MATLAB室内多径环境下直达波TDOA估计方法研究(2)
TDOA定位法目前是一种主要且常用的信号定位方法，这种定位方法在航空航天、军事、通信、医疗、农业等多个领域都得到了重视和应用，在目前TDOA定位法已经成为了研究和开发的重点。
1.1 研究背景与意义
在如今现有的TDOA技术中，存在着一个重要的问题。即在多路径混响环境中，用TDOA估算法处理声音定位时，一般难以辨别出得到的许多信号峰值与所需要的直达波TDOA值之间普遍存在的模糊性。这种模糊性一般是由混响、多声源和非白声源信号这三个主要原因造成的。为了消除这种模糊性，研究人员们提出了很多种方法和设想。而J.Scheuing和B.Yang的论文 则给出了一个叫做多路径多声源环境中使用TDOA估算时的模糊消除（DATEMM）的全新几何学解决方法。这种方法利用了传感器信号的自相关运算与互相关运算产生的附加信息和一种适用于抑制伪TDOA评估的零TDOA算法。这种方法可以当做一种插入模块被用于提升任何现存的TDOA评估法的鲁棒性。而本次毕业设计就着力于将他们提出的这种算法通过MATLAB予以实现。
这个全新的用于解决TDOA估算时产生的不确定性的几何方法，即DATEMM，主要是基于光栅匹配、零TDOA总和、阵列尺寸限制和直接路径TDOA的正极值这四个观察法来减小TDOA评估时产生的误差的。如果能够将其实现并加以应用，那么对无线定位技术显然有着重要的应用意义。
1.2 国内外研究现状
1.3 本文主要研究内容
本次毕业设计课题是多路径混响环境中的直达波TDOA值的估计。在这次毕业设计中课题任务主要有三个，一是根据文献[1]来讨论多路径混响环境中直达波TDOA估计时的问题。二是分析文献[1]中提出的混响环境中直达波的TDOA值的估计方法（即DATEMM算法）。三是使用MATLAB软件分别模拟室内多路径混响环境中的白噪声和语音声源，并通过DATEMM算法来从仿真模拟得到的结果中估算出它们直达波的TDOA值。
2 混响条件下直达波TDOA估计中存在的问题与解决方法
假设一个房间中存在N个声源Sa和传感阵列组M（M={i,j,k,...}），并且作为一个真实的室内声源环境模型一般需要考虑交混回响，传感器阵列组接收到的信号x(t)在无噪声情况下可以通过给出的声源信号Sa(t)表示出来，如公式2-1：
（2-1）
其中*代表卷积运算，ha,i表示声源a到传感器i的脉冲响应，且其包含了一组个数为μ的路径，其中直接路径用ha,i,0来表示，并且用ta,ij,00来表示声源a通过各自的直接路径传输到传感器i和j的TDOA值。现用ri(t)来表示xi(t)的自相关函数，用rij(t)来表示xi(t)和xj(t)的互相关函数。如公式2-2和公式2-3：
（2-2）
（2-3）
通过对rij(t)，ri(t)和rj(t)的分析，就可以得到声源a通过各自的直接路径传输到传感器i和j的TDOA值，即ta,ij,00，如公式2-4：
（2-4）
其中ta,i,0和ta,j,0分别代表了声源a通过直接路径传输到传感器i和声源a通过直接路径传输到传感器j的TDOA值。
2.1 直达波TDOA估计中存在的问题
论文 中提到的仿真模型是指包含白噪声或语音信号的声源，传感器组M的室内模拟环境。在这个仿真环境中，估计直达波TDOA时的产生的问题主要有以下四种：