[发明专利]基于差分波束形成的隐声方法

权利要求书

1.基于差分波束形成的隐声方法，其特征在于：该方法是先利用短时傅里叶变换，将传感器阵列接收到的时域信号分解成子带信号，在各子带上构造基于N阶差分波束形成的隐声滤波器，使得来自隐声距离以内声源的声信号无衰减通过隐声滤波器，最终通过反STFT得到估计信号。

2.根据权利要求1所述的基于差分波束形成的隐声方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

S1：根据阵列的结构、阵元数目、声源的位置等参数，构造导向矢量

S2：将麦克风阵列中传感器接收到的信号y_m(k)＝x_m(k)+v_m(k)，m＝1，2，...，M分成有一定重合比例的短时帧，帧长可从几个毫秒到几十个毫秒，然后对M个通道中每一个通道的每一帧进行短时傅里叶变换，获得Y_m(ω，i)，其中i表示第i帧，然后构造

y_m(ω，i)＝[Y₁(ω，i) Y₂(ω，i) … Y_M(ω，i)]^T.

S3：用短时傅里叶变换，将传感器阵列接收到的时域信号分解成频域子带信号；

S4：在频率为ω的子带上，构造基于N阶差分波束形成的隐声滤波器

h_LC(ω)＝D^-1(ω，θ)β.

S5：在子带上，使用隐声滤波器h(ω)对第i帧的信号进行处理

S6：利用短时傅里叶逆变换和重叠相加方法对Z(ω，i)进行变换，从而获得波束形成后的时域信号z(k)。

3.根据权利要求1所述的基于差分波束形成的隐声方法，其特征在于：用短时傅里叶变换，将传感器阵列接收到的时域信号分解成子带信号的具体步骤如下：

假设相邻两个麦克风之间的间距为δ，由于隐声技术用于拾取近距离声源，故假设声学环境中存在理想的近场声源和干扰作用在该麦克风阵列上，声源距各麦克风的距离分别为r_s，1，r_s，2，…，r_s，M，将阵列的中心定义为参考点，声源距参考点的距离为r_s，入射角为θ_s，则声源距第m个麦克风的距离可以表示为

其中，

设在离散时间k，声源发出的信号为x(k)，若忽略传播过程中的吸收损耗，则第m个麦克风拾取到的信号相对于声源信号仅有相位延迟，还存在与距离成反比的幅度衰减，可表示为：

其中，x_m(k)表示第m个麦克风拾取到的声源信号，v_m(k)表示第m个麦克风拾取到的噪声信号；τ_m表示第m个麦克风相较于声源的时延；

由于近场理想声源的波阵面为球形，τ_m可表示为：

其中c表示空气中的声速，

在频域中式(1)变为：

其中，表示波数，ω＝2πf表示角频率；f代表时间频率，代表虚数单位，Y_m(ω)、X_m(ω)、V_m(ω)分别表示y_m(k)、x_m(k)、v_m(k)的傅里叶变换。