本發(fā)明提供一種基于多變量統(tǒng)計(jì)的助聽(tīng)器聲源定位方法，本發(fā)明通過(guò)對(duì)GCC序列進(jìn)行小波分解，再運(yùn)用hotellingT2統(tǒng)計(jì)方法分析小波系數(shù)，估計(jì)時(shí)延估計(jì)值。該方法在混響環(huán)境和復(fù)雜多變的噪聲環(huán)境下的魯棒性能良好，并且算法的計(jì)算量適中，適合實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)，能夠滿足助聽(tīng)器的聲源定位要求。

1.一種基于多變量統(tǒng)計(jì)的助聽(tīng)器聲源定位方法，其特征在于，包括如下步驟：
(1)采用位于同一平面的全向型麥克風(fēng)方陣采集聲源信號(hào)s_m∈R^l,m＝1,2,3,4，l為語(yǔ)音
信號(hào)s_m的長(zhǎng)度，設(shè)定任意一個(gè)麥克風(fēng)為參考麥克風(fēng)，利用廣義自相關(guān)算法計(jì)算參考麥克風(fēng)
同其它三個(gè)麥克風(fēng)的自相關(guān)序列G_1p,p＝2,3,4；
(2)利用小波域多變量統(tǒng)計(jì)法計(jì)算麥克風(fēng)對(duì)間時(shí)延τ_1p,p＝2,3,4，其具體步驟如下：
2a)首先把將長(zhǎng)度為256的自相關(guān)序列G_1p,p＝2,3,4分解成16個(gè)長(zhǎng)度為16的子序列
M_k,k＝1,2,...,16，每個(gè)子序列M_k為一個(gè)多變量統(tǒng)計(jì)單元；
2b)將每個(gè)多變量統(tǒng)計(jì)單元再分解成4個(gè)長(zhǎng)度為4的小波處理單元W_i,i＝1,2,3,4，對(duì)每
個(gè)小波處理單元W_i進(jìn)行一維小波變換，提取四個(gè)haar小波系數(shù)：A₁(W_i)為粗略系數(shù)序列、
D₁(W_i)、D₂(W_i)和D₃(W_i)為細(xì)節(jié)系數(shù)序列，組合為矩陣形式：
X W i = A 1 ( W i ) D 1 ( W i ) D 2 ( W i ) D 3 ( W i ) T ; ]]>
X M k ‾ = A 1 ( W i ) ‾ D 1 ( W i ) ‾ D 2 ( W i ) ‾ D 3 ( W i ) ‾ T = 1 4 Σ i = 1 4 A 1 ( W i ) 1 4 Σ i = 1 4 D 1 ( W i ) 1 4 Σ i = 1 4 D 2 ( W i ) 1 4 Σ i = 1 4 D 3 ( W i ) T ; ]]>
X M k ‾ ‾ = 1 16 Σ k = 1 16 A 1 ( M k ) ‾ 1 16 Σ k = 1 16 D 1 ( M k ) ‾ 1 16 Σ k = 1 16 D 2 ( M k ) ‾ 1 16 Σ k = 1 16 D 3 ( M k ) ‾ T ; ]]>
代表提取出的四個(gè)haar小波系數(shù)矩陣，代表一個(gè)多變量統(tǒng)計(jì)單元M_k的小波系
數(shù)均值，代表長(zhǎng)度為256的自相關(guān)序列的小波系數(shù)均值；
2c)計(jì)算多元統(tǒng)計(jì)參數(shù)：
X M k , c ‾ = 1 4 Σ i = 1 4 X W i , c ; ]]>
X c ‾ ‾ = 1 16 Σ k 16 X M k , c ‾ ; ]]>
C M k , c 2 = 1 3 Σ i = 1 4 ( X W i , c - X M k , c ‾ ) 2 ; ]]>
C M k , c , d 2 = 1 3 Σ i = 1 4 ( X W i , c - X M k , c ‾ ) ( X W i , d - X M k , d ‾ ) ; ]]>
C c 2 = 1 16 Σ k = 1 16 C M k , c 2 ; ]]>
C c , d 2 = 1 16 Σ k = 1 16 C M k , c , d 2 ; ]]>
則，方差矩陣為
C = C A 1 2 C A 1 , D 1 2 C A 1 , D 2 2 C A 1 , D 3 2 C D 1 , A 1 2 C D 1 2 C D 1 , D 2 2 C D 1 , D 3 2 C D 2 , A 1 2 C D 2 , D 1 2 C D 2 2 C D 2 , D 3 2 C D 3 , A 1 2 C D 3 , D 1 2 C D 3 , D 2 2 C D 3 2 ; ]]>
其中，c,d表示的是小波處理單元的特征系數(shù)，c是粗略系數(shù)，d是細(xì)節(jié)系數(shù)；代
表中的粗略系數(shù)，代表中的細(xì)節(jié)系數(shù)，為統(tǒng)計(jì)子序列M_k中粗略系數(shù)c的
均值，為統(tǒng)計(jì)子序列M_k中細(xì)節(jié)系數(shù)d的均值；為自相關(guān)序列G_1p的均值；為統(tǒng)
計(jì)子序列M_k中系數(shù)c的方差；為統(tǒng)計(jì)子序列M_k中系數(shù)c和系數(shù)d的協(xié)方差；和
分別為和的序列均值；
2d)根據(jù)參數(shù)，求出統(tǒng)計(jì)值T2和統(tǒng)計(jì)閾值UCL，并得到時(shí)延估計(jì)值：
T 2 = 64 [ X M k ‾ - X M k ] ‾ ‾ ′ C - 1 [ X M k ‾ - X M k ‾ ‾ ] ; ]]>
UCL = p ( m - 1 ) ( n - 1 ) mn - m - p + 1 F θ , p , ( mn - m - p + 1 ) ; ]]>
其中，UCL是多變量統(tǒng)計(jì)的上限，F(xiàn)_{θ,p,(mn-m-p+1)}代表置信度為θ、自由度為p和
mn-m-p+1的F分布，其中，m為樣本組個(gè)數(shù)，n為樣本觀察值的個(gè)數(shù)，p為品質(zhì)特質(zhì)個(gè)
數(shù)；
當(dāng)某個(gè)統(tǒng)計(jì)單元M_k的統(tǒng)計(jì)量T2超過(guò)控制上限UCL時(shí)，則認(rèn)為該區(qū)域的自相關(guān)值比
較突出，為時(shí)延估計(jì)值τ_1p；
(3)根據(jù)求得的時(shí)延估計(jì)值τ_1p，計(jì)算聲源位置，其步驟為：
3a)根據(jù)傳播時(shí)延τ_1p和聲音信號(hào)采樣率f_s和聲速c計(jì)算聲源到任意兩個(gè)麥克風(fēng)之間的
傳播距離差j＝1，2，3，4；
3b)根據(jù)四個(gè)麥克風(fēng)兩兩之間的傳播距離差得到聲源空間位置l:(r,θ,φ)，其中r為聲源
到麥克風(fēng)1的距離，θ為方向角，φ為仰角，計(jì)算公式為
r = d 12 2 + d 14 2 - d 13 2 2 ( d 12 + d 14 - d 13 ) , ]]>
x = d 2 - d 12 ( d 12 - 2 r ) 2 d , ]]>
y = d 2 - d 14 ( d 14 - 2 r ) 2 d , ]]>
θ = tan - 1 [ y x ] = tan - 1 [ d 2 - d 14 ( d 14 - 2 r ) d 2 - d 12 ( d 12 - 2 r ) ] , ]]>
φ = sin - 1 [ x r cos θ ] = sin - 1 [ y r sin θ ] , ]]>
其中d為麥克風(fēng)陣相鄰麥克風(fēng)陣元之間的距離；
(4)用評(píng)估聲源定位性能，式中：為第i個(gè)聲源位置估計(jì)矢量；為
實(shí)際聲源位置矢量。