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一阶指向可调差分阵列的前后向比分析与优化设计

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声学学报 2020年第5期45卷 683-695页

作者：石佳韵陈华伟南京航空航天大学电子信息工程学院南京211106 系统控制与信息处理教育部重点实验室上海200240

一阶指向可调差分传声器阵列具有尺寸小、主瓣指向灵活可调、以及阵列响应不随频率变化等优点,因而在音频处理领域得到了重要关注。但差分传声器阵列对阵元失配误差较为敏感,在实际设计中需要予以考虑。前后向比直接反映了传声器阵列对... 详细信息

一阶指向可调差分传声器阵列具有尺寸小、主瓣指向灵活可调、以及阵列响应不随频率变化等优点,因而在音频处理领域得到了重要关注。但差分传声器阵列对阵元失配误差较为敏感,在实际设计中需要予以考虑。前后向比直接反映了传声器阵列对后向噪声干扰的抑制程度,是差分传声器阵列设计中的重要指标。本文从理论上深入剖析了失配误差对一阶指向可调差分传声器阵列前后向比性能的影响,揭示了其中蕴含的规律。在此基础上,针对实际中同时存在随机失配误差情况,提出了一种最差性能优化设计方法。仿真实验和实测实验验证了本文理论分析的正确性和所提优化设计方法的有效性。

关键词：传声器阵列音频处理失配误差主瓣阵列响应差分阵列仿真实验最差性能优化

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球麦克风阵列波束形成的设计和优化

声学技术 2005年第Z1期24卷 113-114页

作者：林志斌徐柏龄南京大学声学研究所南京210093 南京大学声学研究所南京210093

　　1引言　　球麦克风阵列是指将各个麦克风放置在同一个球面上组成的阵列,由于该阵列的物理结构的对称性,它广泛的应用于三维空间波束形成、声源定位、高空间分辨率的声场录制、声场重现以及声场空问特性分析等等各个领域.采用球麦克... 详细信息

　　1引言　　球麦克风阵列是指将各个麦克风放置在同一个球面上组成的阵列,由于该阵列的物理结构的对称性,它广泛的应用于三维空间波束形成、声源定位、高空间分辨率的声场录制、声场重现以及声场空问特性分析等等各个领域.采用球麦克风阵列的三维空间波束形成相对与传统的麦克风阵列波束形成有很大的优势,那就是球麦克风阵列的阵列响应的形状跟信号频率是无关的,本文就是讨论了这种球麦克风阵列的波束形成的方法,并利用遗传算法优化了麦克风阵列得到理想的波束形成效果.　　……

关键词：球麦克风阵列波束形成设计算法优化三维空间声场高空间分辨率阵列响应信号频率物理结构特性分析声源定位球面上对称性组成重现应用遗传形状录制

频率不变波束形成器抽头稀疏化设计的交替方向乘子法

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声学学报 2021年第6期46卷 884-895页

作者：王爽陈华伟南京航空航天大学电子信息工程学院南京211106 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190

针对具有空间响应变化函数约束的频率不变波束形成器设计问题,提出了采用交替方向乘子法实现抽头稀疏设计的优化算法。该算法利用交替方向乘子法能够将原始优化问题进行分裂处理的特点,通过引入替代变量和指示函数,使得表征波束形成器... 详细信息

针对具有空间响应变化函数约束的频率不变波束形成器设计问题,提出了采用交替方向乘子法实现抽头稀疏设计的优化算法。该算法利用交替方向乘子法能够将原始优化问题进行分裂处理的特点,通过引入替代变量和指示函数,使得表征波束形成器抽头稀疏度量的非凸L;范数与阵列响应约束分离,进而将问题分裂到元素层级并给出近邻算子的解。对于指示函数的近邻算子求解,在分裂到元素层级后则退化为简单的双边约束问题,因而降低了优化求解的计算复杂度。仿真分析表明,提出的方法比现有的L;范数方法在宽频带条件下的抽头稀疏度能够提升6%~13%,通带最大波动误差减小了约2 dB,并且优化消耗时间更短。实验结果进一步验证了所提方法在实现高抽头稀疏度波束形成的同时,对声信号造成的失真更小。因此,所提出的方法在降低传声器阵列波束形成器的实现复杂度以及保持阵列响应的频率不变性能方面更具有优势。

关键词：波束形成器交替方向乘子法传声器阵列空间响应变化阵列响应指示函数通带声信号

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基于F-K分析的次声监测台阵结构设计

系统仿真学报 2007年第19期19卷 4557-4560页

作者：董明荣董永锋许学忠西北核技术研究所西安710024

次声监测台阵结构的合理设计是抑制环境噪声及增强目标次声信号的一种有效手段。结合目标次声信号的特性,假设了次声监测台阵的几种阵列结构,对于不同频率成分、不同信噪比和不同时间长度声信号的响应情况,采用F-K分析法进行阵列响应计... 详细信息

次声监测台阵结构的合理设计是抑制环境噪声及增强目标次声信号的一种有效手段。结合目标次声信号的特性,假设了次声监测台阵的几种阵列结构,对于不同频率成分、不同信噪比和不同时间长度声信号的响应情况,采用F-K分析法进行阵列响应计算。计算结果表明五边形六元阵适用于频率较低的次声信号;对于既有低频成分又有高频成分的信号,九元阵的响应较好,因此对于目前所关注的大多数次声信号,九元阵是理想的阵列结构。

关键词：次声监测 F-K分析阵列响应信噪比

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湍流边界层脉动压力测量传感器阵列设计

湍流边界层脉动压力测量传感器阵列设计

基于矩阵感知的毫米波MIMO系统信道估计方法研究

第十一届船舶水下噪声学术讨论会

作者：庞业珍俞孟萨中国船舶科学研究中心

使用微型传声器进行湍流边界层脉动压力测量可以提高传感器波数域接收响应。本文计算了微型传声器的波数域接收响应,并推导了非等间距线阵的接收响应函数以及考虑非等直径传感器与非等间距线阵共同作用的阵列响应函数。设计了21元等间... 详细信息

使用微型传声器进行湍流边界层脉动压力测量可以提高传感器波数域接收响应。本文计算了微型传声器的波数域接收响应,并推导了非等间距线阵的接收响应函数以及考虑非等直径传感器与非等间距线阵共同作用的阵列响应函数。设计了21元等间距线阵兼顾 Corcos 方法以及阵列法进行湍流边界层脉动压力测量,并对此阵列进行了灵敏度以及相位校准。

关键词：湍流脉动压力传感器响应阵列响应阵列校准

来源： cnki会议评论

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基于矩阵感知的毫米波MIMO系统信道估计方法研究

作者：王超天津工业大学

学位级别：硕士

毫米波技术被视为5G的关键技术之一,该频段频谱资源丰富,能够提供的频谱比当前蜂窝频段大几个数量级,使用毫米波频段进行通信可以有效缓解当前频谱稀缺的问题。毫米波技术和大规模多输入多输出（multiple-input mutipleoutput,MIMO）技... 详细信息

毫米波技术被视为5G的关键技术之一,该频段频谱资源丰富,能够提供的频谱比当前蜂窝频段大几个数量级,使用毫米波频段进行通信可以有效缓解当前频谱稀缺的问题。毫米波技术和大规模多输入多输出（multiple-input mutipleoutput,MIMO）技术相结合可以极大地提高系统容量。信道状态信息对于设计有效的混合MIMO预处理器非常重要。信道状态信息可以通过信道估计获得。毫米波大规模MIMO系统中,因为射频链路的数量少于天线数,信道估计是非常具有挑战性的。此外,在毫米波通信系统中,由于毫米波的波长短、衰落快以及使用了混合波束成形系统,需要重新设计毫米波系统的信道估计方法。传统的信道估计采用压缩感知算法。基于压缩感知的方法需要已知阵列响应知识,信道估计性能可能会因为阵列固有损伤导致的未知相位误差和天线间不相等的增益误差而遭受损失。本文设计了一种基于矩阵感知的信道估计方案,通过建立矩阵感知与毫米波信道估计的关系,利用毫米波信道的低秩特性,将矩阵感知算法应用到信道估计中。该方案对阵列固有损伤具有鲁棒性。通过对矩阵感知算法进行仿真比较,优选出具有最优性能的正则化变换凸函数差算法（regularization transformed difference of convex functions,RTr DC）。为进一步提升算法性能与加快算法迭代,本文提出一种基于RTr DC的改进算法——规范化RTr DC（normalized RTr DC,NRTr DC）算法。新提出的算法不仅能够成功恢复毫米波信道,而且不受阵列固有损伤的影响。通过实验结果可以看出,本文提出的NRTr DC算法在归一化均方误差（normalized mean square error,NMSE）上有着更好的性能。新提出的方案不仅不受阵列响应误差的影响,而且由此设计的信道估计器能够获得接近最优的频谱效率（spectral efficiency,SE）。研究表明,基于矩阵感知的信道估计器提供了一种高性能且鲁棒性强的信道估计方案,为后续毫米波信道估计提供一个有意义的研究方向。

关键词：毫米波系统信道估计低秩矩阵感知阵列响应

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基于惯导辅助的数字多波束抗干扰技术研究

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