CN104535964B - 基于低频衍射时延差的头盔式麦克风阵列声源定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于低频衍射时延差的头盔式麦克风阵列声源定位方法，主要解决头盔式麦克风阵列定位精度较差和运算量较大的问题。其实现步骤包括：(1)利用高频信号强度差确定后向麦克风；(2)估计低频信号到达不同后向麦克风的衍射路径时间延迟差；(3)根据麦克风对低频衍射时延差和声源方位角间的关系给出的声源方位角线性闭式解，估计出声源方位角。本发明提高了头盔式麦克风阵列的定位精度，且在麦克风数量较多时减少了运算量，可用于单兵便携式反狙击声源定位系统。

Description

基于低频衍射时延差的头盔式麦克风阵列声源定位方法

技术领域

本发明属于信号处理领域，更进一步涉及一种遮挡型麦克风阵列的基于低频衍射时延补偿的头盔式麦克风阵列声源定位方法。

背景技术

在现代战场上，“热兵器，冷战斗“是局部战争的特点，而狙击与反狙击又是这种特点的必然体现。只有准确、及时、快速的发现并消灭狙击手，才能保障进攻一方的安全。因此，狙击战术的广泛应用对反狙击手探测装置的发展提出迫切要求。从原理及技术角度看，反狙击手探测系统可分为声控测、红外探测和激光探测三种。声探测技术由于价格低廉、测定精确，且抗电磁干扰成为反狙击定位系统的首选。

反狙击声源定位系统从携带方式上可分为车载式和单兵携带式。早期的反狙击声源定位系统多为车载式系统。如2004年美国BBN公司研制生产的Boomerang I车载声探测反狙击系统,2008年，美国BBN公司的BoomerangⅡ回旋镖系统,以及2011年中国电子科技集团第3研究所研制的我国自有的车载式反狙击声源定位系统。车载式系统采用无遮挡麦克风阵列，其优点在于稳定，计算能力强，缺点是不够灵活，携带困难。

声探测反狙击系统逐渐从车载发展到单兵携带方式。2011英国奎奈蒂克公司研发出“肩佩式声响目标定位系统”(SWATS)，并提供给美国陆军和海军陆战队。这种反狙击声源定位系统，仍然采用无遮挡麦克风阵列，需要将麦克风阵列佩戴在单兵肩头，并需要多个阵列协同定位，单兵定位能力依然较弱

在单兵声源定位的实际应用中，镶嵌在头盔上的麦克风阵列，即头盔是麦克风阵列是一种较为实际的选择。该类麦克风阵列具有较为固定的相对位置，并位于单兵的最高处，便于声音采集。现有技术一的麦克风涉及到头盔对麦克风的遮挡方法搜索所有声源位置空间，在每一个假设的空间位置点计算该位置点到达每个后向麦克风的衍射路径，并计算出到达不同麦克风对间的时间延迟差，用此一组假设时间延迟差和后向麦克风接收信号估计出的一组实际时延差进行误差最小化搜索，能够使得假设时间延迟差和实际时延差误差最小的位置即为声源空间位置估计。现有技术二采用SRP的方法，搜索整个空间，在每一个假设的空间位置点，计算该位置点到达每个后向麦克风的衍射路径，并换算为衍射时延，用此时延对对应麦克风接受的信号进行相应的平移，然后计算所有麦克风的平移之后信号和的功率。选取对应功率最大的空间位置点作为声源位置估计。

但是上述两类现有技术所采用的搜索算法，一方面搜索的是非线性优化曲面，另一方面搜索的是整个位置空间，在麦克风数量增加时，极大地增加了运算量，而且搜索算法的精度受制于运算量，考虑到单兵便携式计算系统的性能限制，该类算法很难达到精确定位。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提出了一种适用单兵携带反狙击系统的基于低频衍射时延补偿的头盔式麦克风阵列声源定位方法，以减小运算量，提高头盔式麦克风阵列定位精度，实现对目标方位角的准确估计。

本发明提供一种基于低频衍射时延差的头盔式麦克风阵列声源定位方法，包括如下步骤：

利用高频信号强度差确定后向麦克风；

估计低频信号到达不同后向麦克风的时间延迟差；

利用衍射时延差计算声源方位角度。

进一步的，利用高频信号强度差确定后向麦克风，具体包括：

对环绕头盔的所有麦克风接收到的信号进行高通滤波；

计算出每个麦克风的高通信号强度值x_i为第i个麦克风接收到的数据，M为数据长度；

利用强度差将麦克风分为两类集合，前向麦克风集合和后向麦克风集合；其中设一条在头盔底部平面过圆心的直线，将麦克风分为两个集合H₁和H₂，定义集合强度I_j，N_i为该集合内麦克风数量，

$I_j=\frac{1}{N_i}\underset{i\∈H_j}{\mathrm{\Σ}}{m}_i,j=1,2,$

定义集合间强度差J_F＝|I₁-I₂|，采用穷举搜索，寻求使得集合间强度差达到的最大的直线，其中集合强度较小的定义为后向麦克风集合，强度较大的定义为前向麦克风集合。

进一步的，估计低频信号到达不同后向麦克风的时间延迟差，具体包括：

对后向麦克风采集的数据进行低频滤波，保留其低频分量；

针对不同后向麦克风的低频数据，利用广义互相关求解两两麦克风i和麦克风j间的信号时间延迟差τ_ij。

进一步的，利用衍射时延差计算声源方位角度，具体包括：

麦克风对衍射时延差和声源方位角关系，其中，设定头盔式麦克风阵列中的含有N个麦克风M_i，安装在半径的R半球形头盔上，坐标为(a_i,b_i,c_i)，设头盔底部平面边缘，位置为(0,R,0)的麦克风M₁为参考麦克风，麦克风对M_i和M₁间的时延差为τ_i0，则声源所在位置的方位角θ和φ由下式表达：

其中，方位角θ为声源和头盔球心连线和Y轴夹角)，方位角φ为声源和头盔球心连线在XOZ面上投影和X轴夹角：

将N-1个麦克风对的方位角时延表达式写成向量形式：

其中，

$\begin{array}{ccc}A=\left[\begin{array}{ccc}R\cos \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{21}}{R}\right)-b_2& -a_2& -c_2\\ R\cos \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{31}}{R}\right)-b_3& -a_3& -c_3\\ .& .& .\\ .& .& .\\ .& .& .\\ R\cos \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{N1}}{R}\right)-b_N& -a_N& -c_N\end{array}\right]& \stackrel{\→}{\mathrm{\ψ}}=\left[\begin{array}{c}\cot \mathrm{\θ}\\ \cos \mathrm{\φ}\\ \sin \mathrm{\φ}\end{array}\right]& \stackrel{\→}{b}=\left[\begin{array}{c}R\sin \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{21}}{R}\right)\\ R\sin \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{31}}{R}\right)\\ .\\ .\\ .\\ R\sin \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{N1}}{R}\right)\end{array}\right]\end{array};$

进行线性求解声源方位角，当已知N-1(N≥4)个麦克风对应的低频时延差，用下述线性方式求解方位角，其中T代表转置。θ的取值采用cotθ的值进行估计，φ的值采用进行估计。

进一步的，利用强度差将麦克风分为两类集合，前向麦克风集合和后向麦克风集合具体包括：采用信号的高频部分的集合间强度差进行声源位置的粗估计，从而确定和声源在头盔同侧前向麦克风集合，以及和声源在头盔异侧的后向麦克风集合。

进一步的，针对不同后向麦克风的低频数据，利用广义互相关求解两两麦克风i和麦克风j间的信号时间延迟差τ_ij，具体包括：采用后向麦克风接收信号的低频部分进行麦克风对间的时间延迟差估计。

进一步的，麦克风对低频衍射时延差和声源方位角关系，具体包括：

给出了麦克风对衍射时延差和声源方位角线性关系表达式：

$\[Rcos\left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{i1}}{R}\right)-b_i\]\cot \mathrm{\θ}-a_{i}cos\mathrm{\φ}-c_{i}sin\mathrm{\φ}=Rsin\left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{i1}}{R}\right)$

以及向量表达形式：

$A\stackrel{\→}{\mathrm{\ψ}}=\stackrel{\→}{b}$

其中，

$\begin{array}{ccc}A=\left[\begin{array}{ccc}R\cos \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{21}}{R}\right)-b_2& -a_2& -c_2\\ R\cos \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{31}}{R}\right)-b_3& -a_3& -c_3\\ .& .& .\\ .& .& .\\ .& .& .\\ R\cos \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{N1}}{R}\right)-b_N& -a_N& -c_N\end{array}\right]& \stackrel{\→}{\mathrm{\ψ}}=\left[\begin{array}{c}\cot \mathrm{\θ}\\ \cos \mathrm{\φ}\\ \sin \mathrm{\φ}\end{array}\right]& \stackrel{\→}{b}=\left[\begin{array}{c}R\sin \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{21}}{R}\right)\\ R\sin \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{31}}{R}\right)\\ .\\ .\\ .\\ R\sin \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{N1}}{R}\right)\end{array}\right]\end{array}.$

进一步的，线性求解声源方位角，具体包括：给出了利用后向麦克风和参考麦克风之间的衍射时延差，进行声源方位角估计的线性求解方法，并给出了显性闭式解。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

第一，本发明由于给出了低频信号在头盔上的衍射时延差和声源方位角的闭式表达式，相比于搜索算法的渐进精度，本发明方法直接给出一步到位的精确方位角估计，提升了方位角估计的精度。

第二，本发明由于在计算过程中仅需要进行求解线性方程，其维数等于麦克风对数量，无需像SRP等搜索方法那样对整个空间进行搜索，与现有技术一和现有技术二的搜索定位方法相比能够减少运算量，这种运算量的减少随着麦克风数量的增加，更为显著。

附图说明

图1为本发明基于低频衍射时延补偿的头盔式麦克风阵列声源定位方法的流程图；

图2为本发明实施例中在不同位置声源下的仿真性能图；

图3为本发明运算量与参数维度的关系图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实现本发明基于低频衍射时延补偿的头盔式麦克风阵列声源定位方法的基本思路是，首先利用利用高频信号强度差进行粗定位，确定后向麦克风集合，接着估计低频信号到达不同后向麦克风的时间延迟差，然后根据本专利提出的解非线性方程组，解线性方程组的方法和搜索头盔平面的三种方法估计出声源方位角

如图1所示，基于低频衍射时延补偿的头盔式麦克风阵列声源定位方法具体步骤包含如下：

步骤1：利用高频信号强度差确定后向麦克风。

具体的包括：1a，对环绕头盔的所有麦克风接收到的信号进行高通滤波。

1b，计算出每个麦克风的高通信号强度值x_i为第i个麦克风接收到的数据，M为数据长度。

1c；利用强度差将麦克风分为两类集合，前向麦克风集合和后向麦克风集合。设一条在头盔底部平面过圆心的直线w，将麦克风分为两个集合H₁和H₂，定义集合强度I_j，N_i为该集合内麦克风数量，

$I_j=\frac{1}{N_i}\underset{i\∈H_j}{\mathrm{\Σ}}{m}_i,j=1,2$

定义集合间强度差J_F＝|I₁-I₂|，采用穷举搜索，寻求使得集合间强度差达到的最大的直线，即为前后向麦克风集合的分类线，其中集合强度较小的定义为后向麦克风集合。强度较大的定义为前向麦克风集合。

步骤2：估计低频信号到达不同后向麦克风的时间延迟差。

具体的包括：2a，对后向麦克风采集的数据进行低频滤波，保留其低频分量。

2b，针对不同后向麦克风的低频数据，利用广义互相关求解两两麦克风i和麦克风j间的信号时间延迟差τ_ij(此处求解时延差即为衍射路径时延差)。

步骤3：利用衍射时延差计算声源方位角度。

具体的包括：3a，麦克风对低频衍射时延差和声源方位角关系。

设头盔式麦克风阵列中的含有N个麦克风M_i，安装在半径R的半球形头盔上，坐标为(a_i,b_i,c_i)。设头盔底部平面边缘，位置为(0,R,0)的麦克风M₁为参考麦克风(实际应用中在后向麦克风中选取居中的麦克风的作为参考麦克风，建立参考坐标系)。若声源和头盔球心连线与头盔表面的交点S'坐标为(x,y,z)(该点即声源在头盔上的投影，和声源具有同样的方位角)，且麦克风对M_i和M₀间的衍射时延差为τ_i1，声源到达麦克风M_i和M₁衍射路径的长度差，可得下式

C是声速；

定义声源所在位置的方位角θ(声源和头盔球心连线和Y轴夹角)和φ(声源和头盔球心连线在XOZ面上投影和X轴夹角)，将上式转换为极坐标可由下式表达

$\[Rcos\left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{i1}}{R}\right)-b_i\]\cot \mathrm{\θ}-a_{i}cos\mathrm{\φ}-c_{i}sin\mathrm{\φ}=Rsin\left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{i1}}{R}\right)$

将N-1个麦克风对的方位角时延表达式写成向量形式

$A\stackrel{\→}{\mathrm{\ψ}}=\stackrel{\→}{b}$

其中

$\begin{array}{ccc}A=\left[\begin{array}{ccc}R\cos \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{21}}{R}\right)-b_2& -a_2& -c_2\\ R\cos \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{31}}{R}\right)-b_3& -a_3& -c_3\\ .& .& .\\ .& .& .\\ .& .& .\\ R\cos \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{N1}}{R}\right)-b_N& -a_N& -c_N\end{array}\right]& \stackrel{\→}{\mathrm{\ψ}}=\left[\begin{array}{c}\cot \mathrm{\θ}\\ \cos \mathrm{\φ}\\ \sin \mathrm{\φ}\end{array}\right]& \stackrel{\→}{b}=\left[\begin{array}{c}R\sin \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{21}}{R}\right)\\ R\sin \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{31}}{R}\right)\\ .\\ .\\ .\\ R\sin \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{N1}}{R}\right)\end{array}\right]\end{array}$

3b，线性求解声源方位角。

当已知N-1(N≥4)个麦克风对应的低频时延差，可用下述线性方式求解方位角，这里把cotθ，cosφ和sinφ作为三个独立未知数求解。

$\stackrel{\→}{\mathrm{\ψ}}={\left(A^{T}A\right)}^{-1}{A}^T\stackrel{\→}{b}$

其中T代表转置。θ的取值采用cotθ的值进行估计，φ的值采用进行估计。

下面以一个具体的例子来说明上述本发明的方法，假设在一个6m×4m×2m的无混响房间中，根据人头颅的尺寸，采用半径为R＝0.09m的头佩式麦克风阵列对低频衍射声源定位算法进行验证。16个麦克风有规则地安装在头盔边缘(XOY平面)，其中麦克风7～11之间的夹角为45°，剩余麦克风对间的夹角为15°。无混响环境中以fs＝16kHz的采样频率进行数据采集。声源位置分别为水平角和仰角值(15°，-40°)、(120°，-27°)、(223°，0°)、(310°，20°)、(50°，45°)、(145°，60°)、(290°，90°)的7种情况，测试声音采用枪击声录音，采样率16kHz。每个麦克风接收到的数据，截取500ms数据进行定位运算，即数据长度8000点。下面结合附图1对本发明的实现步骤做进一步详细描述。

按照1a)对环绕头盔的所有麦克风接收到的信号进行的高通滤波，截止频率为3000Hz。然后按照1b)计算出全部16个麦克风的高通信号强度值。按照1c)利用强度差将麦克风分为前向麦克风集合和后向麦克风集合。在后向麦克风中选取居中麦克风的作为参考麦克风，建立参考坐标系。

按照2a)对后向麦克风采集的数据进行低频滤波，保留其1000Hz以下的低频分量。第i个和第1个麦克风接收数据的低通频域信号分别为X_i(f)和X₁(f)。按照2b)利用广义互相关法求解后向麦克风i和麦克风1间的低频信号时间延迟差τ_i1。

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\Ψ}}_{x_i{x}_1}\left(\mathrm{\τ}\right)=\∫{\left|S_{x_i{x}_1}\left(f\right)\right|}^{-1}{S}_{x_i{x}_1}\left(f\right)e^{j2\mathrm{\π}f\mathrm{\τ}}df\\ {\widehat{\mathrm{\τ}}}_{i1}=\underset{\mathrm{\τ}}{\arg \max }{\mathrm{\Ψ}}_{x_i{x}_1}\left(\mathrm{\τ}\right)\end{array}\right.$

其中为信号的互功率谱估计,

按照3a)，用估计的低频衍射时延差和后向麦克风坐标构建矩阵A和向量

$\begin{array}{cc}A=\left[\begin{array}{ccc}R\cos \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{21}}{R}\right)-b_2& -a_2& -c_2\\ R\cos \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{31}}{R}\right)-b_3& -a_3& -c_3\\ .& .& .\\ .& .& .\\ .& .& .\\ R\cos \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{N1}}{R}\right)-b_N& -a_N& -c_N\end{array}\right]& \stackrel{\→}{b}=\left[\begin{array}{c}R\sin \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{21}}{R}\right)\\ R\sin \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{31}}{R}\right)\\ .\\ .\\ .\\ R\sin \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{N1}}{R}\right)\end{array}\right]\end{array}$

代入3b)线性闭式解表达式，求解声源方位角。

$\stackrel{\→}{\mathrm{\ψ}}={\left(A^{T}A\right)}^{-1}{A}^T\stackrel{\→}{b}$

其中θ的取值采用cotθ的值进行估计，φ的值采用进行估计

本发明的效果可通过以下仿真进一步说明：

仿真条件：麦克风数目为16个，位于XOY平面头盔边缘，其中麦克风7～11之间的夹角为45°，剩余麦克风对间的夹角为15°，选取7个声源位置，采样率16KHz，数据长度8000点。

仿真内容：

仿真1，取7个不同的声源位置，分别用三种方法进行方位角估计，横轴为7个声源位置点，纵轴分别为俯仰角估计和真实俯仰角误差以及水平角估计和真实水平角误差。

从图2可以看出，对每一个方向角的声源来说，本专利的方法测得的平均绝对误差约为0.6°，文献1算法误差约为2°，文献2算法误差约为5°。本发明所提方法的目标方位角估计点比文献1和2的方法要更加接近目标的真实方位角，大幅度提升了头盔式麦克风阵列的定位精度。

仿真2，在不同麦克风数量下对本发明所提出的方法和文献1和文献2所提出的方法进行运算量的对比，仿真结果如图3。图3的横坐标是参数维度(麦克风数量)的变化，纵坐标是运算量。

从图3中可以看出，随着维度的增加，本发明所提出的方法在运算复杂度方面与文献1以及文献2所提出方法相比优势更加明显。

综上，本发明不仅能够大幅度的提高头盔式麦克风阵列的定位精度，并且更加低运算量下对目标进行定位，而且在维度较高的定位问题中能够很好的减少运算复杂度。

Claims (7)

1.一种基于低频衍射时延差的头盔式麦克风阵列声源定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

利用高频信号强度差确定后向麦克风；

估计低频信号到达不同后向麦克风的时间延迟差；

利用衍射时延差计算声源方位角度；

所述利用高频信号强度差确定后向麦克风，具体包括：

对环绕头盔的所有麦克风接收到的信号进行高通滤波；

计算出每个麦克风的高通信号强度值x_i为第i个麦克风接收到的数据，M为数据长度；

利用强度差将麦克风分为两类集合，前向麦克风集合和后向麦克风集合；其中设一条在头盔底部平面过圆心的直线，将麦克风分为两个集合H₁和H₂，定义集合强度I_j，N_i为该集合内麦克风数量，

$I_j=\frac{1}{N_i}\underset{i\∈H_j}{\Σ}{m}_i,j=1,2$

定义集合间强度差J_F＝|I₁-I₂|，采用穷举搜索，寻求使得集合间强度差达到的最大的直线，其中集合强度较小的定义为后向麦克风集合，强度较大的定义为前向麦克风集合。

2.如权利要求1所述的基于低频衍射时延差的头盔式麦克风阵列声源定位方法，其特征在于，所述估计低频信号到达不同后向麦克风的时间延迟差，具体包括：

对后向麦克风采集的数据进行低频滤波，保留其低频分量；

针对不同后向麦克风的低频数据，利用广义互相关求解两两麦克风i和麦克风j间的信号时间延迟差τ_ij。

3.如权利要求1所述的基于低频衍射时延差的头盔式麦克风阵列声源定位方法，其特征在于，所述利用衍射时延差计算声源方位角度，具体包括：

麦克风对衍射时延差和声源方位角关系，其中，设定头盔式麦克风阵列中的含有N个麦克风M_i，安装在半径的R半球形头盔上，坐标为(a_i,b_i,c_i)，设头盔底部平面边缘，位置为(0,R,0)的麦克风M₁为参考麦克风，麦克风对M_i和M₁间的时延差为τ_i0，则声源所在位置的方位角θ和φ由下式表达：

其中，方位角θ为声源和头盔球心连线和Y轴夹角，方位角φ为声源和头盔球心连线在XOZ面上投影和X轴夹角，C是声速；

将N-1个麦克风对的方位角时延表达式写成向量形式：

其中，

$\begin{array}{ccc}A=\left[\begin{array}{ccc}R\cos \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{21}}{R}\right)-b_2& -a_2& -c_2\\ R\cos \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{31}}{R}\right)-b_3& -a_3& -c_3\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}& \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}& \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ R\cos \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{N1}}{R}\right)-b_N& -a_N& -c_N\end{array}\right]& \stackrel{\→}{\mathrm{\ψ}}=\left[\begin{array}{c}\cot \mathrm{\θ}\\ \cos \mathrm{\φ}\\ \sin \mathrm{\φ}\end{array}\right]& \stackrel{\→}{b}=\left[\begin{array}{c}R\sin \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{21}}{R}\right)\\ R\sin \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{31}}{R}\right)\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ R\sin \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{N1}}{R}\right)\end{array}\right]\end{array};$

进行线性求解声源方位角，当已知N-1(N≥4)个麦克风对应的低频时延差，用下述线性方式求解方位角，其中T代表转置，θ的取值采用cotθ的值进行估计，φ的值采用进行估计。

4.根据权利要求1所述的基于低频衍射时延差的头盔式麦克风阵列声源定位方法，其特征在于，所述利用强度差将麦克风分为两类集合，前向麦克风集合和后向麦克风集合具体包括：采用信号的高频部分的集合间强度差进行声源位置的粗估计，从而确定和声源在头盔同侧前向麦克风集合，以及和声源在头盔异侧的后向麦克风集合。

5.根据权利要求2所述的基于低频衍射时延差的头盔式麦克风阵列声源定位方法，其特征在于，所述针对不同后向麦克风的低频数据，利用广义互相关求解两两麦克风i和麦克风j间的信号时间延迟差τ_ij，具体包括：采用后向麦克风接收信号的低频部分进行麦克风对间的时间延迟差估计。

6.根据权利要求3所述的基于低频衍射时延差的头盔式麦克风阵列声源定位方法，其特征在于，所述麦克风对低频衍射时延差和声源方位角关系，具体包括：

给出了麦克风对衍射时延差和声源方位角线性关系表达式：

$\[Rcos\left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{i1}}{R}\right)-b_i\]\cot \mathrm{\θ}-a_{i}cos\mathrm{\φ}-c_{i}sin\mathrm{\φ}=Rsin\left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{i1}}{R}\right)$

以及向量表达形式：

$A\stackrel{\→}{\mathrm{\ψ}}=\stackrel{\→}{b}$

其中，

$\begin{array}{ccc}A=\left[\begin{array}{ccc}R\cos \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{21}}{R}\right)-b_2& -a_2& -c_2\\ R\cos \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{31}}{R}\right)-b_3& -a_3& -c_3\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}& \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}& \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ R\cos \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{N1}}{R}\right)-b_N& -a_N& -c_N\end{array}\right]& \stackrel{\→}{\mathrm{\ψ}}=\left[\begin{array}{c}\cot \mathrm{\θ}\\ \cos \mathrm{\φ}\\ \sin \mathrm{\φ}\end{array}\right]& \stackrel{\→}{b}=\left[\begin{array}{c}R\sin \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{21}}{R}\right)\\ R\sin \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{31}}{R}\right)\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ R\sin \left(\frac{{\mathrm{C\τ}}_{N1}}{R}\right)\end{array}\right]\end{array}.$

7.根据权利要求3所述的基于低频衍射时延差的头盔式麦克风阵列声源定位方法，其特征在于，所述线性求解声源方位角，具体包括：给出了利用后向麦克风和参考麦克风之间的衍射时延差，进行声源方位角估计的线性求解方法，并给出了显性闭式解。