在许多国家城市的地表开挖施工中,由于无序的挖掘和不规范的管理,地下管网经常造成严重的外部破坏。近年来,基于声音信号的开挖装置检测方法的准确性和有效性,已在地下管网监控系统中得到了验证。然而,仅仅依靠识别结果可能会导致一个高的虚警率,在真正的监测系统,由于城市地下管道通常是沿着固定的布局,有时候布局之外区域的操作,也可能触发监控系统。为了提高实际地下管网网络监控系统的可靠性,本文提出了一种新的基于声音信号到达方向估计(DOA)的方法,并将其应用到监控系统中。不是仅仅利用声源定位算法,而是一种全新的混合算法,利用开挖设备的识别结果有助于提高定位估计性能。本文提出了两种基于声信号的挖掘器械定位算法,作为一种辅助的城市地下管网保护系统的监控系统。DOA估计算法与识别算法相结合的新算法可以有效地在现实世界中复杂的环境中工作。本文主要的研究工作如下:1.采用四通道十字形声阵列,依据波束到达每个传声器会有时延的原理,实现MUSIC单频算法。对各种挖掘器械的声音信号进行采集分析,确定此项目合适的参考频带。紧接着,采用聚焦变换,实现对真实信号宽频带的定位算法,验证算法的可行性。2.提出基于声音预识别的MUSIC算法,通过声音识别来剔除噪声所带来的干扰,提高定位的准确性。与之前传统的MUSIC算法进行比较,定位算法更加准确,而且稳定性提高。3.在预识别算法的基础上改进,引入了决策矩阵(DM),将识别算法结果和定位算法结果进行统计汇总,通过决策算法得到最后的定位结果。通过实验验证此算法的性能优势。与前两种算法比较,具有更好的稳定性,对个别器械的定位准确率有很大的改善。4.通过决策矩阵(DM),借助不同声源识别结果分类的不同,做到对多声源声音信号的定位。在实际多种器械同时工作的复杂环境下,有不错的效果,能够达到既定效果。