矢量传感器声源方位与噪声协方差阵联合估计.pdf

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1、第44卷第4期河南大学学报(自然科学版)Vol_44NO．42014年7月JournalofHenanUniversity(NaturalScience)Ju1．2014矢量传感器声源方位与噪声协方差阵联合估计金勇，程云志，胡振涛(河南大学图像处理与模式识别研究所，河南开封475004)摘要：针对空域非均匀白噪声，通过矩阵变换估计噪声协方差矩阵，进而采用噪声预白化技术获取声源方位的最大似然估计，该方法避免了原最大似然算法加权参数选取的一维搜索过程，提高了算法效率；针对空域色噪声，利用噪声协方差矩阵的先

2、验分布信息，结合噪声预白化技术，提出声源方位与噪声协方差矩阵迭代联合估计算法．仿真实验表明，空域非均匀白噪声背景下，与原最大似然估计方法相比，方位估计精度基本相同，但算法效率更高；空域色噪声背景下，与原最大似然估计方法相比，该方法提高了方位估计精度．关键词：矢量传感器；噪声协方差阵；最大似然；方位估计中图分类号：TP391文献标志码：A文章编号：1003—4978(2014)04—0467—07JointEstimationofSoundSourceLocationandNoiseCovariance

3、UsinganAcousticVector-sensorJINYong，CHENGYunzhi，HUZhentao(InstituteofImageProcessingandPatternRecognition，HenanUniversity，HenanKa咖ng475004，China)Abstract：Thispaperstudiesthemaximum1ikelihoodD0Aestimationofsoundsourcesbasedonacousticvectorsensorintwodiff

4、erentcases．Inthefirstcase，wherenon-uniformspatialwhitenoiseiSpresent，noisecovariancematrixisfirstestimatedbymatrixtransformationandthenthemaximumlikelihoodestimationofthesoundsourceisobtainedbynoisepre-whiteningtechnology，whichavoidstheone-dimensionalse

5、archintheparameterselectionprocessoftheoriginalmaximumlikelihoodmethodandimprovestheefficiency．Inthesecondcase，wherespatialcolorednoiseispresent，thepriordistributioninformationofthenoisecovariancematrixandnoisepre-whiteningtechnologyarecombinedtoproduce

6、thesoundsourceD0Aandnoisecovariancematrixiterativejointestimationalgorithm．Simulationresultsshowthat，comparedwiththeoriginalmaximumlikelihoodestimationmethod，inthecaseofnon—uniformspatialwhitenoise，theproposedmethodhassimilarestimationaccuracybuthighere

7、fficiency；inthecaseofspatialcolorednoise，theproposedmethodimprovestheestimationaccuracy．Keywords：vector-sensor；noisecovariancematrix；maximum1ikelihood：D0Aestimation0引言声源方位估计(DOA)在语音、地震学、声纳和雷达等应用领域中均有重要的意义．其通常采用声压传感器获得量测信息，进而估计声源波达方向．由于声压传感器无法利用声波振速信息，在阵

8、列物理尺度受限的应用环境中，声源方位估计的精度有待提高口]．近年来，声矢量传感器开始尝试应用于目标探测、定位等方面，并取得了一定的研究成果．与传统的声压传感器相比，其主要优势在能够利用声波振速信息口]．在单声矢量传感器DOA估计的研究方面，Nehorai和Paldi做了先驱性工作，提出了两种单矢量传感器波达方向估计算法，定义了评价估计性能的均方角度误差标准，计算了非相关高斯源和噪声信号下矢量传收稿日期：2014—03—10基金项目：国家自然科学基金资助项