Page 153 - 应用声学2019年第4期
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第 38 卷 第 4 期             黄惠祥等: 分布式压缩感知麦克风阵列多声源方位估计                                          613


                   1.0                                         共同稀疏性,对接收信号进行联合稀疏重构进而
                   0.9
                                                               实现声源定位。仿真和实验结果表明,DCS-SOMP
                   0.8
                                                               算法在不同的信噪比和不同的房间反射强度的环
                   0.7                                         境下,相对于传统的 DS 算法、SRP-PHAT 算法和
                  ॆʷӑηՂूए  0.5                                 CS-OMP 算法,对多声源的方位估计都具有更好的
                   0.6
                   0.4
                   0.3                                         分辨能力和准确度。同时,在多个声源的强度不一
                                                               致的情况下,本文算法考虑接收信号的共同稀疏性,
                   0.2
                   0.1                                         在保证对强声源定位精度的同时,提高了对弱声源
                    0
                        50   100  150  200  250  300  350      的定位能力,在几类算法中具有更强的稳健性。
                                 ࠄᬅᝈए/(O)
                             (a) ܦູूएඋϙ 1 : 0.75               致谢     本文在数据采集、测试中得到了厦门大学海
                   1.0                                         洋与地球学院教学实验中心刘志鑫的大力协助,特
                   0.9                                         此致谢。
                   0.8
                   0.7                                                        参 考 文        献
                  ॆʷӑηՂूए  0.6                                   [1] Wax M, Kailath T. Optimum localization of multi-
                   0.5
                   0.4
                   0.3                                             ple sources by passive arrays[J]. IEEE Transactions on
                   0.2                                             Acoustics, Speech, and Signal Processing, 1983, 31(5):
                   0.1                                             1210–1217.
                    0                                            [2] Bechler D, Kroschel K. Reliability criteria evaluation for
                        50   100  150  200  250  300  350
                                                                   TDOA estimates in a variety of real environments[C]//
                                 ࠄᬅᝈए/(O)
                                                                   ICASSP (05). IEEE International Conference on Acous-
                             (b) ܦູूएඋϙ 1 : 0.5
                                                                   tics, Speech, and Signal Processing. USA: IEEE, 2005, 4:
                    DS    SRP-PHAT   CS-OMP   DCS-SOMP
                                                                   iv/985-iv/988.
                                                                 [3] Krim B H, Viberg M. Two decades of array signal pro-
                 图 5  不同声源强度下各算法的多声源分辨性能
                                                                   cessing research: the parametric approach[J]. IEEE Signal
                Fig. 5 Multi-sound source resolution performance
                                                                   Processing Magazine, 1996, 13(4): 67–94.
                of each algorithm under different sound source in-  [4] Silverman H F, Kirtman S E. A two-stage algorithm for
                tensities                                          determining talker location from linear microphone ar-
                                                                   ray data[J]. Computer, Speech, and Language, 1992, 6(2):
                表 5   不同声源强度下各算法的多声源分辨的                            129–152.
                                                                 [5] Dibiase J H. A high-accuracy, low-latency technique for
                RMSE
                                                                   talker localization in reverberant environments using mi-
                Table 5 Multiple source-resolved RMSE              crophone arrays[J]. European Journal of Biochemistry,
                of each algorithm under different sound             2000, 216(1): 281–291.
                source intensities                               [6] Donoho D L. Compressed sensing[J]. IEEE Transactions
                                                                   on Information Theory, 2006, 52(4): 1289–1306.
                                                                 [7] 赵小燕, 周琳, 吴镇扬. 基于压缩感知的麦克风阵列声源定位
                       SRP-PHAT     CS-OMP     DCS-SOMP
                比值                                                 算法 [J]. 东南大学学报 (自然科学版), 2015, 45(2): 203–207.
                       75 ◦  135 ◦  75 ◦  135 ◦  75 ◦  135 ◦       Zhao Xiaoyan, Zhou Lin, Wu Zhenyang.  Compressed
                                                                   sensing-based sound source localization algorithm for mi-
               1 : 0.75  6.6  5.295  0.84  4.47  0.435  2.52
                                                                   crophone array[J]. Journal of Southeast University (Nat-
                1 : 0.5  7.125 5.565  1.245  8.61  0.9  3.87       ural Science), 2015, 45(2): 203–207.
                                                                 [8] Patel K K, Fowler M L. Direction of arrival (DOA) es-
                                                                   timation of a wideband acoustic source in multipath en-
             4 结论                                                  vironment using spatial sparsity[C]//2017 IEEE Sensors
                                                                   Applications Symposium (SAS). IEEE, 2017: 1–5.
                 本文将分布式压缩感知理论引入到对麦克风                             [9] Baron D, Wakin M B, Duarte M F, et al. Distributed
                                                                   compressed sensing[J]. Preprint, 2012, 21(10): 2729–2732.
             阵列的多声源定位场景中,该理论在 CS 理论的基
                                                                [10] 金光明, 谢植, 张传义. 基于麦克风阵列多声源定位的新方
             础上考虑到接收信号的多个连续语音帧之间具有                                 法 [J]. 东北大学学报 (自然科学版), 2012, 33(6): 769–773.
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