1. 研究目的与意义
如何确定一个目标在空间中的位置,是一项具有广阔应用前景的研究,可广泛应用于社会生产、生活的各个方面。
比如对机械故障进行定位,可以保障设备安全可靠和高效地运行;对失踪人员进行定位,可以快速地搜索和确保人身安全;对灾害地点进行定位,可以最大限度降低损失甚至消除影响。
由此可见,目标定位无论是在生产还是生活中,都具有非常重要的作用。
2. 国内外研究现状分析
传统的简单波束形成器中,权值取决于各阵元上信号的相位延迟,而相位延迟又与时延和声源到达延迟有关,所以又称为时延求和波束形成器。
后来出现的一些更复杂的波束形成系统中,在进行时间校正的同时还对信号进行了滤波处理,根据不同的滤波器形成了不同的算法。
其中最典型的就是相位变换加权的可控响应功率(steered response power phase-transform weighed, srp-phat)算法,该算法已经成为当前最流行的定位算法之一。
3. 研究的基本内容与计划
为了提高该方法下目标定位的准确性,本课题基于目标信号的特性,对阵列信号进行分析处理,研究波束形成算法,提出改进方案以提高其抵抗噪声和抗干扰的能力,主要内容包括:(1)阵列信号的采集和预处理,包括分帧、加窗、端点检测等。
(2)采用傅里叶变换将阵列信号由时域转换至频域。
(3)在频域中计算各频点的信噪比,筛选出被噪声污染较小的频点用于波束形成。
4. 研究创新点
基于最大输出功率的可控波束形成技术的基本思想是将各阵元采集到的信号进行加权求和形成波束,接着通过搜索声源位置来引导波束,修改权值使得传声器阵列的输出信号功率达到最大,波束输出功率最大的点就是声源所在的位置。
该方法简单易实现,但是噪声和干扰会导致该方法性能的降低,无法提取出目标信号的位置信息。
本课题基于目标信号的特性,对阵列信号进行分析处理,研究波束形成算法,提出改进方案以提高其抵抗噪声和抗干扰的能力。
