徐耀松,谭 亮

(辽宁工程技术大学电气与控制工程学院,辽宁 葫芦岛 125105)

TDOA(Time Difference Of Arrival)方法在室内声源定位是进行声源定位的一种有效的方法[1]。主要分为两个步骤:首先麦克风阵列获取声音信号到达麦克风阵列之间的时间差,获得时间延迟;然后基于时间延迟求解非线性定位方程,求出声源位置。对于非线性定位方程的求解方法主要分为两类[2]:第1类为目标函数搜索的定位算法,这种方法需要对定位空间搜索遍历,运算量大,常用的方法有最大似然估计法[3]、球型插值法[4];第2类方法根据传感器的布设情况,直接解非线性方程得到所要求的坐标。解非线性方程常见的无约束一维极值的方法主要包括:黄金分隔法[5],进退法[6],牛顿法[7]等等;无约束多维极值的方法主要包括:模式搜索法[8],最速下降法[9],拟牛顿法[10]等等。因定位方程维度较高,所以在解定位方程时更加适用于使用无约束多维极值的方法。模式搜索法不用计算目标函数导数,只需要计算函数值,但其不适用于目标函数复杂的情况下。最速下降法又称为梯度下降法,易于编程,但其收敛速度并不快,在高维的优化问题和精度要求较高的情况下,缺点更为明显。一般情况下,该方法一般与其他算法配合使用。而拟牛顿方法在维度较高情况下可以较准确的得出非线性方程解,计算效率较高。因此选择拟牛顿方法解定位方程。然而拟牛顿方法计算速度较慢,在时延估计存在噪声的情况下,拟牛顿定位的准确度也有所下降,本文提出一种改进拟牛顿-K均值定位方法对声源进行定位。……