麥克風陣列在語音信號處理中扮演著重要角色,麥克風陣列的波束形成設計可以轉化為一個半無限規(guī)劃問題,其中有限脈沖響應(FIR)濾波器的系數向量是決策變量,目標函數是實際頻率響應函數擬合到一個給定的目標頻率響應函數.對它的求解需要離散化方法,然而隨著離散點和濾波器長度的增長,這個問題將越發(fā)復雜.最優(yōu)解的求解將變得非常困難.本文,提出了一種快速的窗函數方法對波束形成設計問題進行實時求解.本文研究的主要內容如下:第一部分為緒論,本章分別介紹了信號處理的原理和有限脈沖響應(FIR)濾波器的基本原理.然后介紹麥克風陣列的近場模型和遠場模型.對波束形成問題具體的一些準則包括均方誤差準則、最大誤差準則、信噪比準則加以描述.第二部分考慮了近場及遠場的麥克風陣列波束形成設計問題.首先是近場和遠場麥克風陣列波束形成設計問題的建立,接下來,通過求解濾波器長度趨向于無窮時的極限值來得到最優(yōu)目標函數值的下確界,并建立一系列特定的優(yōu)化問題求解最優(yōu)目標函數值的下確界,也即是性能極限值.最后通過兩個數值例子驗證此結論的正確性.第三部分考慮到了麥克風陣列的實時設計,提出了通過使用窗函數的方法來設計濾波器.首先,我們求出最佳頻率響應函數,接著可以直接計算出最佳頻率響應向量的無限長度系數向量.然后通過窗函數建立了一個極小極大的問題,快速求解得到FIR濾波器系數向量.由于吉布斯現象的存在,導致在頻率的不連續(xù)點處會引起震蕩,因此我們把系數做了一定的修正.最后通過四個數值例子驗證了窗函數法的運算效率和有效性.第四部分主要是對本文的研究進行總結并對后續(xù)的研究工作作出展望.
【學位單位】：重慶師范大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TN641;TN713;O224
【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 數字信號處理的基本原理
        1.2.1 數字信號處理流程
        1.2.2 FIR濾波器的原理
    1.3 麥克風陣列優(yōu)化設計原理
        1.3.1 遠場模型和近場模型
        1.3.2 設計FIR濾波器的最優(yōu)化方法
2 最優(yōu)解的性能分析
    2.1 遠場麥克風陣列優(yōu)化設計的性能分析
        2.1.1 遠場麥克風波束形成設計問題
        2.1.2 最優(yōu)解的性能分析
        2.1.3 數值例子
    2.2 近場麥克風陣列優(yōu)化設計的性能分析
        2.2.1 近場麥克風波束形成設計問題
        2.2.2 最優(yōu)解的性能分析
        2.2.3 數值例子
3 窗函數法設計波束形成器
    3.1 窗函數
    3.2 遠場麥克風陣列波束形成設計問題的窗函數方法
        3.2.1 系數的修正
    3.3 數值例子
    3.4 近場麥克風陣列波束形成設計問題的窗函數法
    3.5 數值例子
4 結論及展望
參考文獻
附錄A:作者攻讀碩士學位期間發(fā)表論文及科研情況
致謝

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 劉祥樓;王曉東;劉昭廷;劉瑞男;;基于半球型麥克風陣列的點聲源定位系統智能檢測前端設計與實現[J];電子設計工程;2017年05期

2 吳濤;王冬霞;郭慶龍;程宗明;;基于球麥克風陣列的語音增強方法[J];遼寧工業(yè)大學學報(自然科學版);2011年06期

3 林志斌;徐柏齡;;基于球麥克風陣列的三維空間多聲源定位(英文)[J];南京大學學報(自然科學版);2006年04期

4 王汀洲;朱夢堯;吳修坤;;基于麥克風陣列的不一致性的校正[J];復旦學報(自然科學版);2018年03期

5 張奕;孟書杰;;針對頭佩式麥克風陣列的聲源定位算法研究[J];計算機工程與應用;2015年24期

6 薛志虎;李曉東;;正則化方法在相位麥克風陣列技術中的應用研究[J];工程熱物理學報;2013年01期

7 黃穎;;基于麥克風陣列的便攜式設備應用方案[J];硅谷;2012年02期

8 蔣婷;劉建平;張一聞;;基于多麥克風陣列的槍聲定位算法研究[J];計算機應用與軟件;2012年12期

9 穆瑞林;燕翔;聞思夢;衣繼釗;;聲像定位微型麥克風陣列的研究[J];中國傳媒大學學報(自然科學版);2018年06期

10 蔡衛(wèi)平;黃印君;陸澤櫞;;基于分布式麥克風陣列的聲源定位算法[J];計算機應用與軟件;2014年05期

相關博士學位論文 前7條

1 居太亮;基于麥克風陣列的聲源定位算法研究[D];電子科技大學;2006年

2 林靜然;基于麥克風陣列的語音增強算法研究[D];電子科技大學;2007年

3 束長干;基于麥克風陣列的室內聲學定位關鍵技術研究[D];北京郵電大學;2016年

4 崔瑋瑋;基于麥克風陣列的聲源定位與語音增強方法研究[D];清華大學;2009年

5 張麗艷;復雜環(huán)境下麥克風陣列語音增強方法研究[D];大連理工大學;2009年

6 張奕;復雜聲學環(huán)境下的麥克風陣列語音定位研究[D];大連理工大學;2009年

7 張尚斌;列車軸承軌邊聲學診斷中故障聲譜識別的時變陣列分析技術研究[D];中國科學技術大學;2017年

相關碩士學位論文 前10條

1 寧培培;基于麥克風陣列的機械故障診斷研究[D];電子科技大學;2019年

2 覃虹菱;基于聲學脈沖響應的麥克風陣列室內幾何重構關鍵技術研究[D];桂林電子科技大學;2019年

3 王曉雪;麥克風陣列的語音增強算法研究[D];杭州電子科技大學;2019年

4 王義圓;基于麥克風陣列的目標探測與信號增強技術研究[D];電子科技大學;2019年

5 王賢祥;麥克風陣列廣義旁瓣消除及后置濾波算法研究[D];重慶郵電大學;2018年

6 李丹;麥克風陣列波束形成設計問題的窗函數方法[D];重慶師范大學;2019年

7 肖梅;寬帶波束形成問題的光滑過渡帶設計[D];重慶師范大學;2019年

8 譚小芬;寬頻波束形成設計的活動約束點逼近方法[D];重慶師范大學;2019年

9 李劍汶;面向人機交互的麥克風陣列語音增強及系統實現[D];廈門大學;2018年

10 鄧承韻;基于麥克風陣列的語音分離算法研究[D];北京郵電大學;2019年

本文編號：2863815