麦克风阵列中的声学波束形成

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阿里Movahed 2017年1月19日

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//www.tatmou.com/matlabcentral/answers/321043-acoustic-beamforming-in-microphone-arrays

回答: 胡安·迭戈·阿奇拉·金特罗2022年5月22日

大家好，我想用麦克风阵列和波束形成算法本地化信号源。为了做到这一点，设置权重因素对我来说很重要。这是我的代码:

                         定义我的麦克风阵列
                        
                         h = phase . conformalarray ();
                        
                         t = 1/2 * (1 + sqrt (5));
                        
                         n = 16;
                        
                         c = 1 (n, 1) ';
                        
                         c (:) = 1:16;
                        
                         h.ElementPosition =[0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;(√(c).*cos(2*pi*t*c))*0.0375;(√(c).*sin(2*pi*t*c))*0.0375];
                        
                         h.ElementNormal = [0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;0 0 0 0 0 0 ..．.
                        
                         0 0 0 0 0 0 0 0 0 0];
                        
                         h.Element =.．.
                        
                         分阶段。OmnidirectionalMicrophoneElement (“BackBaffled”,真的,“FrequencyRange”(48 e3 580 e3));
                        
                         定义我的信号
                        
                         T = 0:0.001:0.3;%时间，采样频率为1kHz
                        
                         S = 0(大小(t));
                        
                         S = S (:);列向量中的信号
                        
                         S (201:205) = S (201:205) + 1;定义脉冲
                        
                         carrierFreq = 10e4;
                        
                         波长= physconst(“光速”) / carrierFreq;
                        
                         inputAngle = [45;0);
                        
                         x = collectPlaneWave(h,s,inputAngle,carrierFreq);
                        
                         定义MVDR波束形成器
                        
                         Mvdrbeamformer =相控。MVDRBeamformer (“SensorArray”h,.．.
                        
                         “方向”inputAngle,“OperatingFrequency”carrierFreq,.．.
                        
                         “WeightsOutputPort”,真正的);
                        
                         %的模式
                        
                         plotResponse (h, 10 e4, physconst (“光速”)，“格式”，“行”，.．.
                        
                         “RespCut”，“阿兹”，“单位”，“数据库”，“NormalizeResponse”、假);

我想设置这些权重:[yCbf,w] = step(mvdrbeamformer,x);但我不知道如何把它们放在plotResponse函数。有人能帮我一下吗?

1评论
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尼克Yiw 2019年3月18日

你好，我是一名学生，目前正在从事一个涉及控制输出的远距离语音识别的项目。我很想知道我可以使用的兼容MATLAB的麦克风阵列/芯片的最佳推荐是什么。谢谢你！

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答案(3)

宏磊陈 2017年1月19日

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//www.tatmou.com/matlabcentral/answers/321043-acoustic-beamforming-in-microphone-arrays#answer_251164

要得到重量，你可以这样做

[y,w] = step(mvdrbeamformer,x);

然后画出图案，就可以通过了 w 作为 “重量” 成 plotResponse

                             plotResponse (h, 10 e4, physconst (“光速”)，“格式”，“行”，.．.
                            
                             “RespCut”，“阿兹”，“单位”，“数据库”，“NormalizeResponse”假的,“重量”, w);

HTH

谢谢你的回复。实际上，我做了同样的事情，但我再次得到一个错误:警告:矩阵是奇异的工作精度。>在lcmvweights>qrlinsolve在97在lcmvweights在69在MVDRBeamformer>MVDRBeamformer。在新波束形成在26警告:矩阵是奇异的工作精度。>在lcmvweights>qrlinsolve在98在lcmvweights在69在MVDRBeamformer>MVDRBeamformer。stepImpl在新波束形成在26错误使用plotResponse期望权重为非nan。

phase .internal. plotradiationpattern(第172行)错误validateattributes(weights，{'numeric'}，{'nonnan'，'finite'，…

phase .internal. abstractarray /plotResponse(第217行)出错

plotResponse(h,10e4,physconst('LightSpeed')，'Format'，'line'，…

矩阵x中的计算值都是零，我认为在代码中没有计算权重。我不知道为什么权重因子的值是用Nan计算的!

宏磊陈 2017年1月26日

我更深入地看了看。信号实际上不全是0，但有一些信息在里面。然而，脉冲是相当短的，这就是为什么你看到很多零。但这并不是脚本无法提供更有意义信息的原因。我认为最关键的两个问题是

1.传播速度设置为光速。既然你说它是一个麦克风阵列，我猜它应该是在空气中的声速?所以我修改了下面两行

                                  Pspeed = 343;
                                 
                                  x = collectPlaneWave(h,s,inputAngle,carrierFreq,pspeed);
                                 
                                  Mvdrbeamformer =相控。MVDRBeamformer (“SensorArray”h,.．.
                                 
                                  “方向”inputAngle,“OperatingFrequency”carrierFreq,.．.
                                 
                                  “WeightsOutputPort”,真的,“PropagationSpeed”pspeed)

2.的 collectPlaneWave 如果没有噪音，MVDR不能正常工作。这就是为什么你会看到奇异矩阵警告。你可以通过做来增加噪音

                                  x = collectPlaneWave(h,s,inputAngle,carrierFreq,pspeed);
                                 
                                  x = x + 0.01 /√(2)* (randn(大小(x)) + 1我* randn(大小(x)));

这可能不是你想要的噪音量，但这就是我的想法。

这将使脚本正常工作。但结果并不好，因为在100千赫时，波长约为3毫米。然而，元件之间的间距要大得多，这可能导致光栅瓣问题。

此外，如果可能的话，最好给MVDR算法提供一个只有噪声的信号，以估计更好的协方差。方法是打开训练信号输入，如下图所示。

                                  xt = 0.01 /√(2)* (randn(大小(x)) + 1我* randn(大小(x)));
                                 
                                  定义MVDR波束形成器
                                 
                                  Mvdrbeamformer =相控。MVDRBeamformer (“SensorArray”h,.．.
                                 
                                  “方向”inputAngle,“OperatingFrequency”carrierFreq,.．.
                                 
                                  “WeightsOutputPort”,真的,“PropagationSpeed”pspeed,.．.
                                 
                                  “TrainingInputPort”,真正的);
                                 
                                  [y,w] = step(mvdrbeamformer,x,xt);