波束形成方法和装置制造方法及图纸

本公开提供一种波束形成方法和装置。波束形成装置将指定频率范围进行划分，以得到预定数量个频带，对每个频带的中心频率在时域施加相同的响应约束，以得到相应的时域系数，将时域系数从时域转换到频域，以得到相应的频域系数，对频域系数进行带通滤波，以便仅保留与对应中心频率点关联的系数，从而得到相应的滤波系数，将滤波系数进行合成，以得到相应的波束形成系数，利用波束形成系数进行波束形成处理。本公开对麦克风阵列的数目没有要求，并且适用于不同阵型的麦克风阵列。

Beamforming method and device

【技术实现步骤摘要】
波束形成方法和装置
本公开涉及信息处理领域，特别涉及一种波束形成方法和装置。
技术介绍
语音信号属于宽带信号，对于基于窄带信号的波束形成算法，其波束响应会随着信号频率的变化而变化。为了能够使波束响应不随信号频率的变化而变化，特别是在主瓣方向对感兴趣的频率范围保持不变，目前主要采用以下两种思路。第一种方式是利用波束形成中频率和孔径的关系，通过改变阵列的有效孔径使得不同频率对应的波束恒定不变；第一种方式是根据预定准则使得需要合成的波束与期望波束逼近。
技术实现思路
专利技术人通过研究发现，在上述的第一种方式中，阵列形状需严格满足扩展结构的要求，并且要求阵列尺寸较大，需要的阵元数目较多。在上述的第二种方式中，尽管可使用任意形状的阵列，但由于贝塞尔(Bessel)级数需要保留到十几阶才能有较好的精度，因此仍需要较多的阵元个数据。为此，本公开提供一种波束形成方案，以适用不同阵元数量的麦克风阵列。根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种波束形成方法，包括：将指定频率范围进行划分，以得到预定数量个频带；对每个频带的中心频率在时域施加相同的响应约束，以得到相应的时域系数；将所述时域系数从时域转换到频域，以得到相应的频域系数；对所述频域系数进行带通滤波，以便仅保留与对应中心频率点关联的系数，从而得到相应的滤波系数；将所述滤波系数进行合成，以得到相应的波束形成系数；利用所述波束形成系数进行波束形成处理。在一些实施例中，将所述时域系数从时域转换到频域包括：将与第m个麦克风相关联的时域系数通过补零进行扩展，以得到第m个麦克风的扩展系数，其中第m个麦克风的扩展系数为N维向量，N为频带个数，1≤m≤M，M为麦克风总数；将第m个麦克风的扩展系数从时域转换到频域，以得到第m个麦克风在相应频带的中心频率点的频域系数。在一些实施例中，对所述频域系数进行带通滤波包括：针对第m个麦克风，将除第n个频率点之外的其它频率点对应的频域系数置零，以得到第m个麦克风在第n个频率点的滤波系数，1≤n≤N。在一些实施例中，将所述滤波系数进行合成包括：将第m个麦克风在各频率点的滤波系数进行合成，以得到第m个麦克风的合成系数；将各麦克风的合成系数进行合成，以得到相应的波束形成系数。在一些实施例中，所述响应约束包括：在声波入射角θ的主瓣区域内响应为第一指定值，在声波入射角θ的旁瓣区域内响应为第二指定值，第一指定值大于第二指定值。在一些实施例中，所述第一指定值为1，所述第二指定值为0。在一些实施例中，给每个频带的中心频率在时域施加的响应约束与相应频带的中心频率、声波入射角θ和对应的时域系数相关联。根据本公开的一个或多个实施例的另一个方面，提供一种波束形成装置，包括：频带划分模块，被配置为将指定频率范围进行划分，以得到预定数量个频带；时域系数处理模块，被配置为对每个频带的中心频率在时域施加相同的响应约束，以得到相应的时域系数；转换模块，被配置为将所述时域系数从时域转换到频域，以得到相应的频域系数；滤波模块，被配置为对所述频域系数进行带通滤波，对所述频域系数进行带通滤波，以便仅保留与对应中心频率点关联的系数，从而得到相应的滤波系数；合成模块，被配置为将所述滤波系数进行合成，以得到相应的波束形成系数；波束形成处理模块，被配置为利用所述波束形成系数进行波束形成处理。在一些实施例中，转换模块被配置为将与第m个麦克风相关联的时域系数通过补零进行扩展，以得到第m个麦克风的扩展系数，其中第m个麦克风的扩展系数为N维向量，N为频带个数，1≤m≤M，M为麦克风总数；将第m个麦克风的扩展系数从时域转换到频域，以得到第m个麦克风在相应频带的中心频率点的频域系数。在一些实施例中，滤波模块被配置为针对第m个麦克风，将除第n个频率点之外的其它频率点对应的频域系数置零，以得到第m个麦克风在第n个频率点的滤波系数，1≤n≤N。在一些实施例中，合成模块被配置为将第m个麦克风在各频率点的滤波系数进行合成，以得到第m个麦克风的合成系数，将各麦克风的合成系数进行合成，以得到相应的波束形成系数。在一些实施例中，所述响应约束包括，在声波入射角θ的主瓣区域内响应为第一指定值，在声波入射角θ的旁瓣区域内响应为第二指定值，第一指定值大于第二指定值。在一些实施例中，所述第一指定值为1，所述第二指定值为0。在一些实施例中，给每个频带的中心频率在时域施加的响应约束与相应频带的中心频率、声波入射角θ和对应的时域系数相关联。根据本公开的一个或多个实施例的另一个方面，提供一种波束形成装置，包括：存储器，被配置为存储指令；处理器，耦合到存储器，处理器被配置为基于存储器存储的指令执行实现如上述任一实施例涉及的方法。根据本公开的一个或多个实施例的另一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其中，计算机可读存储介质存储有计算机指令，指令被处理器执行时实现如上述任一实施例涉及的方法。通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本公开一个实施例的波束形成方法的示例性流程图；图2为本公开一个实施例的波束形成装置的示例性框图；图3为本公开另一个实施例的波束形成装置的示例性框图；图4为本公开一个实施例的波束形成方案的示意图。具体实施方式下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。图1为本公开一个实施例的波束形成方法的示例性流程图。在一些实施例中，本实施例的方法步骤可由波束形成装置执行。在步骤101，将指定频率范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波束形成方法，包括：/n将指定频率范围进行划分，以得到预定数量个频带；/n对每个频带的中心频率在时域施加相同的响应约束，以得到相应的时域系数；/n将所述时域系数从时域转换到频域，以得到相应的频域系数；/n对所述频域系数进行带通滤波，以便仅保留与对应中心频率点关联的系数，从而得到相应的滤波系数；/n将所述滤波系数进行合成，以得到相应的波束形成系数；/n利用所述波束形成系数进行波束形成处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种波束形成方法，包括：
将指定频率范围进行划分，以得到预定数量个频带；
对每个频带的中心频率在时域施加相同的响应约束，以得到相应的时域系数；
将所述时域系数从时域转换到频域，以得到相应的频域系数；
对所述频域系数进行带通滤波，以便仅保留与对应中心频率点关联的系数，从而得到相应的滤波系数；
将所述滤波系数进行合成，以得到相应的波束形成系数；
利用所述波束形成系数进行波束形成处理。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述时域系数从时域转换到频域包括：
将与第m个麦克风相关联的时域系数通过补零进行扩展，以得到第m个麦克风的扩展系数，其中第m个麦克风的扩展系数为N维向量，N为频带个数，1≤m≤M，M为麦克风总数；
将第m个麦克风的扩展系数从时域转换到频域，以得到第m个麦克风在相应频带的中心频率点的频域系数。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，对所述频域系数进行带通滤波包括：
针对第m个麦克风，将除第n个频率点之外的其它频率点对应的频域系数置零，以得到第m个麦克风在第n个频率点的滤波系数，1≤n≤N。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，将所述滤波系数进行合成包括：
将第m个麦克风在各频率点的滤波系数进行合成，以得到第m个麦克风的合成系数；
将各麦克风的合成系数进行合成，以得到相应的波束形成系数。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，
所述响应约束包括：在声波入射角θ的主瓣区域内响应为第一指定值，在声波入射角θ的旁瓣区域内响应为第二指定值，第一指定值大于第二指定值。


6.根据权利要求5所述的方法，其中，
所述第一指定值为1，所述第二指定值为0。


7.根据权利要求5所述的方法，其中，
给每个频带的中心频率在时域施加的响应约束与相应频带的中心频率、声波入射角θ和对应的时域系数相关联。


8.一种波束形成装置，包括：
频带划分模块，被配置为将指定频率范围进行划分，以得到预定数量个频带；
时域系数处理模块，被配置为对每个频带的中心频率在时域施加相同的响应约束，以得到相应的时域系数；
转换...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿岭，陈宇，
申请(专利权)人：北京京东尚科信息技术有限公司，北京京东世纪贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11