头佩式麦克风阵列声源定位算法：利用衍射路径提升精度

"这篇论文研究了针对头佩式麦克风阵列的声源定位算法，主要探讨了在头盔遮挡影响下低频声波的衍射作用，并提出了一种利用绕射路径的定位方法，该方法在1 kHz以内的低频窗口中表现最佳，显著提升了定位精度。" 声源定位是许多关键领域的核心技术，如视频会议、机器人导航和军事应用等。传统的声源定位算法主要基于无遮挡的线性或非线性麦克风阵列，通过比较不同麦克风接收到信号的时间差或响应差异来确定声源位置。然而，当使用头佩式麦克风阵列时，尤其是对于军事应用，如单兵便携反狙击声探测定位系统，头盔可能会对来自背后的声波产生遮挡，导致低频部分的声波发生衍射，进而影响定位精度。 这篇论文深入研究了这一问题，提出了一个新颖的定位算法，该算法特别考虑了低频声波的衍射路径。它利用头盔遮挡造成的背向声源麦克风接收到的信号，通过联合可控功率响应（SRP-PHAT）框架进行时延补偿，以更准确地搜索和定位声源。SRP-PHAT是一种常用的声源定位技术，它通过计算各麦克风之间的相位差和功率响应，以消除多径效应并估计声源方向。 实验结果显示，相比常规的无遮挡定位算法，这种基于衍射路径的头佩式麦克风阵列定位方法能显著提高定位精度。尤其在选择1 kHz以内的低频信号频率窗口时，这种方法的效果最佳。这是因为低频声波更容易受到物体阻挡的影响，通过考虑衍射效应，可以更准确地重建声源的原始到达时间，从而改进定位性能。 此外，论文还提到了助听器领域的双耳定位研究，该研究领域利用人类双耳听觉机制来实现高精度定位，为麦克风阵列定位提供了一些启示。人类可以通过双耳间的自然声学差异进行三维定位，这为减少麦克风数量但保持高定位精度提供了可能。 这篇论文的贡献在于提出了一个适用于头佩式麦克风阵列的声源定位算法，该算法能够有效地处理头盔遮挡导致的低频声波衍射问题，提高了定位的准确性，尤其是在低频范围内的性能表现。这一研究对于改进便携式声定位系统的性能具有重要的理论和实践意义。