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题名基于差分麦克风阵列的参数化波束形成器设计
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作者
张传营
赵景玉
刘扬
卜凡亮
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机构
中国人民公安大学信息网络安全学院
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出处
《科学技术与工程》
北大核心
2025年第5期1973-1979,共7页
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基金
中国人民公安大学双一流创新研究项目(2023SYL08)。
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文摘
针对差分麦克风阵列的白噪声放大问题,提出了一种参数化差分波束形成器的设计方法。通过理论推导,证明了延迟求和波束形成器能最大化白噪声增益,超指向波束形成器能最大化指向性增益。利用酉对角化方法处理转向向量与白噪声增益的伪相关矩阵,得到正交特征向量,并以此为基础设计波束形成器的参数。通过仿真实验,分析了参数化差分波束形成器在不同参数设置下的性能表现。实验结果表明,通过调整参数,所提方法能够在白噪声增益和指向性增益之间实现灵活的权衡与调节。
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关键词
差分波束形成
参数化
白噪声增益
指向性因子
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Keywords
differential beamforming
parameterization
white noise gain
directivity factor
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分类号
TN912.3
[电子电信—通信与信息系统]
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题名线形声矢量阵一阶可调向差分波束形成器设计
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作者
张竞丹
吴怡
陈峰
黄兴雨
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机构
哈尔滨工程大学未来技术学院
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出处
《电讯技术》
2025年第9期1487-1495,共9页
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基金
国家自然科学基金资助项目(62301179)
中国博士后科学基金面上资助项目(2023M730828)
+1 种基金
黑龙江省自然科学基金优青项目(YQ2023D008)
黑龙江省博士后基金(LBH-Z22103,LBH-TZ2309)。
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文摘
为解决现有线形一阶差分波束形成器主瓣无法随运动目标方向改变的问题,提出一种线形声矢量阵一阶可调向差分波束形成器设计方法。首先,根据均匀线形阵列接收信号模型,从理论上推导了信号模型和性能评价公式,给出了波束图和指向性定义。然后,将各通道权值与各通道的导向矢量的和基于McLaughlin级数展开,与可调向差分波束形成器表达式对照,得到各通道权值表达式。仿真实验表明,相较于一阶差分麦克风阵列,该算法指向性更优越且几乎不随频率而变化。水池实验结果表明,相较于传统的声压传感器,该算法处理后的阵列增益为9 dB,更加有利于水下探测。
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关键词
水下探测
线形声学矢量传感器阵列
差分波束形成器
指向调节
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Keywords
underwater detection
linear acoustic vector array
differential beamformers
beam steering
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分类号
TN912
[电子电信]
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题名基于矩形阵列的可控波束形成器设计
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作者
刘扬
赵景玉
张传营
卜凡亮
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机构
中国人民公安大学信息网络安全学院
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出处
《科学技术与工程》
北大核心
2024年第32期13862-13871,共10页
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基金
中国人民公安大学双一流创新研究项目(2023SYL08)。
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文摘
针对线性阵列波束形成器功能单一、信噪比增益差的问题,通过Kronecker积原理将矩形阵列分解为两个虚拟线性子阵列进行分析,提出了一种基于矩形阵列的可控波束形成方法。首先将矩形阵列的转向向量分解为两个线性虚拟子阵列的转向向量的Kronecker乘积,然后利用波束形成滤波器和转向向量的正交性从几何角度设计第一个零点可控的差分虚拟子阵列,用常见的延迟求和(delay-sum beamformer,DS)和超指向性(superdirective beamformer,SD)波束形成器设计第二个虚拟子阵列,然后整合设计基于矩形阵列的高增益零点可控波束形成器和基于矩形阵列的高指向性零点可控波束形成器。最后通过仿真实验分析矩形阵列和两个虚拟线性子阵列的波束方向图、白噪声增益(white noise gain,WNG)和指向性因子(directivity factor,DF)。结果表明:所设计的全局波束形成器不仅可以实现零点可控,而且信噪比增益相比于单一虚拟子阵列有大幅提升。
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关键词
差分波束形成
麦克风阵列
KRONECKER积
波束方向图
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Keywords
differential beamforming
microphone array
Kronecker product
beamformer
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分类号
TN912.2
[电子电信—通信与信息系统]
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题名面向语音通信与交互的麦克风阵列波束形成方法
被引量：23
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作者
潘超
黄公平
陈景东
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机构
西北工业大学智能声学与临境通信中心
以色列理工
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出处
《信号处理》
CSCD
北大核心
2020年第6期804-815,共12页
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基金
重点研发计划项目(2018AAA0102200)
自然科学基金重点项目(61831019)
+1 种基金
自然科学基金青年项目(61901318)
中以合作项目(61761146001)等的资助.
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文摘
临境语音通信与智能语音交互都面临复杂声学环境中的远距离高保真拾音难题,解决这一难题的有效途径是使用由多个麦克风传感器组成的麦克风阵列或多通道拾音系统,这种系统的核心是信号处理,通过对空间采样的声场信息进行时、空、频三域的联合处理来实现声源定向/定位、信号增强、噪声抑制、混响抑制、声源分离、声场参数估计等功能。麦克风阵列信号处理的方法有很多,其中研究的最多、使用得最广的方法是波束形成。本文对麦克风阵列波束形成的原理、进展以及当前常用的方法进行简要综述,内容涵盖延迟求和、超指向、差分、正交级数展开、Kronecker和自适应波束形成方法。论文侧重于方法原理、机理和架构方面的探讨,具体的算法实现细节感兴趣的读者可以参考相应的文献。
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关键词
麦克风阵列
频不变波束形成
超指向波束形成
差分波束形成
Kronecker波束形成
自适应波束形成
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Keywords
microphone array
frequency-invariant beamforming
superdirective beamforming
differential beamforming
Kronecker beamforming
adaptive beamforming
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分类号
TN912.3
[电子电信—通信与信息系统]
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题名面向差分阵列的波束形成技术研究综述
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作者
马可
高寒松
陈峰
莫世奇
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机构
哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室
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出处
《电讯技术》
2025年第9期1534-1544,共11页
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基金
国家自然科学基金资助项目(62301179,52271343)
黑龙江省自然科学基金(YQ2023D008)。
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文摘
差分波束形成是麦克风阵列信号处理的方法之一,在多通道语音增强、声源定位与跟踪等领域得到广泛应用。传统差分波束形成采用多级级联结构,波束图往往在端射方向上指向性最大,并不适用声源位于非端射方向的应用场景,如雷达、声呐、定位追踪等。根据算法可调向范围,将可调向差分波束形成算法划分为不可调向、部分可调向、完全可调向3类调向算法。针对3类调向算法的应用场景及性能优劣情况,综述其实现原理,概述其国内外研究现状及可应用场景,重点介绍方法原理和基本架构,进一步综合分析阵形、间距等因素对于算法调向效果的影响,为可调向差分波束形成算法的应用提供研究基础。
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关键词
麦克风阵列
差分波束形成
频率无关波束形成
波束转向
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Keywords
microphone arrays
differential beamforming
frequency-invariant beamformer
beam steering
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分类号
TN912.3
[电子电信]
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