基于被动时反的 ac-MVDR 水下声源定位python代码

ac-MVDR（Adaptive Constrained Minimum Variance Distortionless Response）是一种适应性约束最小方差无失真响应算法，用于水下声源定位。

以下是基于被动时反的 ac-MVDR 水下声源定位的 Python 代码：

import numpy as np

def ac_mvdr(loc, M, D, R):
    """
    基于被动时反的 ac-MVDR 水下声源定位算法

    :param loc: 麦克风阵列位置，(3, M)
    :param M: 麦克风数量
    :param D: MxM的阵列导向矩阵
    :param R: MxM的声压级协方差矩阵，可通过阵列信号计算得到
    :return: 声源方向，(3, )
    """

    # 求阵列导向向量
    d = np.zeros((M, 1), dtype=np.complex64)
    for m in range(M):
        d[m] = np.exp(-1j * 2 * np.pi * np.dot(D[m], loc))

    # 计算MVDR波束形成器系数
    w_mvdr = np.dot(np.linalg.inv(R), np.conjugate(d)) / \
             np.dot(np.dot(np.conjugate(d).T, np.linalg.inv(R)), np.conjugate(d))

    # 计算声源方向
    theta = np.arccos(np.dot(D[0], loc) / np.linalg.norm(loc, axis=0))
    phi = np.arctan2(loc[1], loc[0])
    Xs = np.array([np.sin(theta) * np.cos(phi), np.sin(theta) * np.sin(phi), np.cos(theta)])
    w_mvdr = w_mvdr.reshape((M, 1))
    p = np.dot(np.conjugate(w_mvdr.T), d)
    A = np.dot(D.T, np.dot(np.linalg.inv(R), np.conjugate(D)))
    B = np.dot(D.T, np.dot(np.linalg.inv(R), np.conjugate(Xs.reshape((3, 1)))))
    C = np.dot(np.linalg.inv(A), B)
    S = C / np.linalg.norm(C)
    return S.flatten()

其中，`loc` 是麦克风阵列位置，`M` 是麦克风数量，`D` 是阵列导向矩阵，`R` 是声压级协方差矩阵。函数返回的是声源方向。