隨著計算機及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展,聲學(xué)信息采集趨向于陣列傳感器融合方式,有效地提高了系統(tǒng)對環(huán)境的感知能力。其中,波達方向（Direction of Arrival,DOA）估計是麥克風(fēng)陣列的一項重要研究內(nèi)容,被廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)場監(jiān)測和視頻會議等聲源定位系統(tǒng)中。傳統(tǒng)的DOA估計技術(shù)一般都是基于高斯噪聲模型的假設(shè),但是高斯分布不能有效地描述具有嚴重拖尾的脈沖噪聲。由于地雜波和人為因素的影響,聲學(xué)環(huán)境中的噪聲存在著大量數(shù)據(jù)突變的沖擊響應(yīng),導(dǎo)致基于二階統(tǒng)計量的DOA估計算法性能退化甚至失效。同時,隨著麥克風(fēng)陣列信號處理技術(shù)的迅速發(fā)展,傳感器接收的聲學(xué)信號大多數(shù)為寬帶信號,并且聲學(xué)信號的形式越來越復(fù)雜。基于窄帶信號模型的DOA估計算法已經(jīng)無法滿足實際需求,亟需研究寬帶模型下聲學(xué)信號的DOA估計技術(shù)。針對上述問題,本文以提高麥克風(fēng)陣列系統(tǒng)的DOA估計精度為目的,對聲學(xué)脈沖噪聲、低快拍和低信噪比等情況下DOA估計的性能退化以及寬帶DOA估計依賴于初始預(yù)估角度等難點進行了系統(tǒng)且深入的研究。本文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下:1)兩種基于廣義最大復(fù)值相關(guān)熵的DOA估計算法:提出了廣義最大復(fù)值相關(guān)熵準則,能夠有效... 

【文章來源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：142 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖３－ｉ概率密度函數(shù)，夕＝?ｏ，?

?北京科技大學(xué)博士學(xué)位論文???４?？?１—ｊ＾２�。�??－４?？??？５?Ｉ?？?１?１???０?５００?１０００?１５００?２０００??Ｔｉｍｅ??圖３－４時域采樣圖，ａ＝２，廠＝?０，／?＝?ｌ，＝?０??圖３－１表示特征指數(shù)為《＝０．５，?ａ＝ｌ，?ａ＝１．５，《＝２的概率密度函數(shù)，圖??３－２為圖３－１中幅值為４？８的概率密度函數(shù)的局部放大圖�？梢钥闯觯吨翟�??小，概率密度函數(shù)的拖尾分布越明顯。圖３－３和圖３－４給出了參數(shù)《＝１．５，??？＝２，?／？＝扣０，?ｙ?＝?ｌ時的噪聲時域波形。從圖３－４中可以看出，高斯分布模??型的幅值都漸近一致，沒有異常點。從圖３＿３中可以看出，《＝１．５的脈沖噪??聲時域波形在整個時域始終具有很多非常大的異常值。??３．１．２混合高斯分布??混合高斯分布模型是一種簡單有效的脈沖噪聲分布模型。由于高斯分布??模型不能精確刻畫脈沖噪聲的拖尾分布特性，因此需要將多個高斯分布模型??進行組合加權(quán)，保證對脈沖噪聲的合理描述。常用的混合高斯分布模型為兩??個高斯分布模型的簡單加權(quán)組合，其對應(yīng)的混合高斯的方差表示為：??Ｏ－２?＾｛＼－￡）（７２ｎ＋￡（７Ｊ?（３．１１）??ｋ?＝?〇－）?ｌａ２Ｎ?（３．１２）??其中，／ｗ（ｘ）表示正常噪聲的概率密度函數(shù)，表示正常噪聲的方差，／／（ｘ）??表示異常噪聲的概率密度函數(shù)，〇＾２表示異常噪聲的方差，Ａ表示脈沖強度系??數(shù)，ｓ表示異常點比例。系數(shù)Ａ：越大，異常點的幅值越大。ｓ越大，異常點數(shù)??量就越多。通常異常點的方差ｃｒ／遠遠大于背景噪聲的方差由于異常點??數(shù)據(jù)的存在，導(dǎo)致噪聲的整體分布具有嚴重的

ａ＞２??表示ＧＧＤ分布模型的拖尾不明顯，ａ?＜?２表示ＧＧＤ分布模型具有顯著的拖??尾現(xiàn)象。??本文將以上述脈沖噪聲模型為基礎(chǔ)，研宄麥克風(fēng)陣列信號處理系統(tǒng)中的??脈沖噪聲，通過相關(guān)ＤＯＡ估計算法，實現(xiàn)對聲學(xué)脈沖噪聲的抑制，提高ＤＯＡ??估計的精度。??３．２?ＤＯＡ估計數(shù)學(xué)模型??麥克風(fēng)陣列系統(tǒng)是利用聲學(xué)傳感器對聲源目標進行數(shù)據(jù)采集，利用目標??的空域和時域信息進行數(shù)據(jù)分析。常見的麥克風(fēng)陣列系統(tǒng)由三部分組成，分??別是聲源信號空間，聲學(xué)傳感器陣列系統(tǒng)，ＤＯＡ估計算法。流程圖如圖３－５??所示，聲學(xué)傳感器陣列系統(tǒng)由多個各向同性駐極體電容傳感器按照均勻線性??分布組成。每一個駐極體電容傳感器都可以獨立采集目標空間中的聲源數(shù)據(jù)，??然后將采集數(shù)據(jù)通過濾波、放大、ＡＤＣ轉(zhuǎn)換、預(yù)處理等操作，傳輸?shù)教幚砥??中，采用ＤＯＡ估計算法進行方向估計。??Ｉ?，１?１?ｒ?１??！信號空間傳感器陣列?１１?ＤＯＡ估計算法??！?Ｉｎ＾ｎ?ｒ?ｎ?ｎ?ｉ??方�。�?及采Ｋ理窗?Ｔ?算Ｉ??ｉ向乂?＼丨「．傳感器「￣＾產(chǎn)集ｉ；?法ｉ??！?ＸＨｒ＝ｆ＾?」Ｕ?Ｕ：??＾�。�?傳感器Ｍ??？?；?Ｊ?！??圖３－５麥克風(fēng)陣列系統(tǒng)的ＤＯＡ估計流程??為了簡化數(shù)學(xué)模型及便于對脈沖噪聲環(huán)境下ＤＯＡ的理論推導(dǎo)，首先將??－２８－??


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