一种信号源定位方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及信号处理及位置定位领域，具体而言，涉及一种信号源定位方法及装 置。
【背景技术】
[0002] 目前，在军事或民用领域通常需要对信号源进行定位或跟踪，在定位或跟踪时，首 先需要对信号源进行定位，以确定信号源所处的位置。例如，在视频会议系统中，系统需要 定位说话人的位置从而控制摄像头跟踪说话人的位置。
[0003] 当前，相关技术中提供了一种对信号源进行定位的方法，包括：通过多个传感器 接收信号源发射的信号，将其中一个传感器作为参考传感器。根据该参考传感器以及剩余 的其他传感器中任一传感器接收的信号，通过广义互相关算法计算该传感器对应的波达方 向，即计算信号到达该传感器的到达方向。同样地，分别计算出其他每个传感器对应的波达 方向，根据每个传感器对应的波达方向对该信号源进行定位。
[0004] 在实现本发明的过程中，发明人发现相关技术中至少存在以下问题：
[0005] 信号在传播过程中遇到界面或障碍物产生反射且空间中存在噪声，传感器接收的 信号中包括信号源发射的期望信号、反射产生的反射信号、混响以及噪声信号，上述方法直 接根据传感器接收的信号来计算波达方向，导致波达方向的准确性很低，进而导致信号源 定位的误差很大。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种信号源定位方法及装置，实现将传 感器接收的信号中包括的期望信号和噪声信号分量分离开，以提高计算波达方向的准确性 和鲁棒性，并减小信号源定位的误差。
[0007] 第一方面，本发明实施例提供了一种信号源定位方法，所述方法包括：
[0008]获取传感器阵列包括的每个传感器对应的接收信号，所述传感器阵列至少包括两 个传感器，各个传感器的位置为预先设计的，且各个传感器之间的距离相同或不同；
[0009] 根据预先设计的分离矩阵从所述获取的接收信号中分离出期望信号和噪声信号 分量；
[0010] 根据所述期望信号或所述噪声信号分量确定出信号源的入射角；
[0011] 根据所述入射角和所述传感器阵列中相邻传感器之间的连线，分别确定所述每个 传感器对应的波达方向；
[0012] 根据所述每个传感器对应的波达方向，对所述信号源的位置进行定位。
[0013] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实现方式，其中，所 述根据预先设计的分离矩阵从所述获取的接收信号中分离出期望信号和噪声信号分量，包 括：
[0014] 对所述每个传感器对应的接收信号进行时频转换，得到所述传感器阵列对应的频 域信号；
[0015] 根据预先设计的分离矩阵，通过如下公式（1)，对所述频域信号进行分离变换；从 所述分离变换的变换结果中获取期望信号和噪声信号分量。
[0016] y，（f) = T*y (f)…（1)
[0017] 其中，在公式（1)中，f为频率，y'（f)为频率在f的子带内的频域信号对应的变换 结果，T为所述分离矩阵，y(f)为频率在f的子带内的频域信号。
[0018] 结合第一方面的第一种可能的实现方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种 可能的实现方式，其中，所述根据所述期望信号确定出信号源的入射角，包括：
[0019] 从预设角度区间中按照预设角度间隔获取多个角度；
[0020] 根据所述多个角度中的每个角度以及所述期望信号，分别计算所述每个角度对应 的所述期望信号的统计特性值；
[0021] 从所述期望信号的统计特性值中获取最大的统计特性值，将所述最大的统计特性 值对应的角度确定为所述信号源的入射角。
[0022] 结合第一方面的第一种可能的实现方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种 可能的实现方式，其中，所述根据所述噪声信号分量确定出信号源的入射角，包括：
[0023] 从预设角度区间中按照预设角度间隔获取多个角度；
[0024] 根据所述多个角度中的每个角度以及所述噪声信号分量，分别计算所述每个角度 对应的所述噪声信号分量的统计特性值；
[0025] 从所述噪声信号分量的统计特性值中获取最小的统计特性值，将所述最小的统计 特性值对应的角度确定为所述信号源的入射角。
[0026] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实现方式，其中，所 述根据预先设计的分离矩阵分别从所述获取的接收信号中分离出所述每个传感器对应的 期望信号和噪声信号分量之前，还包括：
[0027] 根据相位延迟向量和所述传感器阵列包括的传感器数目，通过如下公式（2)，构造 分离矩阵；
[0029] 其中，在公式（2)中，T为所述分离矩阵，M为所述传感器数目，D为所述相位延迟 向量，0 为〇9 + # *七)的共轭转置，IM为行数和列数均为M的单位矩阵，i 1 为单位矩阵IM的第一列元素。
[0030] 第二方面，本发明实施例提供了一种信号源定位装置，所述装置包括：
[0031] 获取模块，用于获取传感器阵列包括的每个传感器对应的接收信号，所述传感器 阵列至少包括两个传感器，各个传感器的位置为预先设计的，且各个传感器之间的距离相 同或不同；
[0032] 分离模块，用于根据预先设计的分离矩阵从所述获取的接收信号中分离出期望信 号和噪声信号分量；
[0033] 第一确定模块，用于根据所述期望信号或所述噪声信号分量确定出信号源的入射 角；
[0034] 第二确定模块，用于根据所述入射角和所述传感器阵列中相邻传感器之间的连 线，分别确定所述每个传感器对应的波达方向；
[0035] 定位模块，用于根据所述每个传感器对应的波达方向，对所述信号源的位置进行 定位。
[0036] 结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实现方式，其中，所 述分离模块包括：
[0037] 时频转换单元，用于对所述每个传感器对应的接收信号进行时频转换，得到所述 传感器阵列对应的频域信号；
[0038] 第一获取单元，用于根据预先设计的分离矩阵，通过如下公式（1)，对所述频域信 号进行分离变换；从所述分离变换的变换结果中获取期望信号和噪声信号分量。
[0039] y，（f) = T*y (f)…（1)
[0040] 其中，在公式（1)中，f为频率，y'（f)为频率在f的子带内的频域信号对应的变换 结果，T为所述分离矩阵，y(f)为频率在f的子带内的频域信号。
[0041] 结合第二方面的第一种可能的实现方式，本发明实施例提供了第二方面的第二种 可能的实现方式，其中，所述第一确定模块包括：
[0042] 第二获取单元，用于从预设角度区间中按照预设角度间隔获取多个角度；
[0043] 第一计算单元，用于根据所述多个角度中的每个角度以及所述期望信号，分别计 算所述每个角度对应的所述期望信号的统计特性值；
[0044] 第一确定单元，用于从所述期望信号的统计特性值中获取最大的统计特性值，将 所述最大的统计特性值对应的角度确定为所述信号源的入射角。
[0045] 结合第二方面的第一种可能的实现方式，本发明实施例提供了第二方面的第三种 可能的实现方式，其中，所述第一确定模块包括：
[0046] 第三获取单元，用于从预设角度区间中按照预设角度间隔获取多个角度；
[0047] 第二计算单元，用于根据所述多个角度中的每个角度以及所述噪声信号分量，分 别计算所述每个角度对应的所述噪声信号分量的统计特性值；
[0048] 第二确定单元，用于从所述噪声信号分量的统计特性值中获取最小的统计特性 值，将所述最小的统计特性值对应的角度确定为所述信号源的入射角。
[0049] 结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实现方式，其中，所 述装置还包括：
[0050] 构造模块，用于根据相位延迟向量和所述传感器阵列包括的传感器数目，通过如 下公式（2)，构造分离矩阵；
[0052] 其中，在公式（2)中，T为所述分离矩阵，M为所述传感器数目，D为所述相位延迟 向量，（0 + # * &)〃为+ # * 4)的共轭转置，IM为行数和列数均为M的单位矩阵，i 1 为单位矩阵IM的第一列元素。
[0053] 在本发明实施例提供的方法及装置中，由于根据分离矩阵从传感器阵列对应的接 收信号中分离出期望信号和噪声信号分量。仅根据期望信号或噪声信号分量，来确定信号 源的入射角，进而确定出每个传感器对应的波达方向，如此消除或减弱了信号反射和噪声 的影响，提高了对波达方向估计的准确性和鲁棒性。进而根据确定的每个传感器对应的波 达方向，对信号源的位置进行定位，减小了对信号源进行定位的误差。
[0054] 为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合 所附附图，作详细说明如下。
【附图说明】
[0055] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附 图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对 范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这 些附图获得其他相关的附图。
[0056] 图1示出了本发明实施例1所提供的一种信号源定位方法流程图；
[0057] 图2A示出了本发明实施例2所提供的一种信号源定位方法流程图；
[0058] 图2