波束形成

摘要： 为降低相控阵雷达天线的系统复杂性及硬件成本,采用稀疏阵列和子阵技术对天线阵面进行稀疏优化布阵。对稀疏子阵的布局优化进行分析,基于遗传算法研究优化后的稀疏子阵布局;对稀疏子阵波束形成算法进行设计,通过采用二级加权法,先对子阵内部阵元采用固定加权法获取阵元级权矢量,再对子阵级数据采用自适应波束形成算法求取子阵级最佳权矢量,从而实现稀疏子阵的波束形成;设计子阵优化布局与波束形成应用软件。结果表明:该软件具有良好的人机交互界面,可对天线稀疏优化设计起到较好的辅助和验证作用,有效提高天线阵列优化设计自动化程度。

摘要： 针对经典后置滤波器存在的对非平稳噪声抑制效果较差且存在目标语音失真的问题,提出一种基于交叉注意力机制的后置滤波网络,使用基于门控循环单元的编解码器作为网络框架,并在编解码器组之间添加残差连接;使用基于伽马通域的波束输出信号与噪声参考信号功率谱的子带增益作为双特征输入;使用特征交叉的多头归一化点积注意力捕获序列输入的长距离依赖信息并进行特征融合。实验结果表明,该算法在不同信扰比和噪声条件下的语音质量和可懂度指标均优于基线系统,具有较强的鲁棒性;在对非平稳噪声具有较好抑制效果的同时,能最小化目标语音的失真;且相较端到端的深度学习方法,具有轻量化和低时延的特点,能满足实际工程应用的需求。

摘要： 受观测仪器和环境的限制,现有海浪方向谱观测技术有待发展。坐底式ADCP能够便捷地对海面高度、速度等要素进行测量,通过对海浪要素反演可以求出海浪方向分布。针对海浪测量时难以获得精准海浪运动方向估计的难题,文章将波束形成原理应用于海浪波向估计,将仿真得到的海面高度作互谱后乘以导向矢量,计算输出功率谱最大时到达角即为估计海浪传播方向。通常将平稳海况下的海浪视为平稳的具有各态历经性的随机过程,以此建立一个三维海面模型,对仿真海面高度数据使用波束形成方法估计主波向。仿真试验结果证明了该方法可以正确估计波向。

摘要： 基于二代中继卫星S频段多址相控阵系统对前向多波束服务能力的需求,设计了一种用于星上射频波束形成的S频段双波束16通道发射链路,其产生的波束具有高EIRP、高实时响应的特点,具备波束指向计算、通道移相、功率放大与控制等功能。针对发射链路搭建了测试系统,对通道的性能指标进行了有线测试,证明该发射链路具有良好的幅相一致性及优异的波束切换性能,并在与相控阵天线集成后的无线测试中,对系统的EIRP、波束扫描和跟踪能力、数传性能进行了验证。

摘要： L1最小范数法的波束形成方法具有运行速度快、识别准确度高、分辨率好等优点,广泛应用于声源识别领域,然而因该方法参数选取较为困难,在使用中需要花费大量时间来试值。针对此问题,建立声源测量模型,研究不同条件下约束参数的取值。基于详细的理论推导与数值模拟仿真,分析约束参数[ε]与声源距离,信噪比和阵列孔径之间的关系。数值模拟结果表明:信噪比为10 dB到40 dB之间,测量距离大于0.5 m,测量阵列采用49个阵列单元时,可以实现声源的精确定位,并且约束参数的变化范围很小,在不同的频率下呈现一定的规律性。发现这种变化规律为参数选择提供了可靠的理论基础,可大大缩短取值的时间,具有很高的可行性。

摘要： 实际水下被动信号处理中,感兴趣的弱目标往往只在所处理频段的某些频率分量上表现出相对明显的谱特征,现有基于能量累加的后置处理方式存在谱能量小于噪声的目标被平滑的问题,最终导致目标无法被有效检测。针对该问题,本文提出一种新的自适应波束形成后置处理方法,通过Eckart最优滤波器从波束信号谱中提取感兴趣的频谱,从而求取波束谱加权值,从而实现弱目标信号的增强。所提方法通过实际拖曳阵和舷侧阵的数据来验证,从实验结果来看,该方法在浅海多干扰环境下,对弱目标能够获得3 dB左右的弱目标检测增益。

摘要： 多波束宽带探鱼仪是一种利用相控阵技术进行远距离、高分辨率海洋生物探测的声学装备。依据全方位多波束宽带探鱼仪在海洋拖网和围网捕捞中的实际需求,通过时延加权在一定的扇区内形成多个发射波束,设计了包含发射控制模块、直接数字频率合成(DDS)宽带波形生成模块、时延波束形成模块和deltasigma调制模块的现场可编程门阵列(FPGA)数字发射系统,以达到集中发射能量实现更深更远距离的鱼群探测的目的。综合现有测试条件,通过实验室水池测试了水平相邻4通道发射机的波束指向性,并使用Matlab软件系统进行波束指向性仿真和调制信号性能分析。仿真及试验结果显示:本研究设计的数字发射系统性能良好,可完成阵子正前方30°内波束形成且实测信号强度与仿真误差小于1%。

摘要： 汽车通过噪声具有频带范围宽、随车速变化快、来源众多、产生机理复杂等特点。基于麦克风阵列的波束形成和声全息方法及基于“源-路径-响应”的传递路径分析方法适合于汽车通过噪声这类非稳态工况的噪声源识别。文章概述三种方法在汽车通过噪声识别领域的发展历程及应用情况,分析其特点,最后展望其发展方向,为高效准确识别汽车通过噪声源提供参考。

摘要： 随着近年来人机语音交互场景不断增加,利用麦克风阵列语音增强提高语音质量成为研究热点之一。与环境噪声不同,多说话人分离场景下干扰说话人语音与目标说话人同为语音信号,呈现类似的时、频特性,对传统麦克风阵列语音增强技术提出更高的挑战。针对多说话人分离场景,基于深度学习网络构建麦阵空间响应代价函数并进行优化,通过深度学习模型训练设计麦克风阵列期望空间传输特性,从而通过改善波束指向性能提高分离效果。仿真和实验结果表明,该方法有效提高了多说话人分离性能。

摘要： 提出了一种基于复超高斯分布的多通道联合去噪去混响波束形成器。本文采用复超高斯模型对语音信号建模,在最大似然准则下首次推导出联合去噪去混响波束形成器的解析表达式,并证明了该式是现有多种联合去噪去混响波束形成器的一般化形式。同时通过理论推导证明本文所提算法性能优于传统多通道预测误差算法级联最小功率无失真波束形成器。仿真实验与实际实验结果均表明,本文提出的算法在多个客观指标上明显优于现有联合去噪去混响算法。

摘要： 增加传声器阵元数在一定程度上可以提高最小方差无失真响应波束形成器的性能.然而,为了保证噪声协方差矩阵的估计精度,增加传声器所需要的快拍数也相应增加,同时需要对更高维度的矩阵求逆,这在一定程度上降低了算法的鲁棒性.为了解决上述问题,结合降维导向最小方差方法和克罗内科积运算,提出了一种降维克罗内科积导向最小方差波束形成方法,可以在保证语音质量的前提下有效提高降噪量和系统鲁棒性.仿真和实际实验结果表明,相比于现有的克罗内科积最小方差波束形成器,提出的方法具有更低的运算量及更好的鲁棒性.

摘要： 为提高地面存在反射时波束形成的声源识别性能,推导了镜像地波束形成的阵列点传播函数,给出了镜像地波束形成的非负最小二乘反卷积清晰化方法,已知声源的模拟结果表明:该方法正确,不仅能够有效提高声源识别分辨率,衰减旁瓣干扰,更准确识别声源,而且准确度高于传统波束形成的清晰化结果.在此基础上,基于单频点声源的算例试验验证了上述模拟结论的正确性及镜像地波束形成反卷积清晰化方法在识别实际声源时的有效性.

摘要： 自适应阵列天线在为GNSS接收机提供有效的抗干扰手段的同时,也会对接收机输出的码相位和载波相位观测量引入偏差,从而限制了其在高精度接收机中的应用.为了解决此问题,本文针对STAP波束形成阵列抗干扰算法,给出了一种基于MMSE准则的观测量偏差抑制方法.其原理是在自适应阵列抗干扰天线和接收机导航信号处理之间设置一个FIR维纳滤波器,以此来补偿自适应阵列天线给导航信号带来的失真.在一个HFSS阵列天线模型下进行的仿真结果表明,当FIR滤波器阶数相对较小时,观测量偏差即能得到很好的抑制,从而验证了此方法的有效性和可用性.

摘要： 后端滤波处理是多通道语音增强系统中一种比较常用的技术,其目的是为了进一步提高语音增强系统的性能,提高波束形成后的输出信噪比.但是,常用的后滤波方法需要相当繁琐的参数调整过程才能实现噪声抑制和语音质量之间的合理权衡.本文提出一种基于最小方差无畸变(MVDR)波束形成和生成对抗深层神经网络相结合的多通道语音增强算法.前端使用波束形成器对信号进行初步增强;后端滤波处理采用生成对抗深层神经网络,避免了繁琐的参数调整过程.实验系统是通过MATLAB和TensorFlow仿真实现,结果证明了该方法的有效性.

摘要： 在铁路轨道系统运行时,车轮表面的结构损伤会产生冲击噪声,然而实时的探伤和定位存在困难.事实上,在列车行驶时,车轮表面的损伤所产生的冲击噪声经常完全掩藏在背景噪音下.本文介绍一种新的探伤定位手段,可以在列车行驶时识别和定位车轮表面的各种结构损伤.基于去多普勒效应和峰度的波束形成方法可以对运动中的声源进行定位,提取声源的冲击特征,通过扫描得到的声音图像识别损伤.

摘要： 水下航行器的噪声水平将直接影响到其安全,为了有效抑制水下航行器的声学亮点,首先需要找到其声学亮点并了解其辐射噪声的水平.由于水下航行器在航行过程中其姿态不能精确控制,不能在其近场布置传声器,不满足近场声全息的应用条件,为此提出一种联合波束形成和球面谐波逼近法的复合声全息技术,首先利用传声器阵列获取声场的声压信息,采用波束形成法定位声源,然后利用球面谐波逼近法重构声场从而可实现声学亮点定位.采用两个脉动球模型进行仿真计算,并和理论声场进行比较.结果表明,此复合声全息技术能较为准确的对辐射体进行声场重构,由于采用波束形成法进行前处理,使得声场重构中需要的传声器数量减少,可提高实际工程应用效率.

摘要： 水下小平台(UUV、AUV等)的探测方面往往面临自身尺寸的限制,而无法按照常规的方式进行阵列布放.目前阵列信号处理大多基于波束形成对其进行信号处理,因此阵孔径的大小直接决定目标方位探测的各项性能.本文提出一种虚拟阵元波束形成方法,相对于常规方法在水下小平台的阵列信号处理方面得到了较好的应用.

摘要： 波束形成技术是声纳信号处理的重要内容.目前,寻求高效快速的稳健波束形成算法及波束形成器的敏度分析依然是研究热点.本文提出,将一般噪声增益波束形成器置于约束最小二乘框架下研究,并给出一个简单的计算近似最优加载因子的公式.这样,可以避免求解长期方程,进一步提高计算效率.与现有的一些算法相比,这类基于约束最小二乘的算法计算效率较高,更新算法设计简单,同时还较好地保持了噪声增益波束形成器的输出性能.另外,本文把一般噪声增益波束形成器的敏度分析归结为约束最小二乘问题的扰动分析,给出了相应的条件数,从而得到了对设计噪声增益波束形成器有一定指导意义的结论.

摘要： 针对声纳系统中的多元三维阵,在进行阵元级高分辨力波束形成时,存在的实时性降低问题,提出了子阵高分辨力算法.本文基于球阵模型,高分辨力算法选取MVDR算法,比较子阵MVDR(MVDR-SA)算法与MVDR算法、CBF算法在运算量上的差异,并分析MVDR-SA算法与MVDR算法、CBF算法空间角度估计效果的优劣,指出MVDR-SA算法在保证高分辨力的同时,能有效改善大孔径球阵采用高分辨力算法时出现的实时性处理不足问题.计算机仿真验证了该方法的有效性.

摘要： 气体泄漏噪声是一类特殊噪声,属于流体噪声,气体泄漏往往关系到重要安全隐患问题,在许多生产车间、机械舱室中伴随着机械噪声、环境噪声同时出现,通常不易被人听觉察觉.本文采用密集声阵列声源定位成像方法,该方法可以灵活利用气体泄漏噪声在频域上特征,实现在复杂环境条件下的气体泄漏源定位,并通过实际实验验证,表明该技术具有较好的实际应用前景.

摘要： 一个实施例提供包含以端射阵列线性地排列的多个驱动器单元的声音装置，和对于每个驱动器单元，用于由驱动器单元接收的信号的单独数字信号处理的相应的数字滤波器。

摘要： 一种在使用波束形成的无线通信系统中操作移动站(MS)的方法包括：接收在多个下行链路发送(Tx)波束上的参考信号，测量所接收的参考信号的信道质量信息，并且通过根据信道质量信息补偿波束形成增益补偿信息来生成有效的信道质量信息。

摘要： 本发明公开波束形成器形成方法、波束形成方法、装置及电子设备。波束形成器形成方法一实施例通过获取波束形成器预抑制方向的白噪声信号；并根据白噪声声源与传声器位置关系确定相对双传声器阵列的参考信号和期望信号；而后基于参考信号和期望信号利用自适应滤波器算法对波束形成器预抑制方向白噪声信号进行抑制，从而得到目标波束形成器。自适应波束形成方法一实施例通过利用目标波束形成器组对双传声阵列输出的音频信号进行滤波处理，并结合空域信噪比算法和平稳噪声降噪算法对目标方向语音信号进行增强，从而降低了自适应波束形成方法的复杂度，并且能够在保证算法良好实用性和鲁棒性的前提下，实现自适应波束形成方法良好的定向收声性能。

摘要： 本发明公开了脉冲噪声环境下的波束形成方法、存储介质及波束形成器，方法包括：获取基站预设的天线阵列中采集到的采样数据，对采样数据进行离群值检测并剔除异常数据；利用矩阵填充技术对采样数据中缺失的数据进行恢复，并利用恢复后的采样数据求解加权矢量；根据求解出的加权矢量对采样数据进行加权求和，得到波束形成的输出。本发明所提供的波束形成方法，可以有效抑制脉冲噪声的影响，能够在脉冲噪声的干扰下实现对数据信号的高精度测量，提高波束形成的鲁棒性，有利于实现更高的输出信干噪比。

摘要： 一种装置(402)，包括模拟波束形成器(414)，所述模拟波束形成器接收模拟RF信号的集合。由接收超声回波信号的对应的换能器元件(406)的集合生成模拟RF信号的集合。模拟波束形成器包括具有相位移位网络(506)的集合的延迟网络(416)。相位移位网络的集合的每个相位移位网络处理模拟RF信号的集合的模拟RF信号中的不同的一个。相位移位网络的集合的每个相位移位网络将延迟添加到对应的模拟RF信号，从而产生在时间上对齐的经延迟的模拟RF信号的集合。相位移位网络的集合不使用电感元件确定或添加所述延迟。模拟波束形成器还包括加法器(504)，所述加法器对经延迟的模拟RF信号进行求和，从而产生模拟波束总和。

摘要： 本发明公开一种基于单片FPGA的大规模圆阵实时波束形成器及波束形成计算方法，由频域数据整理模块、驾驶向量计算模块、并行乘法模块三部分组成。充分利用圆阵的对称性，只需要计算一半阵元的驾驶向量，驾驶向量采用流水线CORDIC算法。驾驶向量和频域数据分别输入一个深度为N/2和N的移位寄存器，当深度为N的移位寄存器数据进入N个频域数据后，前后对称位置相加与驾驶向量相乘，节省了N/2个复数乘法器资源。由于采用N/2个复数乘法器并行进行复数乘法运算，一个时钟输出1个频点1个波束的数据，频域数据输入完毕时，同时完成第Nb个波束数据的输出，大大提高了波束形成的的效率。

摘要： 一种在使用波束形成的无线通信系统中操作移动站(MS)的方法包括：接收在多个下行链路发送(Tx)波束上的参考信号，测量所接收的参考信号的信道质量信息，并且通过根据信道质量信息补偿波束形成增益补偿信息来生成有效的信道质量信息。

摘要： 本发明公开波束形成器形成方法、波束形成方法、装置及电子设备。波束形成器形成方法一实施例通过获取波束形成器预抑制方向的白噪声信号；并根据白噪声声源与传声器位置关系确定相对双传声器阵列的参考信号和期望信号；而后基于参考信号和期望信号利用自适应滤波器算法对波束形成器预抑制方向白噪声信号进行抑制，从而得到目标波束形成器。自适应波束形成方法一实施例通过利用目标波束形成器组对双传声阵列输出的音频信号进行滤波处理，并结合空域信噪比算法和平稳噪声降噪算法对目标方向语音信号进行增强，从而降低了自适应波束形成方法的复杂度，并且能够在保证算法良好实用性和鲁棒性的前提下，实现自适应波束形成方法良好的定向收声性能。

摘要： 本申请提供交错子阵混合波束形成系统及两独立波束同时形成方法，系统包括：接收电路以及发射电路；其中，接收电路、发射电路共同包括系统阵列天线以及数字信号处理模块；系统阵列天线包括M组K个单元天线构成的子阵天线单元，每组子阵天线单元的结构相同；数字信号处理模块包括波束形成权重计算模块、接收波束形成模块以及发射波束形成模块。本申请根据两个期望波束的指向，通过改变载波频率以及设定合适的相控阵子阵模拟移相值，改变栅瓣的间距及其指向，配合子阵输出的数字加权，利用子阵的主瓣和栅瓣位置同时形成两个独立指向的最高增益波束。

摘要： 本发明涉及一种波束形成方法、系统及波束形成器，所述方法包括如下步骤：确定基本波束形成器及多个辅助波束形成器；获取观测信号向量；利用所述基本波束形成器及多个所述辅助波束形成器，对所述观测信号向量进行波束形成，获得输出阵列。本发明利用基本波束形成器及多个辅助波束形成器实现了多通道麦克风的观测信号组成的观测信号阵列的波束形成。而且本发明通过将基本波束形成器和多个辅助波束形成器进行结合以实现波束形成，相较于现有的单一波束形成器的方式，提高了阵列增益。