用于室内定位的稀疏声学阵列几何结构评估

到达角估计技术凭借其潜在优势，成为室内定位中一个引人注目的选择。值得注意的是，它有望降低安装成本。与基于ToF/TDoA的系统相比，基于AoA的方法需要更少的节点即可实现有效定位。这一特性在安装成本与软硬件复杂度之间建立了权衡。此外，声学定位因其能够在保持高精度的同时提供低成本的硬件解决方案而更具吸引力。因此，声学AoA估计技术在室内定位领域成为一种可行且极具吸引力的选择。稀疏阵列通过将传感器布置在特定的几何结构中，还能够估计出比可用传感器数量更多的信源方向。在本文中，我们介绍了一个测量平台，旨在通过实验评估各种稀疏阵列几何结构。该声学麦克风阵列由64个麦克风组成，按照均匀矩形阵列(URA)配置排列成8x8网格，网格间距为8.255毫米。该配置在室温下的声学域中实现了约20.8 kHz的空间奈奎斯特频率。值得注意的是，在排除较高仰角的情况下，该阵列的平均球面误差为1.26度。该平台允许屏蔽传感器以模拟稀疏阵列配置。我们通过仿真和实验数据评估了四种阵列几何结构，确定Open-Box和Nested阵列几何结构为稳健的候选方案。此外，我们利用实验数据，采用由正交码组成的波形，展示了该阵列同时估计三个发射源方向的能力。