基于稀疏堆叠降噪自编码器深层神经网络的语音DOA估计算法
2021-04-27郭业才
郭业才,侯 坤
(1.南京信息工程大学电子与信息工程学院,南京 210044;2.江苏省大气环境与装备技术协同创新中心,南京 210044;3.南京信息工程大学滨江学院,江苏无锡 214105)
0 引言
波达方位(Direction of Arrival,DOA)估计是通过信号的空间特征参数,确定信号在空间域中的位置信息,如距离、方位角、俯仰角等[1-6]。声源定位技术是波达方位估计的一种重要手段,其中多重信号分类(Multiple Signal Classification,MUSIC)算法[7]和旋转不变性子空间(Estimating Signal Parameter Via Rotational Invariance Techniques,ESPRIT)算法[8]是传统的DOA技术。它们在低信噪比环境下定位误差大。随着计算机技术的发展和智能算法的出现,声源定位技术得到了发展。文献[9]中提出基于局部保持投影和径向基(Radial Basis Function,RBF)神经网络的DOA估计算法,利用局部保持投影对神经网络的训练样本进行降维,加快了神经网络的训练过程,但定位精度不高;文献[10]中提出从广义互相关(Generalized Cross Correlation,GCC)向量中提取方位特征送入多层感知器(Multi-layerperceptron,MLP)网络学习的DOA估计算法定位准确,但抗噪性较差。
1 DOA 估计模型[11-12]
假设空间中有M个阵元组成的线性均匀阵列,窄带声源信号为θi(i∈[1,2,…,k]),每个信号源互不相干的入射到麦克风阵列上,第m个麦克风接收的信号为

式中:m =1,2,…,M;δm为第m个阵元对信号的增益;s(t)为t时刻声源入射信号;τm为第m个阵元接收声源信号相对于参考阵元的时延;vm(t)为t时刻第m个阵元的噪声。式(1)的矩阵形式为

式中:A为信号的导向向量。假设噪声均值为0、方差为σ2的高斯白噪声,则麦克风阵列接收信号的协方差矩阵为

式中:*表示共轭。R的矩阵形式为

将协方差矩阵R的上三角阵中元素的实部、虚部分开后作为SSDAE-DNN的输入,即……p>
