一种波束形成方法、系统及波束形成器技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术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。而且本发明专利技术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。提高了阵列增益。提高了阵列增益。

【技术实现步骤摘要】
一种波束形成方法、系统及波束形成器


[0001]本专利技术涉及信号处理
，特别是涉及一种波束形成方法、系统及波束形成器。

技术介绍

[0002]对于多通道麦克风输出的观测信号，需要对其进行波束形成。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种波束形成方法、系统及波束形成器，以实现对多通道麦克风输出的观测信号进行波束形成。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种波束形成方法，所述方法包括如下步骤：
[0006]确定基本波束形成器及多个辅助波束形成器；
[0007]获取观测信号向量；
[0008]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。
[0009]可选的，所述确定基本波束形成器及多个辅助波束形成器，具体包括：
[0010]利用公式Z
B
(f，t)＝w
BH
(f，t)y(f，t)，优化w
B
(f，t)，使w
B
(f，t)满足超指向波束形成器性能要求，获得基本波束形成器w
B
(f，t)；其中，Z
B
(f，t)表示利用基本波束形成器w
B
(f，t)对观测信号向量进行波束形成获得的输出阵列；y(f，t)表示观测信号向量，f表示频率变量，t表示时间变量；
[0011]利用公式Z0(f，t)＝w
0H
(f，t)y(f，t)，优化w0(f，t)，使w0(f，t)满足延迟求和波束形成器性能要求，获得第0个辅助波束形成器w0(f，t)；其中，Z0(f，t)表示利用第0个辅助波束形成器w0(f，t)对观测信号向量进行波束形成获得的输出阵列；
[0012]利用公式Z1(f，t)＝w
1H
(f，t)y(f，t)，优化w1(f，t)，使w1(f，t)满足超指向波束形成器性能要求，获得第1个辅助波束形成器w1(f，t)；Z1(f，t)表示利用第1个辅助波束形成器w1(f，t)对观测信号向量进行波束形成获得的输出阵列；
[0013]利用公式w
j
(f，t)＝1/Mi
j
，确定第j个辅助波束形成器w
j
(f，t)；
[0014]其中，M表示用于获取观测信号向量的麦克风的通道的数量，i
j
表示单位矩阵的第j列。
[0015]可选的，所述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，具体包括：
[0016]利用所述基本波束形成器及多个所述辅助波束形成器，采用如下公式对所述观测信号向量进行波束形成，获得输出阵列；
[0017][0018]其中，Z(f，t)表示利用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的输出阵列，J表示除了第0个辅助波束形成器和第1个辅助波束形成器之外的其他辅助波束形成器的数量，Φ(f，t)表示M
×
M的协方差矩阵，上角标H表示转置。
[0019]一种波束形成系统，所述系统：
[0020]波束形成器确定模块，用于确定基本波束形成器及多个辅助波束形成器；
[0021]观测信号向量获取模块，用于获取观测信号向量；
[0022]波束形成模块，用于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。
[0023]可选的，所述波束形成器确定模块，具体包括：
[0024]基本波束形成器确定子模块，用于利用公式Z
B
(f，t)＝w
BH
(f，t)y(f，t)，优化w
B
(f，t)，使w
B
(f，t)满足超指向波束形成器性能要求，获得基本波束形成器w
B
(f，t)；其中，Z
B
(f，t)表示利用基本波束形成器w
B
(f，t)对观测信号向量进行波束形成获得的输出阵列；y(f，t)表示观测信号向量，f表示频率变量，t表示时间变量；
[0025]第0个辅助波束形成器确定子模块，用于利用公式Z0(f，t)＝w
0H
(f，t)y(f，t)，优化w0(f，t)，使w0(f，t)满足延迟求和波束形成器性能要求，获得第0个辅助波束形成器w0(f，t)；其中，Z0(f，t)表示利用第0个辅助波束形成器w0(f，t)对观测信号向量进行波束形成获得的输出阵列；
[0026]第1个辅助波束形成器确定子模块，用于利用公式Z1(f，t)＝w
1H
(f，t)y(f，t)，优化w1(f，t)，使w1(f，t)满足超指向波束形成器性能要求，获得第1个辅助波束形成器w1(f，t)；Z1(f，t)表示利用第1个辅助波束形成器w1(f，t)对观测信号向量进行波束形成获得的输出阵列；
[0027]第j个辅助波束形成器确定子模块，用于利用公式w
j
(f，t)＝1/Mi
j
，确定第j个辅助波束形成器w
j
(f，t)；
[0028]其中，M表示用于获取观测信号向量的麦克风的通道的数量，i
j
表示单位矩阵的第j列。
[0029]可选的，所述波束形成模块，具体包括：
[0030]波束形成子模块，用于利用所述基本波束形成器及多个所述辅助波束形成器，采用如下公式对所述观测信号向量进行波束形成，获得输出阵列；
[0031][0032]其中，Z(f，t)表示利用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的输出阵列，J表示除了第0个辅助波束形成器和第1个辅助波束形成器之外的其他辅助波束形成器的数量，Φ(f，t)表示M
×
M的协方差矩阵，上角标H表示转置。
[0033]一种波束形成器，所述波束形成器包括基本波束形成器及多个辅助波束形成器。
[0034]可选的，所述波束形成器为：
[0035][0036]其中，w(f，t)表示波束形成器，w
B
(f，t)表示基本波束形成器，w0(f，t)表示第0个辅助波束形成器，w1(f，t)表示第1个辅助波束形成器，w
j
(f，t)表示第j个辅助波束形成器，J表示除了第0个辅助波束形成器和第1个辅助波束形成器之外的其他辅助波束形成器的数量，Φ(f，t)表示M
×
M的协方差矩阵，上角标H表示转置，f表示频率变量，t表示时间变量。
[0037]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0038]本专利技术公开一种波束形成方法、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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种波束形成方法，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的波束形成方法，其特征在于，所述确定基本波束形成器及多个辅助波束形成器，具体包括：利用公式Z
B
(f，t)＝w
BH
(f，t)y(f，t)，优化w
B
(f，t)，使w
B
(f，t)满足超指向波束形成器性能要求，获得基本波束形成器w
B
(f，t)；其中，Z
B
(f，t)表示利用基本波束形成器w
B
(f，t)对观测信号向量进行波束形成获得的输出阵列，y(f，t)表示观测信号向量，f表示频率变量，t表示时间变量；利用公式Z0(f，t)＝w
0H
(f，t)y(f，t)，优化w0(f，t)，使w0(f，t)满足延迟求和波束形成器性能要求，获得第0个辅助波束形成器w0(f，t)；其中，Z0(f，t)表示利用第0个辅助波束形成器w0(f，t)对观测信号向量进行波束形成获得的输出阵列；利用公式Z1(f，t)＝w
1H
(f，t)y(f，t)，优化w1(f，t)，使w1(f，t)满足超指向波束形成器性能要求，获得第1个辅助波束形成器w1(f，t)；Z1(f，t)表示利用第1个辅助波束形成器w1(f，t)对观测信号向量进行波束形成获得的输出阵列；利用公式w
j
(f，t)＝1/Mi
j
，确定第j个辅助波束形成器w
j
(f，t)；其中，M表示用于获取观测信号向量的麦克风的通道的数量，i
j
表示单位矩阵的第j列。3.根据权利要求2所述的波束形成方法，其特征在于，所述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，具体包括：利用所述基本波束形成器及多个所述辅助波束形成器，采用如下公式对所述观测信号向量进行波束形成，获得输出阵列；其中，Z(f，t)表示利用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的输出阵列，J表示除了第0个辅助波束形成器和第1个辅助波束形成器之外的其他辅助波束形成器的数量，Φ(f，t)表示M
×
M的协方差矩阵，上角标H表示转置。4.一种波束形成系统，其特征在于，所述系统：波束形成器确定模块，用于确定基本波束形成器及多个辅助波束形成器；观测信号向量获取模块，用于获取观测信号向量；波束形成模块，用于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。5.根据权利要求4所述的波束形成系统，其特征在于，所述波束形成器确定模块，具体包括：基本波束形成器确定子...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘超，陈景东，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：