一種基于麥克風(fēng)陣列的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度估計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及聲目標(biāo)速度估計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于麥克風(fēng)陣列的運(yùn)動(dòng)目 標(biāo)速度估計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在諸多場(chǎng)合中，對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度的估計(jì)一直是一個(gè)非常重要的內(nèi)容。常用的采用 麥克風(fēng)用于估計(jì)速度的方式有兩種。一種是根據(jù)車(chē)輛經(jīng)過(guò)時(shí)候產(chǎn)生的多普勒效應(yīng)，將車(chē)輛 經(jīng)過(guò)的整段信號(hào)在頻譜上進(jìn)行分析用以估計(jì)多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的頻率偏移而估計(jì)出速度；第 二種是，采用兩個(gè)并排放置的麥克風(fēng)，利用最大似然估計(jì)的方式對(duì)速度進(jìn)行估計(jì)。這兩種方 式不但操作復(fù)雜，計(jì)算量大，而且因?yàn)槭芏喾N因素影響，精度不高，不適合諸如無(wú)線傳感器 之類(lèi)功耗極低的傳感器使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于麥克風(fēng)陣列的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度估計(jì)方 法，具有操作簡(jiǎn)單，計(jì)算量低，估計(jì)精度高等優(yōu)點(diǎn)。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：提供一種基于麥克風(fēng)陣列的運(yùn)動(dòng)目 標(biāo)速度估計(jì)方法，包括以下步驟：
[0005] (1)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)經(jīng)過(guò)麥克風(fēng)陣列時(shí)，麥克風(fēng)陣列按幀長(zhǎng)為ΛΤ的時(shí)間幀對(duì)該運(yùn)動(dòng)目 標(biāo)進(jìn)行角度估計(jì)，從而得到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在每個(gè)時(shí)間幀上的角度估計(jì)值；
[0006] (2)找到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)距離麥克風(fēng)陣列最近的時(shí)間幀t。；
[0007] (3)利用運(yùn)動(dòng)目標(biāo)距離麥克風(fēng)陣列最近的時(shí)間幀t。前后各N個(gè)時(shí)間幀上的角度估 計(jì)值結(jié)合麥克風(fēng)陣列到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡的垂直距離d，估計(jì)出該運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的速度V。
[0008] 所述步驟（2)中將各時(shí)間幀上估計(jì)出的角度最接近于某個(gè)特定角度的時(shí)間幀作 為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)距離麥克風(fēng)陣列最近的時(shí)間幀t。，其中這個(gè)特定角度指的是運(yùn)動(dòng)目標(biāo)距離麥克 風(fēng)陣列最近位置的角度。
[0009] 所述步驟（3)中通過(guò) Η十出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的速度V，其中，修正 因吁
·)或者1，c為聲音傳播速度，前者考慮了聲音傳 播效應(yīng)，后者忽略了聲音傳播效應(yīng)iVl(n)和^(1〇分別表示目標(biāo)速度在距離麥克風(fēng)陣列最 近的時(shí)間幀t。前后第η幀上的兩個(gè)速度估計(jì)值，Θ。為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在距離麥克風(fēng)陣列最近的 時(shí)間幀t。后第η個(gè)時(shí)間幀上的角度估計(jì)值、θη為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在距離麥克風(fēng)陣列最近的時(shí)間 幀t。前第η個(gè)時(shí)間幀上的角度估計(jì)值。
[0010] 有益效果
[0011] 由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效 果：本發(fā)明利用麥克風(fēng)陣列來(lái)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度進(jìn)行估計(jì)，相比傳統(tǒng)的麥克風(fēng)速度估計(jì)方式 具有低功耗、操作簡(jiǎn)單，估計(jì)精度高等優(yōu)點(diǎn)，能很好地和現(xiàn)有采用麥克風(fēng)陣列進(jìn)行目標(biāo)追蹤 的傳感器結(jié)合起來(lái)。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是本發(fā)明的應(yīng)用示意圖；
[0013] 圖2是具體實(shí)施例的定向結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定 的范圍。
[0015] 本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種基于麥克風(fēng)陣列的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度估計(jì)方法，其應(yīng)用示 意圖見(jiàn)圖1，包括以下步驟：（1)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)經(jīng)過(guò)麥克風(fēng)陣列時(shí)，麥克風(fēng)陣列按幀長(zhǎng)為AT的 時(shí)間幀對(duì)該運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行角度估計(jì)，從而得到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在每個(gè)時(shí)間幀上的角度估計(jì)值；（2) 運(yùn)用算法找到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)距離麥克風(fēng)陣列最近的時(shí)間幀t。;（3)利用運(yùn)動(dòng)目標(biāo)距離麥克風(fēng)陣 列最近的時(shí)間幀t。前后各N個(gè)時(shí)間幀上的角度估計(jì)值結(jié)合麥克風(fēng)陣列到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌 跡的垂直距離d，即可按公式估計(jì)出該運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的速度V。
[0016] 所述步驟（2)中將各時(shí)間幀上估計(jì)出的角度最接近于某個(gè)特定角度的時(shí)間幀作 為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)距離麥克風(fēng)陣列最近的時(shí)間幀t。，其中這個(gè)特定角度指的是運(yùn)動(dòng)目標(biāo)距離麥克 風(fēng)陣列最近位置的角度，例如如果將目標(biāo)距離麥克風(fēng)陣列最近的位置作為〇度方向，則將 各時(shí)間幀上估計(jì)出的角度最接近〇°的時(shí)間幀作為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)距離麥克風(fēng)陣列最近的時(shí)間幀 t。。所述步驟⑶中通過(guò)式（1)
'計(jì)出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的速度V，其中，修 正因子
）或者1，c為聲音傳播速度，前者考慮了聲音 傳播效應(yīng)，后者忽略了聲音傳播效應(yīng)iVl(n)和^(1〇分別表示目標(biāo)速度在距離麥克風(fēng)陣列 最近的時(shí)間幀t。前后第η幀上的兩個(gè)速度估計(jì)值，θn為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在距離麥克風(fēng)陣列最近 的時(shí)間幀t。后第η個(gè)時(shí)間幀上的角度估計(jì)值、θn為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在距離麥克風(fēng)陣列最近的時(shí) 間幀t。前第η個(gè)時(shí)間幀上的角度估計(jì)值。
[0017] 下面以一個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度估計(jì)的具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0018] 步驟一：將一個(gè)四陣元均勻圓陣的麥克風(fēng)陣列放置于公路3m處，將1號(hào)麥克風(fēng)正 對(duì)路面，采樣率為8192HZ。車(chē)輛經(jīng)過(guò)時(shí)，以每0. 125S為一時(shí)間幀，利用麥克風(fēng)陣列，使用定 向算法按每幀信號(hào)進(jìn)行定向，結(jié)果如圖2所示。
[0019] 步驟二：通過(guò)算法自動(dòng)找出t。幀。本實(shí)施例采用找尋t。幀的計(jì)算方式為：各時(shí)間 幀上估計(jì)出的角度最接近0°的時(shí)間幀就是t。。本例得到1:。= 123。
[0020] 步驟三：取N= 1，忽略聲音傳播，修正因子為1，使用式⑴進(jìn)行計(jì)算。有
[0021]
[0022]
[0023]
[0024] 不難發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明在麥克風(fēng)陣列定向的基礎(chǔ)上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度估計(jì)，充分挖掘 了麥克風(fēng)陣列的優(yōu)勢(shì)，相比現(xiàn)有的麥克風(fēng)速度估計(jì)方式，操作簡(jiǎn)單，精度更高，是一種便捷 而準(zhǔn)確的速度估計(jì)方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于麥克風(fēng)陣列的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度估計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)經(jīng)過(guò)麥克風(fēng)陣列時(shí)，麥克風(fēng)陣列按幀長(zhǎng)為at的時(shí)間幀對(duì)該運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn) 行角度估計(jì)，從而得到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在每個(gè)時(shí)間幀上的角度估計(jì)值； (2) 找到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)距離麥克風(fēng)陣列最近的時(shí)間幀t。； (3) 利用運(yùn)動(dòng)目標(biāo)距離麥克風(fēng)陣列最近的時(shí)間幀t。前后各N個(gè)時(shí)間幀上的角度估計(jì)值 結(jié)合麥克風(fēng)陣列到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡的垂直距離d，估計(jì)出該運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的速度V。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于麥克風(fēng)陣列的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度估計(jì)方法，其特征在于，所 述步驟（2)中將各時(shí)間幀上估計(jì)出的角度最接近于某個(gè)特定角度的時(shí)間幀作為運(yùn)動(dòng)目標(biāo) 距離麥克風(fēng)陣列最近的時(shí)間幀t。，其中這個(gè)特定角度指的是運(yùn)動(dòng)目標(biāo)距離麥克風(fēng)陣列最近 位置的角度。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于麥克風(fēng)陣列的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度估計(jì)方法，其特征在于， 所述步驟（3)中通過(guò)估計(jì)出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的速度v，其中，修正因子或者1，c為聲音傳播速度，前者考慮了聲音傳播效 應(yīng)，后者忽略了聲音傳播效應(yīng)，Vl(n)和^(1〇分別表示目標(biāo)速度在距離麥克風(fēng)陣列最近的 時(shí)間幀t。前后第η幀上的兩個(gè)速度估計(jì)值，θn為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在距離麥克風(fēng)陣列最近的時(shí)間 幀t。后第η個(gè)時(shí)間幀上的角度估計(jì)值、Θ。為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在距離麥克風(fēng)陣列最近的時(shí)間幀t。 前第η個(gè)時(shí)間幀上的角度估計(jì)值。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種基于麥克風(fēng)陣列的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度估計(jì)方法，包括以下步驟：(1)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)經(jīng)過(guò)麥克風(fēng)陣列時(shí)，麥克風(fēng)陣列按幀長(zhǎng)為ΔT的時(shí)間幀對(duì)該運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行角度估計(jì)，從而得到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在每個(gè)時(shí)間幀上的角度估計(jì)值；(2)找到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)距離麥克風(fēng)陣列最近的時(shí)間幀t0；(3)利用距離麥克風(fēng)陣列最近的時(shí)間幀t0前后各N個(gè)時(shí)間幀上的角度估計(jì)值結(jié)合麥克風(fēng)陣列到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡的垂直距離d，即可按公式估計(jì)出該運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的速度v。本發(fā)明具有操作簡(jiǎn)單，計(jì)算量低，估計(jì)精度高等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類(lèi)】G01S3/802, G01S15/58
【公開(kāi)號(hào)】CN105388479
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510766569
【發(fā)明人】郭峰, 祖興水, 黃景昌, 趙沁, 劉華巍, 李寶清, 袁曉兵
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
【公開(kāi)日】2016年3月9日
【申請(qǐng)日】2015年11月11日