1基于波束形成的DOA估計算法 11.1算法介紹 11.1.1常規(guī)波束形成(CBF) 11.1.2最小方差無畸變響應(yīng)(MVDR) 2 31.2算法仿真對比 41.1算法介紹1.1.1常規(guī)波束形成(CBF)重(時延)與波束指向的角度相關(guān)。2延補(bǔ)償。通常會將原始信號進(jìn)行短時傅里葉變換，將頻寬分為J個子帶，每一個MVDR波束形成技術(shù)是基于最大信噪比準(zhǔn)則，在保證目標(biāo)方向信號無失真3將式(3-7)對の進(jìn)行求導(dǎo)并令導(dǎo)數(shù)等于0,得到權(quán)值為：最終可以得到空間譜估計為：同理對于寬帶信號式(3-11)可以改寫成：在眾多高分辨DOA估計算法中，MUSIC作為子空間算法的代表是最為經(jīng)典的。根據(jù)子空間分解的知識，可以將陣列的協(xié)方差矩陣R進(jìn)行特征值分解來劃分為兩個子空間，即信號子空間和噪聲子空間24]:矩陣R,為滿秩非奇異矩陣，可逆。于是可以將式(3-15)改寫為：41.2算法仿真對比本節(jié)將采用以上三種基于波束形成的DOA估計方法，分別測試均勻線列陣在窄帶理想情況下，設(shè)置信噪比為20dB,信號入射角度分別為-10°,0°和5°,均勻線列陣的陣元數(shù)為5,陣元間距為入射信號波長的一半，三者算法和5°,MVDR算法相較于CBF算法波束更窄，旁瓣抑制更好，但MUSIC算法在窄帶理想情況下，設(shè)置信噪比為20dB,信號入射角度分別為60°,90°50如圖(3-2),可以看出在均勻圓陣中，CBF算法的波束寬度太寬導(dǎo)致三個目標(biāo)方向只可以識別出一個方向，MVDR算法雖然可以識別出三個目標(biāo)，但是存在不同程度的偏差，MUSIC算法波束很窄但依然可以準(zhǔn)確地識別出三個方向。為了驗(yàn)證均勻線列陣和均勻圓陣的分辨力變化情況，本節(jié)也做了測試，如圖(3-3)和(3-4)。-806040-2-806040-2入射角/60在寬帶室內(nèi)混響環(huán)境下，本節(jié)分別用均勻線列陣和均勻圓陣，采用三種基于波束形成的算法進(jìn)行仿真，信噪比為10dB,聲源到陣列中心1m,陣元數(shù)為5的均勻線列陣仿真結(jié)果如表(3-1),陣元數(shù)為6的均勻圓陣仿真結(jié)果如表(3-2)。表3-1均勻線列陣三種基于波束形成算法準(zhǔn)確率對比房間序號123456表3-2均勻圓陣三種基于波束形成算法準(zhǔn)確率對比房間序號127從表(3-1)可以看出，均勻線列陣在不同程度混響房間中表現(xiàn)得效果很多大的區(qū)別，而且CBF算法的效果要略好于MVDR和MUSIC算法的，這與窄帶理想情況下正好相反?；诓ㄊ纬傻娜N算法均可能失去DOA估計的功能。從表(3-2)可以看出，均勻圓陣在不同混響房間中表現(xiàn)得效果均差不多，不太容易受影響，且CBF算法的效果要略好于MVDR算法略好于MUSIC算法。均勻圓陣在面對混響的能力上要遠(yuǎn)超于均勻線列陣。