以十字型架四个麦克风,通过互相关求得四个硅麦接收到的信号之间的时延,已知无法求出声源离麦克风的距离,请用 c语言帮我写一个根据四个求得的时延解出来声源的角度
时间: 2024-01-21 18:19:14 浏览: 181
通过互相关求两信号的时延估计,包含labview源代码
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假设四个麦克风的位置分别为 (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3), (x4, y4),它们接收到声源信号的时延分别为 d1, d2, d3, d4。为了方便计算,我们可以将第一个麦克风设置为坐标原点,此时四个麦克风的坐标就可以表示为:
(x1, y1) = (0, 0)
(x2, y2) = (x2 - x1, y2 - y1)
(x3, y3) = (x3 - x1, y3 - y1)
(x4, y4) = (x4 - x1, y4 - y1)
根据声速和时延可以求得声源距离每个麦克风的距离:
r1 = d1 * v
r2 = d2 * v
r3 = d3 * v
r4 = d4 * v
其中 v 是声速。我们可以将 r1 看作基准,计算其他三个麦克风与第一个麦克风之间的夹角:
cosA = (r1^2 + r2^2 - (x2^2 + y2^2)) / (2 * r1 * r2)
cosB = (r1^2 + r3^2 - (x3^2 + y3^2)) / (2 * r1 * r3)
cosC = (r1^2 + r4^2 - (x4^2 + y4^2)) / (2 * r1 * r4)
然后可以分别计算出每个角的弧度值:
thetaA = acos(cosA)
thetaB = acos(cosB)
thetaC = acos(cosC)
最后,可以根据余弦定理计算出声源到第一个麦克风的距离 r:
cosD = (cosA + cosB * cosC) / (sinB * sinC)
r = sqrt(r1^2 + r1^2 * 2 * cosD)
这样,我们就可以计算出声源与第一个麦克风之间的夹角:
thetaD = atan2(y1, x1) + atan2(y, x)
其中 (x, y) 是声源相对于第一个麦克风的坐标,可以根据三角函数计算出来:
x = r * cos(thetaA)
y = r * sin(thetaA)
最终的声源角度就是 thetaD。下面是完整的 C 语言代码实现:
```c
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#define PI 3.14159265358979323846
int main() {
double x1 = 0, y1 = 0;
double x2, y2, x3, y3, x4, y4;
double d1, d2, d3, d4;
double v = 340; // 声速,单位为 m/s
double r1, r2, r3, r4;
double cosA, cosB, cosC, cosD;
double sinB, sinC;
double thetaA, thetaB, thetaC, thetaD;
double r, x, y;
// 读入四个麦克风的坐标和时延
scanf("%lf %lf", &x2, &y2);
scanf("%lf %lf", &x3, &y3);
scanf("%lf %lf", &x4, &y4);
scanf("%lf %lf %lf %lf", &d1, &d2, &d3, &d4);
// 将第一个麦克风设置为坐标原点,计算三个角的余弦值
x2 -= x1; y2 -= y1;
x3 -= x1; y3 -= y1;
x4 -= x1; y4 -= y1;
r1 = d1 * v;
r2 = d2 * v;
r3 = d3 * v;
r4 = d4 * v;
cosA = (r1*r1 + r2*r2 - x2*x2 - y2*y2) / (2 * r1 * r2);
cosB = (r1*r1 + r3*r3 - x3*x3 - y3*y3) / (2 * r1 * r3);
cosC = (r1*r1 + r4*r4 - x4*x4 - y4*y4) / (2 * r1 * r4);
// 计算两个角的正弦值
sinB = sqrt(1 - cosB*cosB);
sinC = sqrt(1 - cosC*cosC);
// 计算三个角的弧度值
thetaA = acos(cosA);
thetaB = acos(cosB);
thetaC = acos(cosC);
// 计算声源到第一个麦克风的距离和声源相对于第一个麦克风的坐标
cosD = (cosA + cosB*cosC) / (sinB*sinC);
r = sqrt(r1*r1 + r1*r1*2*cosD);
x = r * cos(thetaA);
y = r * sin(thetaA);
// 计算声源角度
thetaD = atan2(y, x);
printf("声源角度为 %.2lf 度\n", thetaD * 180 / PI);
return 0;
}
```
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