所述第一采集信号发送至所述信号分析处理设备，所述第二信号采集装置对所述初始信号进行采集得到第二采集信号并将所述第二采集信号发送至所述信号分析处理设备；S3.所述信号分析处理设备对所述第一采集信号和所述第二采集信号进行错位相减处理得到第一处理信号，所述错位相减的错位系数为τ；S4.根据预设的判定阈值T对所述第一处理信号进行筛选得到第二处理信号，所述第二处理信号的长度小于或等于所述第一处理信号的长度，将所述第二处理信号的长度值除以所述第一处理信号的长度值，得到与所述错位系数τ对应的重合系数C
τ
；S5.将所述错位系数τ取多个不同值，重复步骤S3，得到重合系数曲线C；S6.对所述重合系数曲线C进行最大值索引处理，得到最大值C
max
，若所述最大值C
max
符合预设标准，则输出所述最大值C
max
所对应的错位系数τ作为信号时延值d，否则，对所述判定阈值T进行调整得到新的判定阈值T，重复步骤S4～S6。2.如权利要求1所述的时延估计方法，其特征在于，步骤S4中，根据预设的判定阈值T对所述第一处理信号进行筛选得到第二处理信号的步骤包括：将所述第一处理信号的值与所述判定阈值T比较，若所述第一处理信号中某一点的值小于或等于所述判定阈值T，则将该点设置为重合点，所有所述重合点的集合形成所述第二处理信号。3.如权利要求1或2所述的时延估计方法，其特征在于，步骤S4中，所述预设...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐俊，汪照，
申请(专利权)人：苏州静声泰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：