[发明专利]拾取近场声源信号的传声器阵列

说明书

技术领域

本发明涉及一种对远场信号和其它近场信号有很强抑制能力的传声器阵列，具体地说是一种拾取近场声源信号的传声器阵列。

背景技术

在车载通讯、移动通讯、人机交互等领域，声源位于传声器阵列的近场区域。传声器阵列通过使用波束形成技术可以对来自某特定方向或者特定空间位置的声波信号有较大的灵敏度，达到在噪声干扰环境下拾取所需的声源信号。现有的近场传声器阵列波束形成技术主要有1)近场数据无关波束形成技术；2)针对某种噪声模型的近场统计优化波束形成技术。

近场数据无关波束形成技术在一个指定的距离下，对角度设计指定的分布，拾取指定角度方向的声源信号，这种方法没有对距离进行设计，无法区别同一方向不同距离处声源信号。

近场统计优化波束形成技术针对某一种噪声和干扰环境优化阵列增益得到，对该噪声和干扰环境具有很好的性能，但是同样对来自同一方向不同距离处的声源信号没有区别能力。

目前存在的近场波束形成技术只能区别不同方向的声源信号，不能对同一方向不同距离处声源信号进行区别，不能拾取近场某一位置的声源信号。

发明内容

针对目前有关传声器阵列波束形成技术无法拾取指定位置声源信号等缺点，本发明的目的是提供一种拾取近场声源信号的传声器阵列，该传声器阵列能够区别同一方向不同位置的声源，并拾取所需位置的声源信号。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种拾取近场声源信号的传声器阵列，其特征在于：一组传声器采用圆弧形阵列结构，对各路传声器信号直接相加得到圆弧中心处阵列输出信号。

本发明中，所述一组全指向性的传声器等间距的分布在圆弧上。

本发明对各路经过模数转换的传声器信号直接相加得到整个阵列的输出信号。

本发明使用传声器间距相等的圆弧形阵列，对各个传声器的输出信号相加得到阵列的输出信号，可以拾取圆弧中心处声源信号。

操作时，首先，在一个半径为R，角度为[-α，α]的圆弧上等间距的安放M_c个全指向性传声器；然后，把各路传声器信号相加得到圆弧中心处的阵列输出信号。

本发明采用一种新的圆弧形传声器阵列结构，对各路传声器信号相加得到阵列输出信号。与现有技术中传声器阵列技术只能区别不同方向的声源信号相比，本发明可以区别不同位置的声源信号，形成的波束具有很强的区别同一方向不同距离处声源信号的能力；并且本发明的阵列与输入信号和信号的统计特性都没有关系，任何噪声干扰环境都有相同的性能。本发明采用圆弧形阵列结构来拾取圆弧中心处声源信号，对远场信号和其它近场信号有很强的抑制能力。本发明的阵列系数是固定的，计算量小，鲁棒性好，较易实现。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2(a)为一实施例中圆弧阵列空间不同位置的拾取能力对圆弧中心归一化之后的分布图，单位为dB。

图2(b)为另一实施例中圆弧阵列空间不同位置的拾取能力对圆弧中心归一化之后的分布图。

具体实施方式

一种本发明所述的拾取近场声源信号的传声器阵列，见附图1，一组M_c个传声器1采用圆弧形阵列结构，等间距的放置在一个半径为R，角度为[-α，α]的圆弧上，对各路经过模数转换的传声器信号直接相加得到圆弧中心处阵列输出信号。

该算法在R＝0.325m，α＝90°，M_C＝7时，1000Hz的信号频率下，模拟结果见附图2(a)，此时远场和近场分界线大概为2R²/λ≈2R，即空间位置小于2R认为处于近场，研究空间各位置阵列输出的相对差异不考虑输出绝对值，把空间其它位置阵列输出对圆弧中心处阵列输出进行归一化，此时圆弧中心处阵列输出信号为0dB，可以得到：阵列对圆弧中心处的声源信号拾取能力比远场位置大10多个dB，比近场其它位置大几个dB以上。图2(b)为另一组模拟结果，此时R＝0.325m，α＝90°，M_C＝14，信号频率为2000Hz，可见圆弧中心处的声源信号拾取能力比远场位置仍然大10多个dB以上，比近场其它位置大几个dB以上。模拟结果说明，本发明可以有效的拾取圆弧中心处声源信号。