兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (3): 975-985.doi: 10.12382/bgxb.2022.0849
收稿日期:
2022-09-20
上线日期:
2022-12-26
通讯作者:
基金资助:
LIU Wangsheng1,*(), PAN Haipeng1, WANG Minghuan2
Received:
2022-09-20
Online:
2022-12-26
摘要:
为提高混响噪声下声源定位的精度和稳健性,提出多特征复合模型粒子滤波算法。该算法以麦克风接收信号的多特征构建似然函数,采用卷积神经网络提取多假设时延估计图像的深度特征,建立基于支持向量回归的时延估计模型;引入波束输出能量融合机制,弥补单特征不能同时抑制噪声和混响的缺陷。针对说话人运动随机性的问题建立声源跟踪的复合模型,改善说话人跟踪系统的鲁棒性。仿真和实测结果表明:在复合模型跟踪下,多特征算法比可控响应功率时延估计算法位置平均均方根误差减少83%以上;在多特征观测下,复合模型比郎之万模型和随机行走模型位置平均均方根误差减少46%以上;新算法实现了对复杂环境下随机运动声源的有效跟踪。
中图分类号:
刘望生, 潘海鹏, 王明环. 多特征下室内声源定位的复合模型粒子滤波[J]. 兵工学报, 2024, 45(3): 975-985.
LIU Wangsheng, PAN Haipeng, WANG Minghuan. Composite Model Particle Filter for Indoor Sound Source Location Based on Multi-feature[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(3): 975-985.
网络层 | 网络参数 |
---|---|
输入层 | 输入维数:28×28 |
卷积层H1 | 卷积面个数:6;卷积核大小:5×5 |
池化层H2 | 过滤器尺寸:2×2;滑动步长:2 |
卷积层H3 | 卷积面个数:12;卷积核大小:5×5 |
池化层H4 | 过滤器尺寸:2×2;滑动步长:2 |
全连接层H5 | 输出维数:192×1 |
表1 CNN结构
Table 1 CNN structure
网络层 | 网络参数 |
---|---|
输入层 | 输入维数:28×28 |
卷积层H1 | 卷积面个数:6;卷积核大小:5×5 |
池化层H2 | 过滤器尺寸:2×2;滑动步长:2 |
卷积层H3 | 卷积面个数:12;卷积核大小:5×5 |
池化层H4 | 过滤器尺寸:2×2;滑动步长:2 |
全连接层H5 | 输出维数:192×1 |
算法 | 转向机动位置 平均RMSE/m | 圆弧机动位置 平均RMSE/m |
---|---|---|
MFL | 0.1976 | 0.1538 |
MFRW | 0.2065 | 0.1543 |
MFCV | 0.4073 | 0.5511 |
MFCM | 0.0841 | 0.0819 |
表2 平均均方根误差比较
Table 2 Comparison of average root mean square errors
算法 | 转向机动位置 平均RMSE/m | 圆弧机动位置 平均RMSE/m |
---|---|---|
MFL | 0.1976 | 0.1538 |
MFRW | 0.2065 | 0.1543 |
MFCV | 0.4073 | 0.5511 |
MFCM | 0.0841 | 0.0819 |
算法 | 空间复杂度 | 时间复杂度 | 运行时间/s |
---|---|---|---|
MFL | O(n4na+p) | O(n4na+p) | 2.4757 |
MFRW | O(n4na+p) | O(n4na+p) | 2.1241 |
MFCV | O(n4na+p) | O(n4na+p) | 2.2353 |
MFCM | O(n4na+p) | O(n4na+p) | 12.141 |
表3 算法性能比较
Table 3 Performance comparison of algorithm
算法 | 空间复杂度 | 时间复杂度 | 运行时间/s |
---|---|---|---|
MFL | O(n4na+p) | O(n4na+p) | 2.4757 |
MFRW | O(n4na+p) | O(n4na+p) | 2.1241 |
MFCV | O(n4na+p) | O(n4na+p) | 2.2353 |
MFCM | O(n4na+p) | O(n4na+p) | 12.141 |
算法 | 转向机动位置 平均RMSE/m | 圆弧机动位置 平均RMSE/m |
---|---|---|
SRPTDECM | 1.1414 | 2.5258 |
MFL | 1.8893 | 0.6776 |
MFRW | 0.8011 | 0.4827 |
MFCM | 0.1917 | 0.1991 |
表4 实际轨迹平均均方根误差比较
Table 4 Comparison of average root mean square errors of actual trajectory
算法 | 转向机动位置 平均RMSE/m | 圆弧机动位置 平均RMSE/m |
---|---|---|
SRPTDECM | 1.1414 | 2.5258 |
MFL | 1.8893 | 0.6776 |
MFRW | 0.8011 | 0.4827 |
MFCM | 0.1917 | 0.1991 |
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