描点数为Y、信号序列长度为L点。
[0058] 复乘次数：
[0059] L*M*N*K+n，*[K2*(M-l)2*L]+K2*M2*[(3/2)*L*log 2L+3*L]次
[0060] 复加次数：
[0061] L*M*(N-I)*K+n，*[K2*(M-I)2*L]+K2*M 2*(3*L*log2L)次
[0062] 所述步骤6中，进行校准工作的原因在于Farrow结构波束形成器本身是存在系统 误差的。为了消除系统误差，从而将定位的精度提高，我们在算法的最后添加了一个校准工 作。
[0063] 有益效果：
[0064] 本发明的一种SRP声源定位的快速实现方法，相比现有技术，本发明大大降低了 运算量，简化了 SRP-PHAT方法的实现复杂度，并且对混响和噪声具有更高的鲁棒性，方位 估计精度也较高。具体为：
[0065] (I) SRP-PHAT方法运算量庞大，因此在实时处理变得困难，本发明利用Farrow结 构波束形成器在调整波束指向时无需重新计算权值的结构优势，从而使得整体运算量大大 降低，大大提高了实时性。
[0066] (2) SRP-PHAT方法在恶劣环境下（噪声干扰大、混响影响严重）性能急剧下降，所 以使得实际应用变得困难，本发明利用了 Farrow结构波束形成器鲁棒性较好的特性，使得 本发明设计具有较高的抗混响能力和空间噪声抑制能力。
[0067] (3)本发明算法在解决了 Farrow结构波束形成器本身具有系统误差这个问题的 前提下，相比现有的方法提高了 SRP-PHAT在恶劣环境下的定位精度。
【附图说明】
[0068] 图1为Farrow结构波束形成器的结构图：
[0069] 图2为本发明方法原理流程图；
[0070] 图3为本发明基于凸优化束指向可调频率不变（FIB)波束指向可调指向60°的波 束图的三维图；
[0071] 图4为本发明基于凸优化束指向可调频率不变（FIB)波束指向可调指向60°的波 束图的正视图；
[0072] 图5为基于凸优化束指向可调最小二乘（LS)波束指向可调指向60°的波束图的 三维图；
[0073] 图6为基于凸优化束指向可调最小二乘（LS)波束指向可调指向60°的波束图的 正视图；
[0074] 图7为基于凸优化波束指向可调频率不变（FIB)算法在上述条件下设计的波束形 成器指向60°时方向图的三维图；
[0075] 图8为基于凸优化波束指向可调频率不变（FIB)算法在上述条件下设计的波束形 成器指向60°时方向图的正视图；
[0076] 图9为信噪比分别为为10dB、5dB，混响分别300ms到800ms以50ms为间隔的混响 噪声环境下仿真的性能对比图；
[0077] 图10为混响时间分别为250ms、300ms，信噪比分别-20dB到20dB以5dB为间隔的 混响噪声环境下仿真的性能对比图；
[0078] 图11表示信噪比10dB、0dB，混响分别为300ms到650ms以50ms为间隔的混响噪 声环境下仿真的性能对比图；
[0079] 图12为混响时间分别是600ms和750ms，信噪比分别为3dB到21dB以3dB为间隔 的混响噪声环境下仿真的性能对比图；
[0080] 图13为阵元数对本发明方法与SRP-PHAT算法在运算量的影响的对比图；
[0081] 图14为扫描点数对本发明方法与SRP-PHAT算法在运算量的影响的对比图；
[0082] 图15为抽头数对本发明方法与SRP-PHAT算法在运算量的影响对比图；
[0083] 图16为信号序列的点数对本发明方法与SRP-PHAT算法在运算量的影响的对比 图。
【具体实施方式】
[0084] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0085] 本发明方法是在如图1所示的麦克风阵列的基础上，按照图2所示的原理流程图 进行研究的。
[0086] 步骤1、对Farrow结构波束形成器进行设计。所用到的算法是基于凸优化的波束 指向可调的宽带稳健远场频率不变波束形成器算法来得到波束形成器的最优权值。
[0087] 这里采用稳健的最大误差最小化的优化设计的代价函数：
[0090] 上式中，Ag(cl)，0，f)表示由幅度和相位、位置等误差都将引起阵列的导向矢量 g(?，Θ，f)的畸变，假设g(cD，Θ，f)的畸变是在一定范围内，BP :
[0091]
[0092] 按照SeDumi软件的求解规律，将（18)式化简为对偶形式再解代价函数，求得最优 权值。
[0093] 步骤2、使用本发明的设计方法设计好Farrow结构波束形成器之后，接下来我们 用Farrow结构波束形成器在调整波束指向时无需重新计算权值这个结构特征，将输入信 号进行FFT运算在两两进行相乘、取模、求倒数一系列运算之后得相位加权函数并进行锁 存。
[0094] 编号为j的麦克风阵元的输入信号经过Farrow结构波束形成器的空域滤波作用 后输出：
[0097] M是Farrow结构波束形成器中的滤波器的阶数；其中：
[0099] 其中Xk(t)是第k个阵元的输入信号。Ani是输入信号与权值卷积累加求和作用的 结果。根据Farrow波束形成器的结构，在这里Ani是只要通过一次计算之后就可以直接锁 存起来的数据。
[0100] 设扫描角度是S1，这里的i表示离散点，在这里我们假设可调范围是 [40°，140° ]，扫描间隔为2°，共有离散点个数为（140-40)/2+1 = 51个；
[0101] D1= ( Θ 厂90。）/90。 i = 1, 2,. . . , 51 (21)
[0102] 已知Farrow-SRP-PHAT方法的波束输出功率定义为：
[0103]
[0104] 多通道形式的PHAT的相位加权函数(w)为：
[0105]
[0106] 对输入每个麦克风的每一阶FIR滤波器的原输入信号分别做一次傅里叶变换， 再将经过变换之后的两两信号经过相乘、取模、求倒数等一系列运算之后可得相位加权函 数；
[0107] 其中Xit(W)为第k个麦克风接收到的信号xk (t)的傅里叶变换νΧΑΟ为第1个麦 克风接收到的信号X1U)的傅里叶变换；
[0108]
[0109]
[0110] 步骤3、将各麦克风阵列的输入信号输入至Farrow结构波束形成器中进行空域滤 波，空域滤波后的输出信号进行FFT运算后再两两相乘求得与式（23)中已获得的相位加权 函数下标相对应的量；
[0111] 令
[0112]
[0113]
[0114] 它们分别为延时补偿后的信号做FFT变换之后的输出信号；
[0115] 步骤4、将步骤2中获得的相位加权函数与步骤3中获得的与式（25)中已获得的 相位加权函数下标相对应的量对应进行相乘，然后将相乘的结果进行IFFT运算之后并累 加求和得到所有的麦克风中的两两麦克风的广义互相关函数之和并进行锁存；
[0116] 结合（22)，（23)，（24)，（25)，（26)，（27)，整理（22)式，得：
[0117]
[0118] 步骤5、将两两麦克风的广义互相关函数之和与调向参数D做乘积并累加乘积相 加运算，得到相应扫描点的瞬时功率，搜索瞬时功率的最大峰值得到对应的指向角度θ / ; [0119] 令Xkini (t)为输入第k个麦克风，第m阶FIR滤波器的的输入信号经过频率不变波 束指向可调的波束形成器空域滤波作用之后的输出信号，Xlilll(t)为输入第1个麦克风、第m 阶FIR滤波器的的输入信号同样经过空域滤波之后的输出信号，则：
[0126] 我们知道，调向参数D其实是和指向角度有关的一个常数，根据FFT的性质，式 (32)、（33)可以写成
[0135] (38)的式子表示的含义是(t)即第k个麦克风，第Hi1阶输入信号经过空域滤波 之后的输出信号经过FFT变换可以等价为输入信号与第k个麦克风第Hi 1阶滤波器的N个 抽头系数卷积之后做FFT变换再与调向参数D做乘积运算。这个过程只需要做一次运 算即可锁存，可重复使用。同理解释（39)式。
[0136] 整理（28)，将（38) (39)带入（28)中：
[0142] H所表达的含义是将锁存起来的数据即输入信号与权值进行卷积再进行FFT后两 两相乘，再与相应的加权函数进行相乘，IFFT运算之后累加求和可得所有麦克风两两麦克 风的广义互相关函数之和并进行锁存在H里。这一系列的过程随着权值的形成一步完成并 锁存下来，无需重新计算。Ρ(τ。，...，τ κ1)实际就是调向参数D根据扫描角度的不同，与 H数据进行乘积累加求和运算。从而大大降低了运算量。