[发明专利]近场径向干扰源抑制算法及其球麦克风阵列语音采集装置

摘要

一种近场径向干扰源抑制算法及其球麦克风阵列语音采集装置，当期望源位于近场且期望源和干扰源的来波方向和频率相同时利用空间径向抵消滤波算法有效抑制干扰，该球麦克风阵列语音采集装置采用拓扑结构为正十二面体的球麦克风阵列，阵列冗余度小，设计、计算简单，同时可精确确定麦克风在球面上的位置，不会产生位置误差。

主权项

1.一种近场径向干扰源抑制算法，其特征在于，包括如下具体步骤：第一步，利用球麦克风阵列语音采集装置采集期望源的声压信号，所述球麦克风阵列语音采集装置的麦克风阵列的拓扑结构采用正十二面体，所述正十二面体的每个顶点处均设有一路麦克风，利用基于球阵列的MUSIC算法和基于低频不同模式差近场期望源距离估计算法估计出期望源的位置,r_s表示期望源距球心距离，θ_s表示入射俯仰角，φ_s表示入射方位角；第二步，将球麦克风阵列接收到的声压信号进行球傅里叶变换，声压的球傅里叶变换公式如下：上式中表示声压的球傅里叶变换系数，为与采样方案相关的权值参数， J表示球阵列所含的阵元数，表示第j个麦克风所采集的声压，为第j个麦克风在球阵表面所处的位置，和分别表示球坐标的俯仰角和方位角，表示n阶m度的球谐函数，为复数共轭运算符；第三步，根据第一步所估计出的期望源位置，对径向陷波滤波器和多尔夫-切比雪夫径向滤波器进行设计，得到两个波束形成系数d_n1(k)和d_n2(k)，相应滤波器的阵列权值分别为和，阵列权值按照以下公式计算为：其中(g = 1, 2)，控制空间滤波器的径向行为和波束图，表示阵列的指向方向，由阵列边界决定，即为球汉克尔函数，可表示球面波前的径向衰减，为球贝塞尔函数；第四步，空间径向抵消滤波器的主支路利用多尔夫-切比雪夫径向滤波器对信号初步处理，抑制一部分噪声和干扰，辅支路用径向陷波滤波器对信号进行处理，完全抑制掉期望信号保留噪声和干扰，两支路输出结果分别为和，分别为：第五步，将两支路的输出结果进行加权求和，得到空间径向抵消滤波器的输出为：式中的为利用自适应算法得出的最优权值。