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基于多时窗波束形成器方法的心脏磁场信号分析

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物理学报 2014年第24期63卷 469-474页

作者：王伟远蒋式勤周大方朱嘉辰闫玉蕊权薇薇同济大学电子与信息工程学院上海201804 上海交通大学医学院瑞金医院心内科上海200025

提出了一种多时窗的波束形成器,可以从多通道心脏磁场测量数据中估计强、弱和持续时间长短不同的等效电流源.这种心脏电活动可视化技术将有助于相关心脏疾病的诊断.通过两个已知电流源的仿真实验说明了这种方法的可行性.并通过一个完全... 详细信息

提出了一种多时窗的波束形成器,可以从多通道心脏磁场测量数据中估计强、弱和持续时间长短不同的等效电流源.这种心脏电活动可视化技术将有助于相关心脏疾病的诊断.通过两个已知电流源的仿真实验说明了这种方法的可行性.并通过一个完全左束支传导阻滞和一个完全右束支传导阻滞病人的心脏QRS段磁场测量数据的源估计结果及其二维电兴奋传播图的比较,分析了用这种成像方法揭示的心脏电生理现象.

关键词：心磁图源估计波束形成器信号分析

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基于噪声子空间特性的波束形成器设计

系统工程与电子技术 2021年第8期43卷 2297-2302页

作者：黄翔东赵一冉苗笛天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 天津职业技术师范大学电子工程学院天津300222

为高效、高性能地合成阵列接收信号,提出基于噪声子空间特性的波束形成器设计。首先,利用噪声的宽带分布特性,对Capon空间谱的噪声区域做粗采样,由此进行残留噪声补偿,获得信号协方差矩阵的估计;其次,利用噪声子空间与信号子空间的正交... 详细信息

为高效、高性能地合成阵列接收信号,提出基于噪声子空间特性的波束形成器设计。首先,利用噪声的宽带分布特性,对Capon空间谱的噪声区域做粗采样,由此进行残留噪声补偿,获得信号协方差矩阵的估计;其次,利用噪声子空间与信号子空间的正交性,通过信号协方差矩阵分解构造出信号正交补投影算子;最后,利用噪声子空间与干扰子空间的正交性,用该投影算子对观测信号进行处理,获得干扰功率估计,进而推导出干扰加噪声协方差矩阵和最终的波束形成器。仿真结果表明,该方法仅耗费较少的快拍,即可在大信噪比范围内实现较高信干噪比输出。

关键词：波束形成器噪声子空间协方差矩阵 Capon空间谱

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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基于特征空间的线性约束最小方差波束形成器

电子与信息学报 2005年第3期27卷 423-426页

作者：赵永波张守宏西安电子科技大学雷达信号处理重点实验室西安710071

该文把线性约束和特征空间技术相结合,提出了基于特征空间的线性约束最小方差波束形成器(ELCMVB),该波束形成器是把线性约束最小方差波束形成器(LCMVB)的预定约束方向导向矢量向信号子空间投影,再结合线性约束用LCMVB来得到权矢量。经... 详细信息

该文把线性约束和特征空间技术相结合,提出了基于特征空间的线性约束最小方差波束形成器(ELCMVB),该波束形成器是把线性约束最小方差波束形成器(LCMVB)的预定约束方向导向矢量向信号子空间投影,再结合线性约束用LCMVB来得到权矢量。经分析表明,ELCMVB的性能优于GEIB的性能。与GEIB相比,ELCMVB不用计算修改的信号子空间,避免了因计算修改信号子空间而容易造成的计算不稳定性,且其波束形成性能基本上不受零点约束位置的影响。最后,给出了计算机仿真结果,并证实了ELCMVB的优越性。

关键词：波束形成器信号子空间线性约束最小方差特征空间矢量计算机仿真基于特征向导投影

多项式结构宽带波束形成器的性能分析及其改进

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声学学报 2022年第3期47卷 293-308页

作者：薛晗陈华伟张展冯从威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

首先从理论上分析了多项式结构宽带波束形成器的鲁棒性能。分别从传声器失配误差影响下阵列波束图扰动的统计分析以及白噪声增益分析两个方面揭示了影响多项式结构宽带波束形成器鲁棒性能的内在规律。发现当波束主瓣指向处于可调范围边... 详细信息

首先从理论上分析了多项式结构宽带波束形成器的鲁棒性能。分别从传声器失配误差影响下阵列波束图扰动的统计分析以及白噪声增益分析两个方面揭示了影响多项式结构宽带波束形成器鲁棒性能的内在规律。发现当波束主瓣指向处于可调范围边缘时,与指向中心相比,多项式结构波束形成器的鲁棒性能变差。然后分析了影响多项式结构宽带波束形成器阵列指向性指数的主要因素,指出了多项式结构的截断误差会导致宽带波束形成器的主瓣指向出现偏差,进而造成阵列指向性指数性能下降。为了克服现有设计结构存在的缺陷,提出了一种具有波束主瓣指向自校正能力的改进设计结构。与现有设计结构不同,所提出的设计结构中的调向功能模块能够充分反映出波束期望指向和实际指向之间存在的非线性关系,避免了现有设计方法因采用线性调向功能模块而造成较大波束指向偏差的问题,有效改善了多项式结构宽带波束形成器的性能。

关键词：波束形成器可调范围传声器主瓣失配误差指向性指数截断误差多项式

基于Farrow结构的恒定束宽时域波束形成器研究与实现

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通信学报 2014年第6期35卷 92-99页

作者：周天张秉致杜伟东彭东东哈尔滨工程大学水声技术重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院黑龙江哈尔滨150001 南京船舶雷达研究所江苏南京210003

提出了一种基于Farrow结构的恒定束宽时域波束形成器,主要包括实现整数倍采样间隔延迟的数字延时单元、基于Farrow结构的高精度分数延时单元以及保证恒定束宽的幅度加权单元;理论分析了该波束形成器的原理,特点和优势;利用计算机仿真验... 详细信息

提出了一种基于Farrow结构的恒定束宽时域波束形成器,主要包括实现整数倍采样间隔延迟的数字延时单元、基于Farrow结构的高精度分数延时单元以及保证恒定束宽的幅度加权单元;理论分析了该波束形成器的原理,特点和优势;利用计算机仿真验证了该波束形成器的有效性和优越性;在C6748 DSP平台上的移植实现展示了该恒定束宽波束形成器的实现效率及实用性。

关键词：恒定束宽波束形成器 Farrow结构 DSP 实现

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电阻相移式波束形成器故障诊断

声学学报 1997年第5期22卷 442-448页

作者：刘国枝张殿伦田坦陈忠民哈尔滨工程大学水声所江苏雷声电子设备厂

本文提出了对一种电阻相移网络式预成多波束形成器故障诊断和定位的BITS（Building－inTestSystem）的方案并给出了某些试验结果。利用该系统可快速地将任一有故障的波束形成器检测出来并将其定位，通知显控计算机，从而可以使声响操作... 详细信息

本文提出了对一种电阻相移网络式预成多波束形成器故障诊断和定位的BITS（Building－inTestSystem）的方案并给出了某些试验结果。利用该系统可快速地将任一有故障的波束形成器检测出来并将其定位，通知显控计算机，从而可以使声响操作人员及时采取相应的措施，缩短排除故障的时间。

关键词：电阻相移式声呐波束形成器故障诊断

基于调频Z变换的均匀线列阵恒定束宽波束形成器设计

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声学学报 2010年第6期35卷 615-622页

作者：刘建国严胜刚苑秉成陈立纲西北工业大学航海学院西安710072 海军工程大学兵器工程系武汉430033

提出了基于调频Z变换(CZT)的宽带恒定束宽波束形成(CBB)方法:假设在每个子带内,各方位波束的权系数相同,推导得到:每个频率子带的权系数序列与参考频率的权系数序列的频谱相同,而在频率轴上满足比例伸缩关系,比例尺度为参考频率与相应... 详细信息

提出了基于调频Z变换(CZT)的宽带恒定束宽波束形成(CBB)方法:假设在每个子带内,各方位波束的权系数相同,推导得到:每个频率子带的权系数序列与参考频率的权系数序列的频谱相同,而在频率轴上满足比例伸缩关系,比例尺度为参考频率与相应频率子带的中心频率之比。依据此设计思想,给出有效孔径不变的CZT法(CZTIA)和有效孔径变化的CZT法(CZTVA)两种CBB实现方法。它们均是由参考频率的权系数序列,通过设定不同的参数值,采用CZT快速计算各个子带的权系数序列的频谱,然后通过傅里叶反变换便可得到相应频率子带的权系数序列。计算机仿真结果验证了理论分析的正确性。

关键词：波束形成器恒定束宽设计思想 Z变换均匀线列阵调频参考频率比例尺度

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改进的后滤波波束形成器语音增强算法

电子与信息学报 2006年第12期28卷 2269-2272页

作者：阎兆立杜利民中国科学院声学研究所北京100080

该文提出了一种具有后滤波的波束形成器的语音增强改进算法。该算法主要解决维纳滤波器的理想信号功率谱估计,结合自功率谱减法和互功率谱减法计算出尽可能多的功率谱估计值,以使平均结果更接近于真实值,同时修正了声源移动引起的互功... 详细信息

该文提出了一种具有后滤波的波束形成器的语音增强改进算法。该算法主要解决维纳滤波器的理想信号功率谱估计,结合自功率谱减法和互功率谱减法计算出尽可能多的功率谱估计值,以使平均结果更接近于真实值,同时修正了声源移动引起的互功率谱变化。实验结果信噪比提高5dB以上,汽车环境中基于隐含马尔可夫模型(HMM)的小词汇量短语识别达到84%。从信噪比、平均谱距离和语音识别率可以看出该算法有效去除了原始算法中易残留的低频噪声,减少了语音信号失真。

关键词：语音增强传声器阵列波束形成器