一种基于智能手机声阵列的波达角估计系统实现方法与流程

技术特征：

1.一种基于智能手机声阵列的波达角估计系统实现方法，其特征在于，该系统的实现主要包括以下步骤：

(1)将n部手机以固定间隔部署成线阵，并测量手机之间的距离，n为大于等于2的正整数。

(2)在同一个局域网内，所述n部手机建立网络通信，从n部手机中任意选取一部作为基手机，作为控制端；当目标发出声信号时，由基手机发出指令，同时打开所有n部手机的麦克风，并开始录制目标声源的音频信号。

(3)经步骤2录下一段预设长度的目标声源的音频信号后，基手机播放时间长度为t，频率在3KHz～8KHz的chirp信号，t为30ms-70ms；n部手机录下该chirp信号后关闭麦克风，基手机发送指令，控制n部手机通过局域网向服务器传输n段录制的音频信号。

(4)采用广义互相关的方法来检测步骤3所录的n段音频信号中各自chirp信号的到达时刻。

(5)由步骤1中所测手机之间的距离，计算chirp信号到达基手机和到达其余n-1部手机的时间差，利用后事件同步及RBS的同步机制，通过采样点计数的方法，以步骤3中检测到的每部手机的chirp信号的到达时刻为基准，对齐n段chirp信号，即同步n部手机所录到的n段目标声源信号。

(6)采用阵列信号处理方法将步骤(5)同步后的n段目标声源的音频信号进行波达角估计，估计目标的方位角。

2.根据权利要求1所述基于智能手机声阵列的波达角估计系统实现方法，其特征在于，所述步骤1中，所述固定间隔为阵元间隔，所述阵元间隔小于目标声源波长的一半。智能手机S_i的扬声器到智能手机S_j的麦克风的距离定义为

3.根据权利要求1所述基于智能手机声阵列的波达角估计系统实现方法，其特征在于，所述步骤2中，所述局域网由路由器建立，为智能手机所支持的无线通信协议WiFi无线网络。所述目标声源的音频信号为宽带音频信号。

4.根据权利要求1所述基于智能手机声阵列的波达角估计系统实现方法，其特征在于，所述步骤2和3中，每部手机录制的音频信号由目标声源的音频信号和chirp信号组成。

5.根据权利要求1所述基于智能手机声阵列的波达角估计系统实现方法，其特征在于，所述步骤4具体为，假设两个阵元各自所录的两段音频信号为x₁(t)＝s(t)+n₁(t)和x₂(t)＝s(t-τ^*)+n₂(t)，其中s(t)为原始chirp信号，τ^*为传播时延，n₁(t)和n₂(t)为加性高斯白噪声，互不相关，且与原始信号s(t)相互独立。采用广义相关技术，其中，表示信号x₁(t)和x₂(t)的互相关表示，其中E[·]代表互相关运算，表示由于时延得到的两个不同阵元之间信号的互相关结果，τ为时间变量。由于互相关值R_ss(τ-τ^*)≤0，因此当τ＝τ^*时得到广义互相关的最大值，对应的时间τ即为τ^*的时延估计，从而检测到chirp信号到达时刻。

6.根据权利要求1所述基于智能手机声阵列的波达角估计系统实现方法，其特征在于，所述步骤(5)具体为：根据测量得到由为智能手机S_i相对手机S_j的所录同一信号由距离产生的时间延迟，c为声速，由公式可以计算出即手机S_i相对手机S_j由于时延产生的采样点的偏差，其中f_s为手机的采样频率，为44.1KHz，从而利用采样点的偏差和权利要求5中的检测的到达时刻，实现目标音频信号的时钟同步。

7.根据权利要求1所述基于智能手机声阵列的波达角估计系统实现方法，其特征在于，所述步骤(6)中：根据步骤5的n段目标声源信号，采用鲁棒性较高的超分辨率MUSIC阵列信号处理方法来实现波达角的估计。