基於蟻群優化的非均勻陣元噪聲條件下近場聲源定位方法

2023-04-24 23:55:36 1

基於蟻群優化的非均勻陣元噪聲條件下近場聲源定位方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於蟻群優化的非均勻陣元噪聲條件下近場聲源定位方法，屬於陣列信號處理【技術領域】。本發明首先基於平面陣建立了近場聲源信號模型，進而建立了空間非均勻噪聲條件下待估聲源方位和距離信息的最大似然估計問題，最後使用連續空間蟻群優化方法估計出聲源參數，從而完成了空間非均勻噪聲條件下對近場聲源的定位。本發明方法估計精度較高，在低信噪比下聲源方位和距離均方誤差都小於常規最大似然方法，並且在高信噪比條件下聲源方位和距離的均方誤差都逼近克拉美-羅界，遠優於常規最大似然方法。
【專利說明】基於蟻群優化的非均勻陣元噪聲條件下近場聲源定位方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基於蟻群優化的非均勻陣元噪聲條件下近場聲源定位方法，屬於陣列信號處理領域。
【背景技術】
[0002]由於聲源定位在雷達、聲吶、無線通信、地震學和生物醫學等方面的重要應用價值，近些年來，基於傳感器陣列的聲源定位已成為信號處理的研究熱點之一。但傳統的聲源定位大都是基於遠場窄帶假設，所以只能估計聲源的方位信息。當聲源離陣列比較近的時候，即處於陣列的近場時，由於不同陣元之間的相位差為聲源方位和距離的函數，需要對遠場窄帶聲源定位方法做距離域的擴展，由此衍生出一些均勻高斯噪聲假設條件下近場聲源定位方法，如最小方差法、MUSIC及最大似然方法等。上述方法中，最大似然方法儘管運算複雜度高但因為具有一致無偏、最小方差以及低信噪比條件下的高角度分辨能力等優點，常被用來作為評估其它方法性能的標準。
[0003]但是，空間均勻的高斯噪聲假設並不符合一些實際工程問題。例如，緊緻型雷達陣列由於陣元之間存在相關噪聲，陣列輸出為有色隨機過程。又如，對於陣元間距較大的麥克風陣列由於機械振動、陣列校準誤差等原因造成陣元噪聲的輸出功率並不相同。在上述兩種情況下，基於空間均勻高斯噪聲假設條件的近場源算法的性能將嚴重下降。而常規的最大似然方法在空間非均勻高斯噪聲條件下對近場聲源的定位中，由於對聲源參數的確定需要進行多維參數空間搜索計算得到，複雜度極高從而難以進行定位。

【發明內容】

[0004]本發明的目的就是提供一種基於蟻群優化的非均勻陣元噪聲條件下近場聲源定位方法，其在最大似然定位方法中通過採用連續空間蟻群優化的方法從而實現了對近場聲源的定位。
[0005]為了實現上述目的，本發明的技術方案為:基於蟻群優化的非均勻陣元噪聲條件下近場聲源定位方法，包括如下步驟:
步驟一、建立近場聲源陣列輸出模型
近場條件下到達陣列的信號波為球面波，設此時聲源的位置坐標為P3 = [wf =r[cdsesm# Β?ηθ^ηφ cos# ,射.個陣元的位置矢量為(.?:=丨,..,/.J )，於
是，將聲源到陣列的導向矢量表示為a閒？=…，e-h]T ,式中&表示信號載
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【權利要求】
1.基於蟻群優化的非均勻陣元噪聲條件下近場聲源定位方法，其特徵在於:包括如下步驟: 步驟一、建立近場聲源陣列輸出模型 近場條件下到達陣列的信號波為球面波，設此時聲源的位置坐標為
【文檔編號】G06N3/00GK103778288SQ201410016858
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月15日 優先權日:2014年1月15日
【發明者】侯雲山, 翟紅村, 金勇 , 吳景豔, 冀保峰, 湯豔紅, 翟蒲傑 申請人:河南科技大學