通过matlab对比music,mvdr以及tdoa三种定位算法的性能

简介: 通过matlab对比music,mvdr以及tdoa三种定位算法的性能

1.算法运行效果图预览

1c6432e4072546443d14bc59b7bee2da_82780907_202310172253080940675671_Expires=1697554988&Signature=VuByeqcP8qpACE%2BwuUKC1PaVl18%3D&domain=8.jpeg

2.算法运行软件版本
MATLAB2022a

3.算法理论概述
声源定位算法是阵列信号处理领域中最为关键的技术之一,其具有诸多应用场景,如语音识别领域、视频通信领域、安全监控领域等[01]。而基于阵列信号的声源定位技术,其主要通过预先安装在某一平面区域或者某一空间区域中的阵列接收设备(如麦克风阵列)对声源信号进行接收,然后根据相关信号处理方法对接收信号中的有效信号进行增强,对无效信号进行抑制,最后通过声源定位算法获得声源的空间坐标。目前,技术上较为成熟的定位算法,比较常见的主要包括基于时延估计(Time Difference of Arrival,TDOA)的定位法,基于最小方差无失真响应(Minimum Variance Distortionless Response,MVDR)的定位法以及基于多信号分类(Multiple Signal Classification,MUSIC)的定位法。

3.1 MUSIC(Multiple Signal Classification)
MUSIC 是一种基于频谱分析的高分辨率定位算法。其核心思想是通过计算信号在不同方向上的空间谱来实现多信号分离和定位。MUSIC算法最早是由Schmidt等人在1967年提出的,MUSIC算法是一种高分辨率谱估计算法[11]。基于MUSIC的声源定位算法,其首先根据麦克风阵列接收得到的信号计算对应的协方差矩阵,然后对协方差矩阵进行特征分解得到信号子空间和噪声子空间,最后根据谱峰搜索算法对空间谱矩阵进行搜索,其中最大值峰值所对应的角度即为信号的方位角估计值。但是MUSIC算法主要是针对窄带信号进行处理的,而声音信号通常为带宽信号,因此在进行MUSIC算法进行处理之前,首先对接收到的信号进行短时分帧处理,将连续的声音信号转换为长度较短的帧信号。然后针对这些帧数据进行后续处理。下面对基于MUSIC算法的声源定位算法的基本原理进行介绍。

669b24b431e67fbadf7cae2488f4bd71_82780907_202310172253540049516886_Expires=1697555034&Signature=N9WbWRnr4k%2F5jlTulN2TzwOKOGY%3D&domain=8.png

3.2 MVDR(Minimum Variance Distortionless Response)
MVDR 算法旨在最小化定位误差的方差,从而提高定位精度。

数学公式:

81866e93b4d627a6f34cde514566fb44_82780907_202310172254050018603257_Expires=1697555045&Signature=fdeywnfBOjWvCCYK2OQugKtm5AI%3D&domain=8.png

3.3 TDOA(Time Difference of Arrival)
TDOA 算法通过测量信号到达不同阵列元素的时间差来估计源信号的方向。

4.部分核心程序
```for ii=1:length(SNR);
ii
for jj = 1:500
NUM_zy = 6; % 阵元个数
samples = 12;% 采集信号的数量
theta = [24];
NUM_signal = length(theta); % 信号个数
A = zeros(NUM_zy,NUM_signal);

for m=1:NUM_signal
thetam = theta(m)pi/180;%将角度转换为弧度制
A(:,m) = exp(j
pisin(thetam)(0:NUM_zy-1)); % 导向矢量
end

Sn = randn(NUM_signal,samples)+jrandn(NUM_signal,samples);
Vn = randn(NUM_zy,samples)+j
randn(NUM_zy,samples);
% xt = ASn+Vn;%xt就是实际接收到的信号数据,
xt = awgn(A
Sn,SNR(ii),'measured');

Rx = (xtxt')/samples;
%d是特征值组成的对角矩阵 a是对应的特征向量矩阵
[a d] = eig(Rx);
q = max(d);
q = d/q;
Un = a(:,1:NUM_zy-NUM_signal);
ths =-90:1:90;
beam1=s/max(s);
[V,I] = max(beam1);
err(ii,jj)=abs(ths(I)-theta)/theta/2;
end
% figure;
% plot(ths,beam1);
end
% save R.mat ths beam1 err
tt=100
mean(err,2);
figure;
plot(SNR,tt,'b-o');
xlabel('SNR');
ylabel('误差%');
save R.mat SNR tt

```

相关文章
|
12天前
|
存储 编解码 算法
【多光谱滤波器阵列设计的最优球体填充】使用MSFA设计方法进行各种重建算法时,图像质量可以提高至多2 dB,并在光谱相似性方面实现了显著提升(Matlab代码实现)
【多光谱滤波器阵列设计的最优球体填充】使用MSFA设计方法进行各种重建算法时,图像质量可以提高至多2 dB,并在光谱相似性方面实现了显著提升(Matlab代码实现)
|
15天前
|
传感器 机器学习/深度学习 算法
【使用 DSP 滤波器加速速度和位移】使用信号处理算法过滤加速度数据并将其转换为速度和位移研究(Matlab代码实现)
【使用 DSP 滤波器加速速度和位移】使用信号处理算法过滤加速度数据并将其转换为速度和位移研究(Matlab代码实现)
103 1
|
13天前
|
传感器 机器学习/深度学习 算法
【UASNs、AUV】无人机自主水下传感网络中遗传算法的路径规划问题研究(Matlab代码实现)
【UASNs、AUV】无人机自主水下传感网络中遗传算法的路径规划问题研究(Matlab代码实现)
|
12天前
|
机器学习/深度学习 传感器 算法
【高创新】基于优化的自适应差分导纳算法的改进最大功率点跟踪研究(Matlab代码实现)
【高创新】基于优化的自适应差分导纳算法的改进最大功率点跟踪研究(Matlab代码实现)
105 14
|
16天前
|
传感器 算法 数据挖掘
基于协方差交叉(CI)的多传感器融合算法matlab仿真,对比单传感器和SCC融合
基于协方差交叉(CI)的多传感器融合算法,通过MATLAB仿真对比单传感器、SCC与CI融合在位置/速度估计误差(RMSE)及等概率椭圆上的性能。采用MATLAB2022A实现,结果表明CI融合在未知相关性下仍具鲁棒性,有效降低估计误差。
131 15
|
17天前
|
负载均衡 算法 调度
基于遗传算法的新的异构分布式系统任务调度算法研究(Matlab代码实现)
基于遗传算法的新的异构分布式系统任务调度算法研究(Matlab代码实现)
106 11
|
12天前
|
机器学习/深度学习 运维 算法
【微电网多目标优化调度】多目标学习者行为优化算法MOLPB求解微电网多目标优化调度研究(Matlab代码实现)
【微电网多目标优化调度】多目标学习者行为优化算法MOLPB求解微电网多目标优化调度研究(Matlab代码实现)
|
17天前
|
机器学习/深度学习 传感器 算法
基于全局路径的无人地面车辆的横向避让路径规划研究[蚂蚁算法求解](Matlab代码实现)
基于全局路径的无人地面车辆的横向避让路径规划研究[蚂蚁算法求解](Matlab代码实现)
|
17天前
|
算法 安全 BI
基于粒子群算法的多码头连续泊位分配优化研究(Matlab代码实现)
基于粒子群算法的多码头连续泊位分配优化研究(Matlab代码实现)
|
16天前
|
机器学习/深度学习 算法 数据安全/隐私保护
基于WOA鲸鱼优化的XGBoost序列预测算法matlab仿真
基于WOA优化XGBoost的序列预测算法,利用鲸鱼优化算法自动寻优超参数,提升预测精度。结合MATLAB实现,适用于金融、气象等领域,具有较强非线性拟合能力,实验结果表明该方法显著优于传统模型。(238字)

热门文章

最新文章