[發明專利]基于廣義極小極大凹罰函數的聲場重構方法

有效

• 申請號: 201711087549.9
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN108012214B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 陳克安;胥健
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H04R1/26
• 分類號: H04R1/26;H04S7/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 常威威

1.一種基于廣義極小極大凹罰函數的聲場重構方法，其特征在于步驟如下：

步驟一：在自由空間中任意高度的水平面上選擇一塊區域，作為待重構的二維區域A，揚聲器陣列均勻布置在區域A的邊界上，傳聲器陣列位于區域A內，分別得到每個揚聲器和傳聲器的位置矢量；所述的揚聲器陣列包含L個揚聲器，所述的傳聲器陣列包含M個傳聲器；揚聲器的位置矢量表示為r_l，l為揚聲器序號，l＝1,2,…,L；傳聲器的位置矢量表示為r_m，m為傳聲器序號，m＝1,2,…,M；

步驟二：測量期望聲場在傳聲器位置處的聲壓，得到期望聲場聲壓向量d(ω)＝[d₁(ω),d₂(ω),…,d_M(ω)]，其中，d表示期望聲場聲壓向量，d_i(ω)表示第i個傳聲器位置處的期望聲場聲壓，i＝1,2,…,M；ω表示圓頻率；

步驟三：利用計算得到傳聲器到揚聲器之間的聲傳遞函數矩陣G，其中，c是聲速，j為虛數單位，||·||₂表示₂范數；

步驟四：按照構造GMC目標函數J_GMC，其中，s是重構揚聲器幅度向量，||·||₁表示l₁范數，λ是稀疏度調節參數，0＜λ≤||G^Hd||_∞；是廣義Huber函數，其中，為中間變量，表示L維復數空間，是參數矩陣，0.5≤γ≤0.8；

步驟五：利用鄰近點算法求解最小化問題得到揚聲器幅度向量s；

步驟六：利用p＝Gs計算得到傳聲器處的重構聲場聲壓向量p。

2.如權利要求1所述的一種基于廣義極小極大凹罰函數的聲場重構方法，其特征在于：所述的利用鄰近點算法求解最小化問題的具體過程如下：

步驟1：參數初始化，令s＝0，v＝0，η＝max{1,γ/(1-γ)}||G^HG||₂，0＜μ＜2/η；

步驟2：分別按照w＝s-μG^H{G[s+γ(v-s)]-d}和u＝v-μγG^HG(v-s)計算中間參量w和u；

步驟3：分別按照s＝soft(w,μλ)和v＝soft(u,μλ)更新s和v；其中，soft(·,·)表示軟閾值函數；

步驟4：若達到最大迭代次數K，則s即為最終的揚聲器幅度向量；否則，重復步驟2-3；K的取值范圍為5000～10000。

3.如權利要求1或2所述的一種基于廣義極小極大凹罰函數的聲場重構方法，其特征在于：所述的稀疏度調節參數λ采用交叉驗證方法確定，具體過程如下：

步驟1：將向量d任意劃分為N_g個非重疊的子集，即一般N_g取值為2、3或4；

步驟2：在區間[0,||G^Hd||_∞]上均勻選擇N個值作為λ的可能值，即其中||·||_∞表示取向量元素的最大絕對值，N的取值范圍為1000～3000；

步驟3：按照計算得到第g個子集的誤差

其中，s^(-g)為λ＝λ_n、d＝d^(-g)、G＝G^(-g)時利用鄰近點算法求解最小化問題得到的解；d^(g)表示d的第g個子集，G^(g)為G中與第g個子集d^(g)對應的列組成的矩陣，d^(-g)表示d刪除d^(g)后得到的向量，G^(-g)表示G刪除G^(g)后得到的矩陣；

步驟4：按照計算得到λ_n對應的誤差E_n；

步驟5：按照λ＝λ_n′確定最終參數λ，其中