本文選題：麥克風(fēng)陣列 + 近場�。� 參考：《內(nèi)蒙古大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：波束形成是麥克風(fēng)陣列信號處理的核心技術(shù)之一,沿用并發(fā)展了陣列信號處理的方法。傳統(tǒng)的波束形成方法多數(shù)基于遠(yuǎn)場窄帶信號處理,適用于目標(biāo)信號處于陣列遠(yuǎn)場范圍內(nèi)的情況。當(dāng)麥克風(fēng)陣列系統(tǒng)應(yīng)用于近場環(huán)境時(shí),如小型會議室、車內(nèi)免提電話等,若用遠(yuǎn)場信號處理模型,則會導(dǎo)致信號處理的效果明顯下降。此外,在麥克風(fēng)陣列的近場應(yīng)用環(huán)境中,目標(biāo)信號來源于語音等寬帶信號。因此,對麥克風(fēng)陣列近場窄帶和寬帶波束形成方法的研究更符合麥克風(fēng)陣列系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用場景。本文主要對基于近場球面波模型的麥克風(fēng)陣列波束形成方法進(jìn)行了研究。首先,研究了近場信號處理模型,根據(jù)近場信號傳播模型,得到近場陣列響應(yīng)矩陣,由此得到均勻線陣近場導(dǎo)向矢量。和遠(yuǎn)場陣列響應(yīng)矩陣相比,近場陣列響應(yīng)矩陣隨方位和距離而變化,而遠(yuǎn)場陣列響應(yīng)矩陣只受到方位變化的影響。其次,研究了近場窄帶波束形成方法,主要包括常規(guī)波束形成、最小方差無畸變響應(yīng)(Minimum Variance Distortionless Response,MVDR)波束形成、最小均方誤差(Least Mean Square,LMS)算法、遞推最小二乘(Recursive Least Mean Square,RLS)算法和采樣矩陣求逆(Sample Matrix Inversion,SMI)算法。將這幾種窄帶波束形成方法基于近場均勻線陣進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),并對它們在近場環(huán)境下的分辨能力、抗干擾能力、運(yùn)算速度、抑制干擾信號能力等性能進(jìn)行了比較。最后,研究了近場寬帶波束形成方法。針對寬帶信號處理的特殊性,介紹了三種波束形成方法,包括基于時(shí)域信號處理的常規(guī)時(shí)延波束形成、基于頻域分解的非相干信號子空間處理方法(Incoherent Signal-subspace Method,ISM)和相干信號子空間處理方法(Coherent Signal-subspace Method,CSM)兩種寬帶自適應(yīng)波束形成方法。結(jié)合仿真實(shí)驗(yàn),對這幾個(gè)方法在波束形狀、抑制干擾信號能力、運(yùn)算速度等方面的性能進(jìn)行比較。
[Abstract]:Beamforming is one of the core technologies of microphone array signal processing. Most of the traditional beamforming methods are based on the far-field narrow-band signal processing, which is suitable for the target signal in the far-field range of the array. When the microphone array system is used in the near field environment, such as small conference room, hands-free telephone and so on, if the far-field signal processing model is used, the effect of signal processing will be obviously decreased. In addition, in the near-field application environment of microphone array, the target signal comes from wideband signal such as voice. Therefore, the study of near-field narrowband and wideband beamforming methods for microphone array is more suitable for the practical application of microphone array system. In this paper, the method of microphone array beamforming based on near-field spherical wave model is studied. First, the near-field signal processing model is studied. According to the near-field signal propagation model, the near-field array response matrix is obtained, and the uniform linear array near-field guidance vector is obtained. Compared with the far field array response matrix, the near field array response matrix varies with azimuth and distance, while the far field array response matrix is only affected by the azimuth change. Secondly, near-field narrow-band beamforming methods are studied, including conventional beamforming, minimum variance Variance Distortionless response minimum Variance Distortionless response beamforming and least mean square error least Mean squared LMS algorithm. Recursive Least Mean Square-RLSs (recursive least squares) algorithm and sample Matrix inversion (Smi) algorithm. These narrowband beamforming methods are simulated based on the near-field uniform linear array. The performance of these methods in near-field environment such as resolution, anti-jamming ability, operation speed and ability to suppress interference signals are compared. Finally, the near-field broadband beamforming method is studied. Aiming at the particularity of wideband signal processing, three kinds of beamforming methods are introduced, including conventional time-delay beamforming based on time-domain signal processing. Incoherent Signal-subspace method (ISM) and coherent Signal-subspace method (CSM) are two kinds of wideband adaptive beamforming methods based on frequency domain decomposition. Combined with simulation experiments, the performance of these methods in beam shape, interference suppression ability and operation speed are compared.
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN912.3

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