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基于函数波束形成的传声器阵列声成像性能分析
被引量：
1
1
作者
刘姿琪
李吉祥
+1 位作者
李伟
赵慎
《信息技术与信息化》
2024年第1期135-140,共6页
在传声器阵列声成像系统中,常规波束形成算法(CBF)的主瓣宽度和旁瓣级性能受限,成像效果不能满足高精度声源定位需要,为此研究函数波束形成算法(FB)。首先对阵列接收信号的互功率谱矩阵进行特征值分解,并计算对特征值对角矩阵的v-1次幂...
在传声器阵列声成像系统中,常规波束形成算法(CBF)的主瓣宽度和旁瓣级性能受限,成像效果不能满足高精度声源定位需要,为此研究函数波束形成算法(FB)。首先对阵列接收信号的互功率谱矩阵进行特征值分解,并计算对特征值对角矩阵的v-1次幂,以此替换CBF中的互谱矩阵,进一步对波束输出进行v次幂运算,由此得到FB输出。然后,通过增加互谱矩阵的幂次运算,FB能够有效克服CBF的主瓣宽、旁瓣高等缺陷。最后,仿真对比了不同声源频率时CBF和FB的性能,分析不同指数v对FB性能的影响。结果表明,与CBF相比,FB具有更高的分辨率性能,且随着指数v的增大,FB旁瓣减小,动态范围增加。为满足工程中声成像动态性要求,建议指数v一般选取16。
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关键词
传声器阵列
常规波束形成算法
函数
波束
形成
算法
互谱矩阵
特征值分解
声源定位成像
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职称材料
压缩感知声源定位方法研究
被引量：
21
2
作者
宁方立
卫金刚
+1 位作者
刘勇
石旭东
《机械工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第19期42-52,共11页
目前声源定位主要采用波束形成算法与麦克风阵列相结合的方法。常规波束形成(Conventional beamforming,CBF)方法存在以下缺陷:1空间分辨率受限于瑞利限;2动态响应范围受旁瓣的影响。高级波束形成算法则存在着计算时间过长、会出现负声...
目前声源定位主要采用波束形成算法与麦克风阵列相结合的方法。常规波束形成(Conventional beamforming,CBF)方法存在以下缺陷:1空间分辨率受限于瑞利限;2动态响应范围受旁瓣的影响。高级波束形成算法则存在着计算时间过长、会出现负声源或假声源等缺陷。提出一种基于麦克风阵列与压缩感知正交匹配追踪(Orthogonal matching pursuit,OMP)算法的声源定位方法。在不同频率下通过数值仿真方法将压缩感知OMP算法与CBF算法及压缩感知基追踪(Basis pursuit,BP)算法的声源定位结果进行对比。结果表明:1与CBF算法相比,压缩感知算法显著提高定位结果的分辨率;2当声源频率为1 000 Hz时,测量矩阵的等距约束性常数(Restricted isometry constant,RIC)远高于FOUCART边界限,不满足等距约束性条件(Restricted isometry property,RIP),压缩感知OMP算法仍能定位出主要声源的位置,而压缩感知BP算法无法对主要声源进行定位。通过数值仿真方法对不同信噪比(Signal to noise ratio,SNR)及不同声源间距下压缩感知OMP算法和CBF算法声源定位的结果进行对比。结果表明:1当SNR为零时,压缩感知OMP算法能对主要的声源信号进行定位,而CBF算法无法对主要声源进行定位;2在声源频率为5 000 Hz时,OMP算法的空间分辨率为0.074 m,突破了瑞利限约束。通过试验对所提出的声源定位方法的可行性进行验证。
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关键词
麦克风阵列
压缩感知
RIP条件
OMP
算法
BP
算法
常规波束形成算法
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职称材料
题名
基于函数波束形成的传声器阵列声成像性能分析
被引量：
1
1
作者
刘姿琪
李吉祥
李伟
赵慎
机构
湖南工商大学智能工程与智能制造学院
出处
《信息技术与信息化》
2024年第1期135-140,共6页
基金
国家级大学生创新创业训练项目“基于MEMS麦克风阵列声成像系统设计”(202210554013)。
文摘
在传声器阵列声成像系统中,常规波束形成算法(CBF)的主瓣宽度和旁瓣级性能受限,成像效果不能满足高精度声源定位需要,为此研究函数波束形成算法(FB)。首先对阵列接收信号的互功率谱矩阵进行特征值分解,并计算对特征值对角矩阵的v-1次幂,以此替换CBF中的互谱矩阵,进一步对波束输出进行v次幂运算,由此得到FB输出。然后,通过增加互谱矩阵的幂次运算,FB能够有效克服CBF的主瓣宽、旁瓣高等缺陷。最后,仿真对比了不同声源频率时CBF和FB的性能,分析不同指数v对FB性能的影响。结果表明,与CBF相比,FB具有更高的分辨率性能,且随着指数v的增大,FB旁瓣减小,动态范围增加。为满足工程中声成像动态性要求,建议指数v一般选取16。
关键词
传声器阵列
常规波束形成算法
函数
波束
形成
算法
互谱矩阵
特征值分解
声源定位成像
分类号
TP391.41 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
TN641 [电子电信—电路与系统]
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职称材料
题名
压缩感知声源定位方法研究
被引量：
21
2
作者
宁方立
卫金刚
刘勇
石旭东
机构
西北工业大学机电学院
出处
《机械工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第19期42-52,共11页
基金
国家自然科学基金(51075329
51375385)
+4 种基金
航空科学基金(20131553019)
陕西省自然科学基金(2016JZ013
2014JM2-6116)
西北工业大学研究生创意创新种子基金(Z2015069
Z2016077)资助项目
文摘
目前声源定位主要采用波束形成算法与麦克风阵列相结合的方法。常规波束形成(Conventional beamforming,CBF)方法存在以下缺陷:1空间分辨率受限于瑞利限;2动态响应范围受旁瓣的影响。高级波束形成算法则存在着计算时间过长、会出现负声源或假声源等缺陷。提出一种基于麦克风阵列与压缩感知正交匹配追踪(Orthogonal matching pursuit,OMP)算法的声源定位方法。在不同频率下通过数值仿真方法将压缩感知OMP算法与CBF算法及压缩感知基追踪(Basis pursuit,BP)算法的声源定位结果进行对比。结果表明:1与CBF算法相比,压缩感知算法显著提高定位结果的分辨率;2当声源频率为1 000 Hz时,测量矩阵的等距约束性常数(Restricted isometry constant,RIC)远高于FOUCART边界限,不满足等距约束性条件(Restricted isometry property,RIP),压缩感知OMP算法仍能定位出主要声源的位置,而压缩感知BP算法无法对主要声源进行定位。通过数值仿真方法对不同信噪比(Signal to noise ratio,SNR)及不同声源间距下压缩感知OMP算法和CBF算法声源定位的结果进行对比。结果表明:1当SNR为零时,压缩感知OMP算法能对主要的声源信号进行定位,而CBF算法无法对主要声源进行定位;2在声源频率为5 000 Hz时,OMP算法的空间分辨率为0.074 m,突破了瑞利限约束。通过试验对所提出的声源定位方法的可行性进行验证。
关键词
麦克风阵列
压缩感知
RIP条件
OMP
算法
BP
算法
常规波束形成算法
Keywords
microphone array
compressive sensing
RIP condition
OMP algorithm
BP algorithm
CBF method
分类号
TB51 [理学—声学]
TP391 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于函数波束形成的传声器阵列声成像性能分析
刘姿琪
李吉祥
李伟
赵慎
《信息技术与信息化》
2024
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
压缩感知声源定位方法研究
宁方立
卫金刚
刘勇
石旭东
《机械工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016
21
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职称材料
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