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一种基于虚拟阵元的超波束形成方法 被引量:1
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作者 马晓强 江宁 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2020年第1期85-89,共5页
针对超波束形成方法(Hyper Beam-forming,HBF)在实际应用中的不稳定问题,依据阵元间协方差矩阵同一斜对角线上不同元素具有相同相位差的特点,提出了一种基于虚拟阵元的超波束形成方法(Hyper Beam-forming Based on Virtual Array Elemen... 针对超波束形成方法(Hyper Beam-forming,HBF)在实际应用中的不稳定问题,依据阵元间协方差矩阵同一斜对角线上不同元素具有相同相位差的特点,提出了一种基于虚拟阵元的超波束形成方法(Hyper Beam-forming Based on Virtual Array Element,VAEHBF)。该方法按互相关法对接收阵进行虚拟扩展;按HBF思想分子阵分裂波束形成;对分裂波束形成结果进行合成,得到改善的超波束形成结果。数值仿真和实测数据处理结果表明,相比HBF方法,该方法通过对接收阵进行虚拟扩展,在保持分辨力不变的情况下,可进一步提高合成波束增益,对信噪比的适应能力得到了3 dB提高,提高了HBF的目标检测性能及方位估计能力。 展开更多
关键词 阵列信号处理 超波束形成 互相关 虚拟扩展 合成增益 检测性能
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质点振速传感器直线阵超指向性波束形成 被引量:1
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作者 朱少豪 汪勇 杨益新 《应用声学》 CSCD 北大核心 2019年第4期596-604,共9页
声矢量传感器及其组阵方式的研究已成为水声领域的热门课题。该文研究了当单自由度矢量传感器(质点振速传感器)的观测方向沿直线阵轴线方向时的空间均匀噪声场中两阵元的噪声相关系数,然后采用Gram-Schmidt模态波束分解与综合方法推导... 声矢量传感器及其组阵方式的研究已成为水声领域的热门课题。该文研究了当单自由度矢量传感器(质点振速传感器)的观测方向沿直线阵轴线方向时的空间均匀噪声场中两阵元的噪声相关系数,然后采用Gram-Schmidt模态波束分解与综合方法推导了高阶超指向性的最优解,得到了直线阵端射方向的指向性指数和稳健性水平。仿真研究表明,当d/λ<0.5(d为阵元间距,λ为波长)时,质点振速传感器直线阵(简称质点振速阵)采用超指向性方法在端射方向的指向性指数略高于声压传感器直线阵(简称声压阵);而当d/λ>0.5时,质点振速阵的指向性指数远远高于声压阵。该文的研究内容对水下声呐系统中质点振速传感器的有效组阵和实际应用具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 质点振速传感器 声矢量传感器 直线阵 指向性波束形成
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超波束(HBF)用于波束锐化 被引量:12
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作者 聂良春 《声学技术》 CSCD 北大核心 2008年第6期892-895,共4页
介绍了一种波束锐化技术,即超波束形成技术(Hyper Beamforming,HBF),可以在减小波束宽度的同时抑制旁瓣,提高目标检测性能及方位估计能力。该方法结合常规空间加权可以进一步降低旁瓣,从而可以利用较小规模的基阵尺寸,实现大基阵的检测... 介绍了一种波束锐化技术,即超波束形成技术(Hyper Beamforming,HBF),可以在减小波束宽度的同时抑制旁瓣,提高目标检测性能及方位估计能力。该方法结合常规空间加权可以进一步降低旁瓣,从而可以利用较小规模的基阵尺寸,实现大基阵的检测性能。文中给出了恒定束宽HBF实现所需系数,并将该方法应用于CW及FM信号处理,给出了预期的仿真结果。 展开更多
关键词 超波束形成 波束锐化 旁瓣抑制 恒定束宽
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声强向量阵的波束形成与检测原理研究 被引量:3
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作者 陈韶华 相敬林 +1 位作者 梁峰 石杰 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期301-305,共5页
提出了基于声强向量阵的信号检测方法,分析了基于声压的常规与最优(超增益)波束形成的阵增益与指向性。基于互谱声强测量方法分析了声强向量阵在各向同性噪声中对声信号的检测与定向原理,得出了它相对于声压检测的时空增益。理论分析、... 提出了基于声强向量阵的信号检测方法,分析了基于声压的常规与最优(超增益)波束形成的阵增益与指向性。基于互谱声强测量方法分析了声强向量阵在各向同性噪声中对声信号的检测与定向原理,得出了它相对于声压检测的时空增益。理论分析、计算机仿真和实验均表明了超增益波束形成与声强检测方法的有效性,且声强检测方法的运算量小,性能更为稳健。 展开更多
关键词 信号检测 声强向量阵 增益波束形成
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利用波束形成和神经网络进行语音增强 被引量:2
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作者 龚杰 冯海泓 +2 位作者 陈友元 方义 牟宏宇 《声学技术》 CSCD 北大核心 2020年第3期323-328,共6页
语音增强在语音信号处理的前端非常重要,直接影响后端语音识别等效果。目前用神经网络进行单通道语音分离对于解决鸡尾酒会问题取得了很大的进步,但是用于复杂混合语音时分离效果仍不令人满意。针对单通道情形下的不足,使用多通道结构形... 语音增强在语音信号处理的前端非常重要,直接影响后端语音识别等效果。目前用神经网络进行单通道语音分离对于解决鸡尾酒会问题取得了很大的进步,但是用于复杂混合语音时分离效果仍不令人满意。针对单通道情形下的不足,使用多通道结构形成4个方向的超指向波束,结合神经网络算法实现对于指定方向的目标语音增强。仿真和实验结果表明,该算法相较于超指向波束形成算法和谱减法在多种评价指标上均有了明显的提升。 展开更多
关键词 语音增强 指向波束形成 神经网络
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面向语音通信与交互的麦克风阵列波束形成方法 被引量:24
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作者 潘超 黄公平 陈景东 《信号处理》 CSCD 北大核心 2020年第6期804-815,共12页
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... 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。 展开更多
关键词 麦克风阵列 频不变波束形成 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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基于波束形成的长短时记忆网络语音分离算法研究 被引量:4
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作者 兰朝凤 刘岩 +1 位作者 赵宏运 刘春东 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第7期2531-2538,共8页
在利用深度学习方式进行语音分离的领域,常用卷积神经网络(RNN)循环神经网络进行语音分离,但是该网络模型在分离过程中存在梯度下降问题,分离结果不理想。针对该问题,该文利用长短时记忆网络(LSTM)进行信号分离探索,弥补了RNN网络的不... 在利用深度学习方式进行语音分离的领域,常用卷积神经网络(RNN)循环神经网络进行语音分离,但是该网络模型在分离过程中存在梯度下降问题,分离结果不理想。针对该问题,该文利用长短时记忆网络(LSTM)进行信号分离探索,弥补了RNN网络的不足。多路人声信号分离较为复杂,现阶段所使用的分离方式多是基于频谱映射方式,没有有效利用语音信号空间信息。针对此问题,该文结合波束形成算法和LSTM网络提出了一种波束形成LSTM算法,在TIMIT语音库中随机选取3个说话人的声音文件,利用超指向波束形成算法得到3个不同方向上的波束,提取每一波束中频谱幅度特征,并构建神经网络预测掩蔽值,得到待分离语音信号频谱并重构时域信号,进而实现语音分离。该算法充分利用了语音信号空间特征和信号频域特征。通过实验验证了不同方向语音分离效果,在60°方向该算法与IBM-LSTM网络相比,客观语音质量评估(PESQ)提高了0.59,短时客观可懂(STOI)指标提高了0.06,信噪比(SNR)提高了1.13 dB,另外两个方向上,实验结果同样证明了该算法较IBM-LSTM算法和RNN算法具有更好的分离性能。 展开更多
关键词 语音分离 指向波束形成 长短时记忆网络算法
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基于FieldⅡ的多波束海底检测性能仿真
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作者 王川 沈嘉俊 +1 位作者 冯天成 周天 《海洋测绘》 CSCD 2015年第3期75-78,共4页
基于Field Ⅱ声场仿真工具建立了仿真模型,模拟了平坦以及海底有凸起目标时的海底地形,分别采用常规波束形成器和超波束形成器对模拟的海底回波数据进行处理,结果表明超波束形成器分辨目标的性能更优;应用Monte Carlo方法进行仿真实验,... 基于Field Ⅱ声场仿真工具建立了仿真模型,模拟了平坦以及海底有凸起目标时的海底地形,分别采用常规波束形成器和超波束形成器对模拟的海底回波数据进行处理,结果表明超波束形成器分辨目标的性能更优;应用Monte Carlo方法进行仿真实验,结果表明基于超波束形成器的WMT算法深度估计均值更接近真值、标准差更低,可以有效提升多波束海底检测性能。 展开更多
关键词 波束测深 波束锐化 超波束形成 FIELD DSP
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基于多维Kronecker积的低秩稳健超指向性波束形成方法
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作者 朱瑜杰 赵坤龙 +3 位作者 罗雪琴 靳姬鲁 黄公平 陈景东 《信号处理》 2025年第9期1478-1493,共16页
超指向性波束形成器凭借其高空间指向性,能够有效抑制空间各向同性噪声,在语音通信、远场拾音等场景中发挥了重要作用。然而,其稳健性较差,对阵元不一致性和自噪声的敏感性限制了实际应用。为提高稳健性,通常需在高指向性与稳健性之间... 超指向性波束形成器凭借其高空间指向性,能够有效抑制空间各向同性噪声,在语音通信、远场拾音等场景中发挥了重要作用。然而,其稳健性较差,对阵元不一致性和自噪声的敏感性限制了实际应用。为提高稳健性,通常需在高指向性与稳健性之间做出权衡,如使用对角加载因子约束白噪声增益。然而随着麦克风阵列规模的扩大,传统优化设计的波束形成器因参数冗余导致效率降低。基于Kronecker积的波束形成是一种计算高效的解决方案,能够在降低参数规模的同时,提高波束形成器的稳健性。但现有研究多局限于二维分解形式,对更高维度的分解结构的研究较少,尚未充分探讨比较不同的分解模式对波束形成器性能的影响。针对上述问题,本文将现有的二维Kronecker积方法推广至多维形式,提出了一种基于多维Kronecker积形式的低秩稳健超指向性波束形成方法。该方法通过将波束形成器分解为多组短滤波器的Kronecker积形式,提升设计灵活性。在不失真约束下,以最大化指向性因子为目标,交替迭代求解多组短滤波器。实验结果表明,对于不同阵列结构,所提方法在不同分解模式下均能以更少的参数(滤波器系数个数)和更低的矩阵求逆维度实现与传统方法相当的性能,因此在实际系统中具有更高的效率。进一步地,通过分析不同分解方式对波束形成性能的影响,验证了所提方法的有效性与计算优势。 展开更多
关键词 麦克风阵列 指向性波束形成 低秩波束形成 白噪声增益 指向性因子
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基于SBF-ISVD的带式输送机声信号增强方法 被引量:1
10
作者 张晓东 张玉强 +2 位作者 杜方鹏 马波 游卿华 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第10期1875-1884,共10页
在带式输送机的声学诊断过程中,其声信号受混响及背景噪声的干扰十分严重,为此,通过分析混响产生的原因和声信号的组成等,提出了一种基于超指向性波束形成(SBF)去混响和改进奇异值分解(ISVD)降噪的声信号增强方法。首先,利用基于能量变... 在带式输送机的声学诊断过程中,其声信号受混响及背景噪声的干扰十分严重,为此,通过分析混响产生的原因和声信号的组成等,提出了一种基于超指向性波束形成(SBF)去混响和改进奇异值分解(ISVD)降噪的声信号增强方法。首先,利用基于能量变化最大值进行了最优频带选择,确定了包含故障信息较多的频带;然后,利用SBF去除了混响对声信号的干扰,采用ISVD方法对去混响后的信号进行了降噪处理,并对信号进行了包络谱分析,对比了实际测得的故障特征频率和理论的故障特征频率,对带式输送机的故障特征进行了提取;最后,设计了实验,采集了实验数据,利用该方法对煤矿现场采集到的数据进行了分析验证,并将其与加权预测误差算法(WPE)和线性约束最小方差(LCMV)相结合的方法以及递归最小二乘法(RLS)进行了对比。研究结果表明:与原信号相比,经SBF-ISVD方法处理后,实验数据包络谱中内圈故障特征频率153.1 Hz及其倍频312.5 Hz处的幅值明显提高,信噪比从-31.39 dB显著提高至-25.4 dB。基于SBF-ISVD的声信号增强方法去混响和降噪效果显著,轴承故障特征提取效果较好,可实现复杂环境噪声下带式输送机声信号增强的目的。 展开更多
关键词 皮带输送机 轴承故障诊断 声学诊断 混响消除 降噪效果 频带 指向性波束形成 改进奇异值分解
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