【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及声源定位技术，尤其涉及一种适用周期信号的声源定位方法、设备和声源测量装置。
技术介绍
1、tdoa 定位是一种无源技术，通过利用多个空间上分离的传声器的信号到达时间差异（或相位差）来定位和跟踪发射声源。因为其计算量小、实时性高，因此被广泛应用于智能音箱声源定位、枪声定位等产品，该类信号不具有明显的周期性，因此定位效果较好。而对于正弦波这种相位或相位差具有明显周期性的信号，无法直接通过应用tdoa技术对声源进行准确定位。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术中的缺点，提供了一种适用周期信号的声源定位方法。
2、本专利技术具体通过下述技术方案得以解决：
3、一种适用周期信号的声源定位方法，包括如下步骤：将所有传声器两两分组为不同的传声器对；
4、采用互相关技术计算传声器对的第一延时差，得到所有第一延时差的第一数据集；根据传声器空间坐标、水平角扫描范围和俯仰角扫描范围计算预设角度下的第二延时差，得到所有第二延时差的第二数据集；
5、获取周期信号频率，采用周期信号频率对第一延时差和第二延时差进行周期匹配，计算第三延时差，得到所有经过周期补偿的第三延时差的第三数据集；
6、将第三数据集中的所有第三延时差与每对预设角度下的第二延时差进行最小均方根误差计算，得到的误差最小的一组对应的方向为声源方向。
7、优选的，采用互相关技术计算传声器对的第一延时差的方法，包括：
8、将传声器原始波形按照预设重
9、对所有传声器取相同帧的数据，按照组成的传声器对进行互相关分析得到每个传声器对的延时差，为第一延时差。
10、优选的，采用互相关技术计算传声器对的第一延时差的方法，包括：
11、采用互谱分析方法，通过计算传声器对的互谱并执行逆离散傅里叶变换，得到互相关函数，在互相关函数中找到最大值的位置计算传声器对的延时差，为第一延时差。
12、优选的，采用互相关技术计算传声器对的第一延时差的方法，还包括：采用互谱分析方法计算时增加计权函数和/或带通滤波器。
13、优选的，根据传声器空间坐标、水平角扫描范围和俯仰角扫描范围计算预设角度下的第二延时差的方法，包括:
14、根据预设水平角和预设俯仰角计算声源到达方向矢量；
15、根据声源到达方向矢量，以及传声器对的空间坐标差计算预设角度下的第二延时差。
16、优选的，获取周期信号频率的方法，包括：根据传声器采集信号的fft频谱和窗函数特性，通过对频谱进行修正预估周期信号频率。
17、优选的，采用被测信号频率，对第一延时差和第二延时差进行周期匹配，得到经过周期补偿的第三延时差的方法，包括：
18、将每对预设角度下的第二延时差根据如下公式进行整周期个数估计：
19、
20、
21、上式中表示向下取整，为经过周期补偿的互相关延时差，第三延时差，为未经过周期补偿的第一延时差，是每对预设角度下的第二延时差。
22、优选的，将第三数据集中的所有第三延时差与每对预设角度下的延时进行最小均方根误差计算，得到的误差最小的一组对应的方向为声源方向的方法，包括：
23、第三延时差与每对预设角度下的第二延时差进行最小均方根误差计算，则误差最小的延时差对应的方向是声源的方向，最小均方根误差的计算公式如下：
24、
25、最小均方根误差的最小值计算公式如下:
26、
27、其中，e是所有数据的集合。
28、优选的，还包括判断传感器采集的信号是否为周期性信号，若是则计算周期信号频率；若否，将第一延时差与每对预设角度下的第二延时差进行最小均方根误差计算，得到的误差最小的一组对应的方向为声源方向。
29、优选的，判断传感器采集的信号是否为是否为周期性信号的方法，包括：
30、将传声器采集的原始信号加窗后进行fft变换得到频谱，并计算归一化后的频谱的香农熵指数，若香农熵指数<0.1，则表示信号是周期性信号，否则信号被判断为非周期性信号。
31、又提出计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储一条或多条计算机程序，其中，所述一条或多条计算机程序被所述处理器执行以实现如一种适用周期信号的声源定位方法。
32、又提出一种声源测量装置，包括：
33、若干传声器，用于采集声音信号；
34、存储器，用于存储一条或多条计算机程序，
35、处理器，用于接收传声器采集的声音信号，同时调用一条或多条计算机程序执行并实现适用周期信号的声源定位方法。
36、本专利技术的有益效果：本方案扩展现有公开的tdoa声源定位技术针对非周期信号的应用场景。
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1.一种适用周期信号的声源定位方法，其特征在于，包括如下步骤：将所有传声器两两分组为不同的传声器对；
2.根据权利要求1所述的适用周期信号的声源定位方法，其特征在于，采用互相关技术计算传声器对的第一延时差的方法，包括：
3.根据权利要求1或2所述的适用周期信号的声源定位方法，其特征在于，采用互相关技术计算传声器对的第一延时差的方法，包括：
4.根据权利要求3所述的适用周期信号的声源定位方法，其特征在于，采用互相关技术计算传声器对的第一延时差的方法，还包括：采用互谱分析方法计算时增加计权函数和/或带通滤波器。
5.根据权利要求1所述的适用周期信号的声源定位方法，其特征在于，根据传声器空间坐标、水平角扫描范围和俯仰角扫描范围计算预设角度下的第二延时差的方法，包括:
6.根据权利要求1所述的适用周期信号的声源定位方法，其特征在于，获取周期信号频率的方法，包括：根据传声器采集信号的FFT频谱和窗函数特性，通过对频谱进行修正预估周期信号频率。
7.根据权利要求1所述的适用周期信号的声源定位方法，其特征在于，采用被测信号
8.根据权利要求7所述的适用周期信号的声源定位方法，其特征在于，将第三数据集中的所有第三延时差与每对预设角度下的第二延时差进行最小均方根误差计算，得到的误差最小的一组对应的方向为声源方向的方法，包括：
9.根据权利要求1所述的适用周期信号的声源定位方法，其特征在于，还包括判断传感器采集的信号是否为周期性信号，若是则计算周期信号频率；若否，将第一延时差与每对预设角度下的第二延时差进行最小均方根误差计算，得到的误差最小的一组对应的方向为声源方向。
10.根据权利要求9所述的适用周期信号的声源定位方法，其特征在于，判断传感器采集的信号是否为是否为周期性信号的方法，包括：
11.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储一条或多条计算机程序，其中，所述一条或多条计算机程序被所述处理器执行以实现如权利要求1-10任一项所述的一种适用周期信号的声源定位方法。
12.一种声源测量装置，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种适用周期信号的声源定位方法，其特征在于，包括如下步骤：将所有传声器两两分组为不同的传声器对；
2.根据权利要求1所述的适用周期信号的声源定位方法，其特征在于，采用互相关技术计算传声器对的第一延时差的方法，包括：
3.根据权利要求1或2所述的适用周期信号的声源定位方法，其特征在于，采用互相关技术计算传声器对的第一延时差的方法，包括：
4.根据权利要求3所述的适用周期信号的声源定位方法，其特征在于，采用互相关技术计算传声器对的第一延时差的方法，还包括：采用互谱分析方法计算时增加计权函数和/或带通滤波器。
5.根据权利要求1所述的适用周期信号的声源定位方法，其特征在于，根据传声器空间坐标、水平角扫描范围和俯仰角扫描范围计算预设角度下的第二延时差的方法，包括:
6.根据权利要求1所述的适用周期信号的声源定位方法，其特征在于，获取周期信号频率的方法，包括：根据传声器采集信号的fft频谱和窗函数特性，通过对频谱进行修正预估周期信号频率。
7.根据权利要求1所述的适用周期信号的声源定位方法，其特征在于，采...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁芳，张汇宇，杜承阳，李慧祥，任俊全，胡维昊，张永军，孙景，
申请(专利权)人：杭州爱华智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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