[发明专利]用于传感器阵列的优化模态波束成型器

权利要求书

1.一种在波束成型器中形成波束图形的方法，其中，所述波束成型器的类型为：所述波束成型器接收来自传感器阵列的输入信号，将所述输入信号分解为球面谐波域，将权重系数应用至所述球面谐波并对其进行组合以形成输出信号，其中，通过凸优化对给定组的输入参数的权重系数进行优化。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述传感器阵列是球形阵列，其中所述传感器的位置位于抽象球形表面上。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述传感器阵列是选自下组中的一种形式：开放式球形阵列、刚性球形阵列、半球形阵列、双开放式球形阵列、球形壳阵列和具有心形麦克风的单开放式球形阵列。

4.如权利要求1、2或3所述的方法，其中，所述阵列被设计为用于语音频段应用，且具有大约8cm至30cm的最大尺寸。

5.如前述任一项权利要求所述的方法，其中，所述传感器阵列是麦克风阵列。

6.如前述任一项权利要求所述的方法，其中，优化问题及可选的约束被公式化为以下中的一个或更多个：最小化所述阵列的输出功率，最小化旁波瓣水平，最小化主波瓣区域中的失真和最大化白噪声增益。

7.如前述任一项权利要求所述的方法，其中，优化问题被公式化为最小化所述阵列的输出功率。

8.如前述任一项权利要求所述的方法，其中，所述输入参数包括以下条件：指定方向上的阵列增益保持在给定水平，以在波束图形中形成主波瓣。

9.如权利要求8所述的方法，其中，所述输入参数包括以下条件：多个指定方向上的阵列增益保持在给定水平，以在波束图形中形成多个主波瓣。

10.如权利要求9所述的方法，其中，为所述多个指定方向中的每个提供单独的指定的增益水平，以在波束图形中形成不同水平的多个主波瓣。

11.如权利要求8、9或10所述的方法，其中，所述波束成型器将所述条件或每一条件公式化为凸约束。

12.如权利要求11所述的方法，其中，所述波束成型器将所述条件或每一条件公式化为线性等式约束。

13.如权利要求12所述的方法，其中，所述波束成型器将所述条件或或每一条件公式化为以下条件：从指定方向入射至所述阵列的单位量级平面波的阵列输出等于预定常数。

14.如前述任一项权利要求所述的方法，其中，所述输入参数包括以下条件：指定方向上的阵列增益低于给定水平，以在波束图形中形成零点。

15.如权利要求14所述的方法，其中，所述输入参数包括以下条件：多个指定方向上的阵列增益低于给定水平，以在波束图形中形成多个零点。

16.如权利要求15所述的方法，其中，为多个指定方向中的每个提供单独的最大增益水平，以在波束图形中形成不同深度的多个零点。

17.如权利要求14、15或16所述的方法，其中，所述波束成型器将所述条件或每一条件公式化为凸约束。

18.如权利要求17所述的方法，其中，所述波束成型器将所述条件或每一条件公式化为二阶锥形约束。

19.如权利要求18所述的方法，其中，所述波束成型器将所述条件或每一条件公式化为以下条件：从指定方向入射至所述阵列的单位量级平面波的阵列输出的量级小于预定常数。

20.如前述任一项权利要求所述的方法，其中，所述输入参数包括以下条件：所述波束图形具有指定水平的鲁棒性。

21.如权利要求20所述的方法，其中，鲁棒性水平被指定为对包括权重系数的向量的范数的限制。

22.如权利要求21所述的方法，其中，所述范数是欧几里得范数。

23.如前述任一项权利要求所述的方法，其中，所述权重系数由二阶锥形规划优化。