[發明專利]麥克風陣列波束成形的方法、裝置和計算機設備

有效

• 申請號: 202010322791.5
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111540371B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 陳俊彬;王廣新;楊漢丹
• 申請（專利權）人: 深圳市友杰智新科技有限公司
• 主分類號: G10L21/0216
• 分類號: G10L21/0216;G10L21/0208
• 代理公司: 深圳市明日今典知識產權代理事務所(普通合伙) 44343
• 代理人: 王杰輝

1.一種麥克風陣列波束成形的方法，其特征在于，所述麥克風陣列包括M個均勻分布在同一圓環上的麥克風，M＝2n，n＝2,3,4…,且麥克風陣列的孔徑c為聲速，f為信號最高頻率，方法包括：

接收音頻輸入信號，并根據聲源定位確定目標方向，其中，所述目標方向為任意角度的方向；

通過指定運算方式將所述音頻輸入信號，在所述目標方向上生成指定波束，其中，所述指定運算方式由矩陣C推導得到，所述矩陣C的表達式為：

b為正實數，δ為非負數；

在距離所述目標方向指定角度范圍內，生成所述指定波束對應的修正波束；

利用自適應濾波器將所述修正波束與所述指定波束對消，得到所述目標方向的波束輸出；

向所述目標方向輸出所述波束輸出。

2.根據權利要求1所述的麥克風陣列波束成形的方法，其特征在于，所述通過指定運算方式將所述音頻輸入信號，在所述目標方向上生成指定波束的步驟，包括：

賦值矩陣C中的δ＝0；

通過W₁(k)＝a(k,ψ)C得到第一空域濾波系數，其中，所述W₁(k)為所述第一空域濾波系數，a(k,ψ)為指向角度為ψ的導向矢量，k為頻率索引，且k＝1,2,...,K，K為FFT變換的點數；

通過Y₁(k)＝X(k)W₁^H(k)在所述目標方向上生成所述指定波束，其中，X(k)是所述音頻輸入的頻域信號，W₁^H(k)是所述第一空域濾波系數W₁(k)的共軛轉置。

3.根據權利要求1所述的麥克風陣列波束成形的方法，其特征在于，在距離所述目標方向指定角度范圍內，生成所述指定波束對應的修正波束的步驟，包括：

確定與所述目標方向相差180度的指定方向；

以所述指定方向為中心，以遠離所述指定方向產生的偏角范圍為界限，確定所述指定角度范圍；

在所述指定角度范圍內生成DMA波束，作為所述指定波束對應的修正波束。

4.根據權利要求3所述的麥克風陣列波束成形的方法，其特征在于，所述在所述指定角度范圍內生成DMA波束，作為所述指定波束對應的修正波束的步驟，包括：

獲取所述麥克風陣列中所有麥克風之間的孔徑；

篩選麥克風之間的孔徑符合的指定麥克風，其中，所述指定麥克風的數量M`為大于或等于二的正整數，c為聲速，f為信號最高頻率；

通過所述指定麥克風生成所述DMA波束。

5.根據權利要求4所述的麥克風陣列波束成形的方法，其特征在于，所述指定麥克風為兩個，所述通過所述指定麥克風生成所述DMA波束的步驟，包括：

判斷所述麥克風陣列中所有麥克風之間的孔徑是否均滿足

若是，則選擇端射方向上距離所述目標方向最近的兩個麥克風，作為所述指定麥克風；

獲取兩個所述指定麥克風端射方向的導向矢量，并組成導向矢量矩陣D(k)，其中，所述θ₁，θ₂是兩個所述指定麥克風的端射方向，d(k,θ₁)為指向θ₁的導向矢量，d(k,θ₂)為指向θ₂的導向矢量；

根據所述導向矢量矩陣D(k),依據計算公式W₂(k)＝D(k)^-1β，得到第二空域濾波系數，其中，W₂(k)為所述第二空域濾波系數，·^-1為矩陣取逆，β為導向切換系數，若θ₁相比θ₂靠近所述目標方向，若θ₂相比θ₁靠近所述目標方向，

通過生成所述DMA波束。