技術(shù)特征：

1.一種基于混響環(huán)境下麥克風(fēng)陣列波束形成方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、獲取麥克風(fēng)接收到的信號(hào)：

設(shè)在封閉的室內(nèi)環(huán)境下，由N個(gè)相同的全向性麥克風(fēng)組成均勻線陣，有M個(gè)語音信號(hào)，位置為r_m,m＝1,…,M，其中，目標(biāo)語音信號(hào)位置為r₁，其余位置的信號(hào)為干擾信號(hào)，N＞M，則第n個(gè)麥克風(fēng)接收到的信號(hào)x_n(k)表示為：

$x_n\left(k\right)=\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}\underset{l=1}{\overset{L}{\Σ}}{H}_{nm,l}{s}_m\left(k\right)+v_n\left(k\right)$

式中，H_nm,l是第m個(gè)語音到第n個(gè)麥克風(fēng)、長度為l的房間沖激響應(yīng)，且n＝1,…,N，l＝1,…,L；L為房間沖激響應(yīng)的長度；s_m(k)是第m個(gè)語音信號(hào)，v_n(k)是第n個(gè)麥克風(fēng)接收到的噪聲；k表示離散時(shí)間；

步驟2、對(duì)第n個(gè)麥克風(fēng)接收到的信號(hào)x_n(k)進(jìn)行分幀加窗處理，得第n個(gè)麥克風(fēng)接收到的加窗信號(hào)x_nw(k)；下標(biāo)w表示加窗處理；

步驟3、對(duì)第n個(gè)麥克風(fēng)接收到的加窗信號(hào)x_nw(k)進(jìn)行第i個(gè)頻率點(diǎn)的傅里葉變換，得x_nw(ω_i,k)：

$x_{nw}({\mathrm{\ω}}_i,k)=\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}\underset{l=1}{\overset{L}{\Σ}}{H}_{nm,l}{s}_m({\mathrm{\ω}}_i,k)+v_n({\mathrm{\ω}}_i,k)$

式中，s_m(ω_i,k)和v_n(ω_i,k)分別是s_m(k)、v_n(k)所對(duì)應(yīng)的第k幀信號(hào)短時(shí)譜；

步驟4、基于維納濾波的方法獲得的輸出信號(hào)：

${\hat{x}}_{nw}({\mathrm{\ω}}_i,k)=W\left({\mathrm{\ω}}_i\right)\left(\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}\underset{l=1}{\overset{L}{\Σ}}\right)\left(H_{nm,l}{s}_m\right({\mathrm{\ω}}_i,k)+v_n({\mathrm{\ω}}_i,k\left)\right)$

式中，W(ω_i)是第i個(gè)頻率點(diǎn)的維納濾波器的系數(shù)，是在維納濾波輸出信號(hào)的第i個(gè)頻率帶中的第k幀信號(hào)，i∈[1,I],I表示離散頻率點(diǎn)的總數(shù)，為整數(shù)；v_n(ω_i,k)也即在第n個(gè)麥克風(fēng)接收信號(hào)的第i個(gè)頻率帶中的第k幀噪聲信號(hào)；

步驟5、通過基于維納濾波的LCMV波束形成方法獲得麥克風(fēng)陣列波束形成器的輸出信號(hào)其中W_n,opt(ω)是第n個(gè)麥克風(fēng)陣列響應(yīng)的最優(yōu)權(quán)向量，是第n個(gè)麥克風(fēng)接收的信號(hào)在整個(gè)頻率帶中的維納濾波輸出信號(hào)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于混響環(huán)境下麥克風(fēng)陣列波束形成方法，其特征在于，步驟2中的窗函數(shù)采用漢明窗函數(shù)w(k)，且w(k)＝0.5(1-cos(2πk))。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于混響環(huán)境下麥克風(fēng)陣列波束形成方法，其特征在于，步驟3中的傅里葉變換為短時(shí)傅里葉變換：通過在I個(gè)均等間隔的頻率點(diǎn)上對(duì)頻率變量ω進(jìn)行采樣，即ω_i＝2πi/I，得到一個(gè)短時(shí)傅里葉變換其中q是漢明窗移動(dòng)的長度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于混響環(huán)境下麥克風(fēng)陣列波束形成方法，其特征在于，步驟4中，維納濾波器系數(shù)W(ω_i)的確定方法為：

$W\left({\mathrm{\ω}}_i\right)=\frac{{\mathrm{\Φ}}_{ss}\left({\mathrm{\ω}}_i\right)}{{\mathrm{\Φ}}_{xx}\left({\mathrm{\ω}}_i\right)}$

式中，Φ_ss(ω_i)為目標(biāo)語音信號(hào)在第i個(gè)頻率點(diǎn)的自功率譜，Φ_xx(ω_i)為麥克風(fēng)接收信號(hào)在第i個(gè)頻率點(diǎn)的自功率譜。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于混響環(huán)境下麥克風(fēng)陣列波束形成方法，其特征在于，混響環(huán)境下維納濾波的LCMV分頻波束形成方法中麥克風(fēng)陣列響應(yīng)的最優(yōu)權(quán)向量獲取步驟如下：

1)計(jì)算麥克風(fēng)陣列接收信號(hào)的自功率譜Φ_xx(ω)和維納濾波器系數(shù)W(ω_i)，得到維納濾波器輸出

2)將室內(nèi)環(huán)境下的干擾抑制作為約束條件，則波束形成器分頻帶響應(yīng)約束條件為：

$\underset{W_n^{lcmv}\left(\mathrm{\ω}\right)\∈C^N}{min}{\left(W_n^{lcmv}\right(\mathrm{\ω}\left)\right)}^{*T}{\mathrm{\Φ}}_{\hat{x}\hat{x}}\left(\mathrm{\ω}\right)\left(W_n^{lcmv}\right(\mathrm{\ω}\left)\right)$

$\{\begin{array}{c}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}\underset{l=1}{\overset{L}{\Σ}}{W}_n^{lcmv1}\left(\mathrm{\ω}\right)H_{1n,l}=G_{D1}\left(\mathrm{\ω}\right)\\ \underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}\underset{l=1}{\overset{L}{\Σ}}{W}_n^{lcmv2}\left(\mathrm{\ω}\right)H_{1n,l}=G_{D2}\left(\mathrm{\ω}\right)\end{array},$

$\{\begin{array}{c}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}\underset{l=1}{\overset{L}{\Σ}}{W}_n^{lcmv1}\left(\mathrm{\ω}\right)H_{nm,l}=0\\ \underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}\underset{l=1}{\overset{L}{\Σ}}{W}_n^{lcmv2}\left(\mathrm{\ω}\right)H_{nm,l}=0\end{array},$

$\{\begin{array}{c}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{W}_n^{lcmv1}\left(\mathrm{\ω}\right)v_n\left(\mathrm{\ω}\right)=0\\ \underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{W}_n^{lcmv2}\left(\mathrm{\ω}\right)v_n\left(\mathrm{\ω}\right)=0\end{array},$

式中，C^N表示N維復(fù)數(shù)域；是頻率響應(yīng)權(quán)向量；(·)^*T表示共軛轉(zhuǎn)置；是高頻段頻率響應(yīng)權(quán)向量，上標(biāo)lcmv1表示低頻段的LCMV波束形成方法，是高頻段頻率響應(yīng)權(quán)向量，上標(biāo)lcmv2表示高頻段LCMV波束形成方法，是麥克風(fēng)陣列接收到的信號(hào)的自功率譜，H_1n,l表示目標(biāo)語音信號(hào)方向的第n個(gè)麥克風(fēng)、長度為l的房間沖激響應(yīng)向量；H_nm,l表示第m個(gè)語音信號(hào)方向的第n個(gè)麥克風(fēng)、長度為l的房間沖激響應(yīng)向量；G_D1(ω)為從目標(biāo)語音信號(hào)點(diǎn)到線陣參考點(diǎn)麥克風(fēng)的波束形成器輸出的直達(dá)路徑低頻響應(yīng)函數(shù)，下標(biāo)D1表示目標(biāo)語音信號(hào)低頻段；G_D2(ω)為從目標(biāo)語音信號(hào)點(diǎn)到線陣參考點(diǎn)麥克風(fēng)的波束形成器輸出的直達(dá)路徑高頻響應(yīng)，下標(biāo)D2表示目標(biāo)語音信號(hào)高頻段；

3)根據(jù)LCMV準(zhǔn)則，通過維納濾波器輸出語音信號(hào)的頻域信息分別計(jì)算出高頻段和低頻段最優(yōu)權(quán)值，其中：

$W_n^{lcmv1}\left(\mathrm{\ω}\right)=LCMV\left({\hat{x}}_{nw}\right(\mathrm{\ω}),H,G_{D1}(\mathrm{\ω}\left)\right),$

$W_n^{lcmv2}\left(\mathrm{\ω}\right)=LCMV\left({\hat{x}}_{nw}\right(\mathrm{\ω}),H,G_{D2}(\mathrm{\ω}\left)\right),$

${\hat{x}}_{nw}\left(\mathrm{\ω}\right)=\[{\hat{x}}_{1w}({\mathrm{\ω}}_i,k),...,{\hat{x}}_{nw}({\mathrm{\ω}}_i,k),...,{\hat{x}}_{Nw}({\mathrm{\ω}}_i,k)\],$

${\hat{x}}_{nw}({\mathrm{\ω}}_i,k)=\[{\hat{x}}_{nw}({\mathrm{\ω}}_1,k),{\hat{x}}_{nw}({\mathrm{\ω}}_2,k),...,{\hat{x}}_{nw}({\mathrm{\ω}}_i,k),...,{\hat{x}}_{Nw}({\mathrm{\ω}}_I,k)\],$

式中，維納濾波器輸出信號(hào)向量；是第n個(gè)麥克風(fēng)接收的信號(hào)在整個(gè)頻率帶中的維納濾波輸出信號(hào)；H是房間沖激響應(yīng)向量，H＝[H_1n,l,H_mn,l]，則基于分頻維納濾波器的LCMV波束形成的最優(yōu)權(quán)向量W_n,opt(ω)為：

$W_{n,opt}\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{{\mathrm{\Φ}}_{ss}\left({\mathrm{\ω}}_i\right)}{{\mathrm{\Φ}}_{xx}\left({\mathrm{\ω}}_i\right)}\left({\mathrm{\αW}}_n^{lcmv1}\right(\mathrm{\ω})+(1-\mathrm{\α}\left)W_n^{lcmv2}\right(\mathrm{\ω}\left)\right)$

式中，α是矩陣加權(quán)系數(shù)，是正常數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于混響環(huán)境下麥克風(fēng)陣列波束形成方法，其特征在于，設(shè)實(shí)際環(huán)境中接收信號(hào)的頻率范圍是(ω_min，ω_max)，ω₀是ω_min和ω_max的平均值，則高頻和低頻的劃分方法為：當(dāng)ω＞ω₀為高頻段，當(dāng)ω≤ω₀為低頻段。