基于蟻群優(yōu)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(fā)明涉及一種基于蟻群優(yōu)化的非均勻陣元噪聲條件下近場聲源定位方法，屬于陣列信號處理【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明首先基于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，最后使用連續(xù)空間蟻群優(yōu)化方法估計出聲源參數(shù)，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(fā)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于常規(guī)最大似然方法，并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(yōu)于常規(guī)最大似然方法。
【專利說明】基于蟻群優(yōu)化的非均勻陣元噪聲條件下近場聲源定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于蟻群優(yōu)化的非均勻陣元噪聲條件下近場聲源定位方法，屬于陣列信號處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于聲源定位在雷達、聲吶、無線通信、地震學(xué)和生物醫(yī)學(xué)等方面的重要應(yīng)用價值，近些年來，基于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(tǒng)的聲源定位大都是基于遠場窄帶假設(shè)，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，即處于陣列的近場時，由于不同陣元之間的相位差為聲源方位和距離的函數(shù)，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(shè)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，最大似然方法盡管運算復(fù)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(yōu)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(shè)并不符合一些實際工程問題。例如，緊致型雷達陣列由于陣元之間存在相關(guān)噪聲，陣列輸出為有色隨機過程。又如，對于陣元間距較大的麥克風(fēng)陣列由于機械振動、陣列校準誤差等原因造成陣元噪聲的輸出功率并不相同。在上述兩種情況下，基于空間均勻高斯噪聲假設(shè)條件的近場源算法的性能將嚴重下降。而常規(guī)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，由于對聲源參數(shù)的確定需要進行多維參數(shù)空間搜索計算得到，復(fù)雜度極高從而難以進行定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是提供一種基于蟻群優(yōu)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采用連續(xù)空間蟻群優(yōu)化的方法從而實現(xiàn)了對近場聲源的定位。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:基于蟻群優(yōu)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(shè)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 )，于
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頻，當存在?個近場聲源時，陣列輸出表示為? = AS+w ,式中，f 為陣列次采樣的輸出，A :=?, _ ]為陣列流型，I €〃、7為-個未知確定性聲源Up次輸出，w ^ 為空域非相關(guān)復(fù)高斯白噪聲，其協(xié)方差陣為
【權(quán)利要求】
1.基于蟻群優(yōu)化的非均勻陣元噪聲條件下近場聲源定位方法，其特征在于: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(shè)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(yōu)先權(quán)日:2014年1月15日
【發(fā)明者】侯云山, 翟紅村, 金勇 , 吳景艷, 冀保峰, 湯艷紅, 翟蒲杰 申請人:河南科技大學(xué)