[发明专利]一种可调波束形成方法、电子设备及存储介质

权利要求书

1.一种可调波束形成方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，对于一个确定的均匀圆环形麦克风阵列结构构建问题模型，选取参考坐标系；所述步骤1中对于一个确定的均匀圆环形麦克风阵列结构构建问题模型具体指：对于阵元数为M，阶数为P，抽头长度为N的圆环形麦克风阵列以及对称的期望响应，构建问题模型如下式所示：

其中w^f是包含所有复数加权值的向量，ω_q表示连续的工作频率ω带宽被离散化成Q个点后其中第q个离散点处的频率，q＝1,2,…Q，G为不同指向角度下不同入射角度上阵列的导向矢量集合在一起的矩阵，b_des表示不同指向角度下不同入射角度上的期望响应组成的向量，||·||₂代表取二范数，θ_i表示连续的指向角度θ被离散化成I个点后第i个点处角度的取值，i＝1,2,…,I；s.t.表示约束条件，第一个约束条件是阵列响应无畸变约束，为θ_i指向角度下入射角度也为θ_i时的导向矢量，代表了通带范围内群延时为τ_d的期望响应，第二个约束是阵列白噪声增益约束，其中为θ_i指向角度下入射角度也为θ_i时阵列对白噪声增益的导向矢量，γ代表设计中希望阵列满足的白噪声增益的最低门限值；

在设计方法的优化问题中，需要优化的变量是含有全部FIR子滤波器通道复数加权值的w^f(ω_q)，而根据阵列和期望响应的对称性，其中的元素具有关系如下式所示：

W_m，p＝(-1)^pW_m，p m＝1

W_m，p＝(-1)^pW_(M+2-m)，p m≥2

式中，W_m，p表示这是第m个阵元后第p阶的子滤波器通道的复数加权值，其中m＝1,2,…,M，p＝0,1,…P；

步骤2，根据FIR子滤波器通道复加权系数的对称性对FIR子滤波器通道复加权系数求取问题进行降维设计；降维后利用最小二乘法求取完全独立的FIR子滤波器通道复加权系数；所述步骤2中对FIR子滤波器通道复加权系数求取问题进行降维设计具体指：利用步骤1中的对称关系，将其代入到原设计问题当中，使得对称的矩阵或向量能够合并或者相互抵消，改写后的优化问题，表达式如下：

式中，和分别表示位于x轴正向、y轴正向和处于第一象限内的麦克风后所接的FIR子滤波器通道复数加权，在选取阵列中心为原点，第一个麦克风放置于x轴正向上这个坐标系下，V_x，分别表示位于x轴正向和负向上的麦克风后接的所有FIR子滤波器通道的导向矢量经过对称性合并简化后在不同指向角度下不同入射角度方向上的集合，V_y表示位于y轴正向上的麦克风后接的所有FIR子滤波器通道的导向矢量经过对称性合并简化后在不同指向角度下不同入射角度方向上的集合，而V_off，分别表示位于第一象限内和第二象限内的麦克风的导向矢量利用对称性合并后在不同指向角度下不同入射角度方向集合；b_des表示不同指向角度下不同入射角度上的期望响应组成的向量，表示阵列在指向角度和入射角度同为θ_i时的阵列响应，代表了通带范围内群延时为τ_d的期望响应，为θ_i指向角度下入射角度也为θ_i时阵列对白噪声增益的导向矢量，γ代表设计中希望阵列满足的白噪声增益的最低门限值；

步骤3，根据步骤2降维设计所得到的完全独立的FIR子滤波器通道复加权系数，通过对称性关系复原出全部的FIR子滤波器通道复加权系数；根据复原出的全部FIR子滤波器通道复加权系数，通过最小二乘法拟合获得全部的FIR子滤波器通道抽头系数；

步骤4，利用步骤1中所得到的FIR子滤波器通道抽头系数的对称性，合并共用抽头系数重复的通道，删除抽头值为零的通道，在储存时仅储存独立的抽头系数，通过折叠延迟线的方式复用抽头系数；

步骤5，根据步骤4的方法改变原有阵列模型，使得改变后的阵列模型输出的波束与原阵列模型输出的波束参数一致。