基于时延估计的声源定位几何方法

本文解决了利用任意形状的非共面麦克风阵列，基于时延估计进行声源定位的问题。我们提出了一种新的几何表述，并结合了彻底的代数分析和全局优化求解器。文中详细描述并评估了所提出的模型。源自直接声学传播模型的几何分析，导出了一组时延对应于声源空间中唯一位置的充要条件。此类时延集合被称为可行集。我们严格证明了每个可行集恰好对应声源空间中的一个位置，其值可通过闭式定位映射恢复。因此，我们以接收到的麦克风信号为输入，寻求最优的可行时延集。此时延估计问题自然地转化为一个编程任务，其约束条件源自几何分析导出的可行性条件。我们提出了一种全局分支定界优化技术来求解该问题，从而估计出最佳可行时延集，进而实现声源定位。报告了使用仿真数据和真实数据进行的大量实验；我们将我们的方法与四种最先进技术进行了比较。比较结果清楚地表明，所提出的方法结合分支定界算法优于现有方法。这些深入的几何理解、实用算法以及令人鼓舞的结果，为未来的工作开辟了多个机遇。