利用阵元异振幅优化超声传感器阵列的指向性能

超声传感器阵列是提高超声指向性性能的重要手段,本文提出利用阵列中阵元发射不同振幅超声波的方法进一步改善发射阵列的指向性性能。通过与常规阵元同振幅发射模式的指向性进行模拟和实验比较,结果表明该方法在超声阵列阵元分布形式完全相同的情况下,获得的超声波波束不但能保证主瓣尖锐的指向性,而且能有效的抑制旁瓣数量和旁瓣级,避免能量分散,提高超声发射效率。     

麦克风阵列语音增强的研究

文章介绍了各种基本的麦克风阵列语音增强算法,对其消噪性能进行了系统地分析,并以实测数据进行了测试。并介绍了基于稳健波束形成器、近场超定向波束形成器、广义奇异值分解和传输函数广义旁瓣相消器等结构的麦克风阵列语音增强的基本原理,总结了各种算法的特点及其所适用的声学环境特性。     

圆形平面麦克风阵列构型的优化设计方法

提出利用遗传算法来优化设计圆形麦克风阵列构型。构造了兼顾主瓣宽度和最大旁瓣增益的目标函数,使得两者之间有着较好折中。考虑到实用性,将圆形面板划分为1 cm×1 cm的方格,坐标只能在方格中心取值,确保优化阵列构型是可实现的。设计了选择、交叉和变异等操作的解决方案,保证整个算法可行。仿真结果表明:优化算法可以得到合适的阵列构型,相对于规则型阵列,这种优化阵列构型在主瓣宽度和最大旁瓣增益控制方面有着明显优势。     

基于多麦克风阵列的枪声定位算法研究

针对战场狙击手威胁日益增加的严峻现实,提出一种基于多麦克风阵列的枪声定位算法,利用空间上随意摆放的多个正四面体麦克风阵列,对爆破波到达各阵列阵元的时延差进行双加权最小二乘算法,对枪声位置进行初步估计,并用一致性算法对多个定位结果进行数据融合。该方法克服了TDOA定位算法无法剔除多径效应引起的错误时延估计的缺点。通过仿真证明算法具有较高的精度,且增大了测量范围。     

基于辅助阵元的阵列误差有源校正算法

阵列互耦、幅相误差和阵元位置误差的综合影响会严重影响超分辨率算法的性能,为此,针对上述3种阵列误差的综合影响,给出了一类基于辅助阵元的有源校正算法.首先,将3种阵列误差的综合影响等效为一种依赖方位变化的幅相误差,并通过一种基于辅助阵元的自校正方法得到了关于3种阵列误差的非线性最小二乘优化模型;然后,针对阵列误差矩阵可能出现的不同模型,给出了相应的求解算法;接着,针对算法的参数估计唯一性给出了较为细致的分析,并对算法做了进一步改进;最后,通过仿真实验验证了新算法的有效性.     

基于声源阵列的空间麦克风定位方法研究

针对当前麦克风位置估计方法出现较少且只对平面的麦克风阵列进行位置估计的问题,提出了一种基于声源阵列的空间麦克风定位方法。该方法将四个声源按照正四面体形式排列,在利用其对称性保证定位全向性的同时,根据时延估计的测距方法计算麦克风与各个声源之间的距离,之后根据几何关系确定麦克风位置坐标,实现在线的基于声源阵列的空间麦克风位置估计。通过进行MATLAB仿真实验,验证了该方法的可行性和有效性。     

基于麦克风阵列的声源定位系统设计

从系统的角度对真实声场环境下基于到达时间差的声源定位算法进行了研究,搭建了基于麦克风阵列的声源定位系统,将LabVIEW应用于声源定位软件的开发,方便地完成信号的采集与处理,运用广义互相关函数法进行时延估计,结合平面四元十字阵模型建立方程组实现定位。该系统人机界面友好,具有较强的数据分析和处理能力,能及时跟踪声源的位置变化。     

基于麦克风阵列的语音增强算法研究

语音通信为最普通的一种通信模式,在我们的日常生活中发挥着极为关键的效果.然而,在客观场景内,声音势必会因噪音而产生影响.此类噪声与干扰不但会影响声音的可知性,还使声音处理系统的性能急剧恶化.但是,在现实环境中,声音受到噪音和干扰是不可避免的.这些噪声和干扰不仅影响声音的可知性,还使声音处理系统的性能急剧恶化.麦克风阵列语音增强为语音增强中最普遍的一种模式.文章具体讲解了几类比较普遍的麦克风阵列增强算法以及语音扩展算法的仿真处理结果,语音扩展算法可以从噪音声音中尽可能地提取清晰的声音,从而提高语音质量和主观舒适性.     

改进的阵列幅相差和阵元位置误差自校正算法

基于信号子空间拟合算法的代价函数,提出了一种改进的阵列幅相差和阵元位置误差自校正算法,该算法采用分步迭代的方式,可在阵列存在幅相差和阵元位置误差的情况下,估计出信源的波达方向(DOA)、阵列幅相差和阵元位置误差.文中还给出了参数估计惟一性的必要条件.计算机仿真结果验证了该算法的有效性.     

利用麦克风阵列的管道主动噪声控制方法

空调通风管道在运行时, 内部出现的低频噪声很难通过包裹消音材料等被动式降噪方法消除. 而在部署主动噪声控制时, 会出现声反馈现象, 影响降噪性能甚至造成控制系统的响应发散. 针对这种声反馈现象, 本文在分析其产生原因的基础上, 将麦克风阵列作为前馈, 对Duvall-Frost结构的线性约束最小方差波束成形算法加入预调向,提出了利用麦克风阵列的管道主动噪声控制方法, 实现单方向拾取来自管道上游的噪声信号, 避免声反馈带来的影响. 并利用滤波器x最小均方误差(FxLMS) 算法作为自适应控制算法, 针对4种典型低频噪声, 在真实管道环境下进行主动降噪实验. 实验结果表明, 相比不使用麦克风阵列的情况, 本文提出的主动噪声控制方法能达到明显的降噪性能, 且在稳定性方面取得较好结果.     

麦克风阵列语音增强技术及其应用

本文简要叙述了应用麦克风阵列进行语音增强的原理及方法。且由于麦克风阵列在实际语音处理时具有良好的拾取语音能力及噪声鲁棒性,本文将介绍该技术在车载系统环境、机器人语音识别、大型场所的记录会议、助听装置及声源定位等系统中的应用。     

一种近场麦克风阵列后滤波语音增强方法

介绍了一种用于近场麦克风阵列后滤波语音增强的方法,避免了现有的利用自功率谱密度和互功率谱密度的Zelinski和McCowan后滤波器中噪声功率谱过估计的问题,并加入了近场传播的幅度衰减补偿和相位延迟补偿。使用卡内基梅隆大学提供的多麦克风语音数据以及使用Habets E A P提出的生成阵列散射噪声的方法进行的仿真实验,证明了改进的方法在语音质量客观评估量方面优于Zelinski后滤波法和McCowan后滤波法。     

针对头佩式麦克风阵列的声源定位算法研究

头佩式麦克风阵列在单兵便携反狙击声探测定位系统和机器人声定位系统中具有实际的应用价值。一般的声源定位方法是基于无遮挡的线性或非线性麦克风阵列。采用头佩式麦克风阵列,考虑到背向声源麦克风的低频声波由于头盔遮挡而发生的衍射作用,针对低频波段的声音信号进行定位算法的设计和研究。该算法利用低频声波的绕射路径计算时延,采用联合可控功率响应（SRP-PHAT）框架进行时延补偿搜索定位。实验表明,相比于普通的无遮挡定位算法,基于绕射路径的头佩式麦克风阵列定位方法通过综合利用背向声源的麦克风数据,明显地提高了定位的精度,这种精度的提升在选择1 kHz以内的信号频率窗口时达到最佳效果。     

Towards the development of a portable device for the monitoring of gaseous toxic industrial chemicals based on a chemical sensor array

The ability of chemical sensor array (CSA) technology to identify multiple gaseous analytes and differentiate between various analyte concentrations has been documented. To date, CSA response was monitored using a flatbed scanner driven by a personal computer. While this system is suitable for use in a laboratory setting it is not suitable for use in the field for environmental monitoring. We describe herein progress made towards the development of a rapid, inexpensive, portable, battery-operated, handheld device based on CSA technology for the detection of toxic industrial compounds (TICs). This prototype successfully differentiates between four TICs at both permissible exposure limit (PEL) and immediately dangerous to life and health (IDLH) concentrations, and three interferent gases, in less than 2 min.     

Robustness analysis of nearfield subband beamformers in the presence of microphone gain and phase errors

Subband beamforming has found many applications in microphone array processing field, due to its advantages over the fullband counterpart. In this paper, the performance of nearfield subband beamformers for arbitrary arrays in the presence of microphone gain and phase errors is studied from the perspective of statistical analysis. Through the bias and variance analysis of array response, some insightful properties on the robustness of nearfield subband beamformers have been derived. It is shown that the robustness of nearfield subband beamformers is dependent on the source-to-array distance, i.e., the robustness will deteriorate when the source is close to microphone arrays. Moreover, the variation in sound speed, i.e., the temperature in homogeneous environments, has little effect on the robustness performance of subband beamformers. The theoretical results are further verified by several numerical examples on nearfield subband beamformers.     

智能太阳翼有限元建模与振动控制研究

采用空间梁单元和矩形层板单元建立了表面粘贴压电片太阳翼的机电耦合有限元模型．其中,太阳翼与星体之间的连接架、太阳翼基板间连接铰链按空间梁单元处理;不含压电片的太阳翼基板按普通层板单元处理,而含有压电片的基板按压电层板单元处理．推导了多点约束关系式处理空间梁单元和板单元公共节点自由度不协调的问题．利用速度负反馈和线性二次最优调节器设计控制系统,编制有限元分析程序,进行了动力学特性计算和振动控制数值仿真．结果表明,压电传感／作动器的引入对太阳翼振动频率具有重要影响;利用压电传感／作动器和最优控制系统能够有效抑制太阳翼的振动．     

A sensor array optimization method for electronic noses with sub-arrays

Sensor array configuration needs to be optimized in developing an application-specific instrument of electronic noses. Currently, sensor array optimization is commonly done by feature selection techniques. These methods could solve how to optimize a sensor array. However, they could not figure out what are the unique functions that each sensor plays in the optimized sensor array. The method proposed in this paper could solve this problem by sensor clustering and dividing the whole sample classification mission into several small recognition tasks. A measurement with a six Taguchi Gas Sensors (TGS sensor hereinafter) sensors array to classify 11 gas sorts was used in the data validation. The sensor array was optimized to three sensors with the proposed method. Each sensor in the optimized array had unique functions to solve different recognition tasks. TGS2600 had the unique functions to discriminate butanone and acetaldehyde. TGS2602 had the unique functions to discriminate benzene and cyclohexane, methanol and ethanol. TGS813 had the unique functions to discriminate cyclohexane and pentane. The combination of TGS2600 and TGS2602 had the unique functions to discriminate acetone and butanone, acetone and acetaldehyde. The proposed method might be a new generation of sensor array optimization methods.     

改进的混合下降法在麦克风阵列设计中的应用

在波束形成器设计中,由于麦克风阵列定位优化过程中的非凸性问题,传统的局部搜索技术可能不会产生最优的结果。为了解决这一问题,提出了一种联合遗传算法和梯度方法的混合下降法。通过使用梯度方法在启动点附近迅速找到最优解决方案,同时利用遗传算法避免了局部最小化,从而促进寻找更好的波束形成器设计的最优位置。实验结果表明,与其他几种常用的定位方法相比,使用混合下降方法确定的位置所设计出的波束形成器性能更好。