麦克风失配误差对线阵宽带波束形成器稳健性能的影响分析

摘要

宽带波束形成器是阵列信号处理领域中一个重要的研究方向,并在诸如雷达、声纳、视频会议、助听器和车载声讯装置等领域具有广泛应用。在实际应用中,通常不可避免的会存在麦克风失配误差,如麦克风增益误差、相位误差和位置安装误差等。这些失配误差将导致经典的宽带波束形成器性能下降。因此,针对麦克风失配误差的稳健波束形成器设计具有重要意义。虽然人们已经设计出许多具有良好性能的稳健宽带波束形成器,但是,目前针对麦克风失配误差对宽带波束形成器性能的影响的理论分析和研究还不够完善。针对这一问题,本文利用统计分析的方法对存在麦克风失配误差的情况,较深入地分析了包括远场和近场两种情况下的麦克风线阵宽带波束形成器的稳健性能。主要工作概括如下:
　　1.对于远场麦克风线阵宽带波束形成器,分别讨论了存在麦克风增益相位误差和麦克风位置误差情况下,失配误差对波束形成器稳健性能的影响。根据麦克风失配误差的统计特性,推导出不同失配误差下的远场宽带波束响应偏差和方差公式,指出麦克风失配误差均值和方差、入射方向和声速对远场宽带波束形成器稳健性能的影响,并比较不同麦克风失配误差对波束形成器稳健性能影响的差异。通过仿真实验,我们验证了理论分析的正确性。
　　2.对于近场宽带波束形成器,主要研究了麦克风增益相位误差和麦克风位置误差对近场麦克风线阵宽带波束形成器的波束响应偏差和方差的影响。在不同失配误差情况下,根据推导的近场宽带波束响应偏差和方差的表达公式,总结出失配误差均值、方差,声源位置以及声速对近场宽带波束形成器偏差和方差的影响,讨论了不同失配误差情况对近场宽带波束形成器稳健性能影响的差异,最后通过仿真实验证明了理论结论的正确性。
　　本文的研究成果揭示了影响宽带波束形成器稳健性能的一些因素及其规律,深入地认识了宽带波束形成器的稳健性能。同时,本文所提出的理论结论对实际应用中的宽带波束形成器稳健设计具有重要的参考价值。

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容与结构安排

第二章 宽带波束形成器设计基础

2.1 波束形成的概念

2.2 线阵宽带波束形成数学模型

2.3 典型宽带波束形成器设计方法

2.4 本章小结

第三章 失配误差对麦克风线阵稳健性能影响分析——远场宽带波束形成器

3.1 存在麦克风失配误差的数学模型

3.2 远场波束响应偏差分析

3.3 远场波束响应方差分析

3.4 仿真实验

3.5 本章小结

第四章 失配误差对麦克风线阵稳健性能影响分析——近场宽带波束形成器

4.1存在麦克风失配误差的数学模型

4.2 近场波束响应偏差分析

4.3 近场波束响应方差分析

4.4 仿真实验

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文贡献

5.2 工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文