Page 40 - 《应用声学》2024年第6期
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             布更广,其稀疏度为 36.67%,相较现有算法提高了                        应约束值为−10 dB,即输出输入幅度比最大值应不
             14.10%的稀疏度。                                       超过 0.3162。可知现有算法在 1500 Hz 低频处不满
                                                               足旁瓣响应约束,这是因为,与所提算法相比,现有
                  30
                                                               算法在低频范围的 WNG 表现较差,可能导致抑制
                  25                                           旁瓣信号的能力变弱;而所提算法由于受失配误差
                  20
                 ચ݀ऀՂ  15                                      影响较小,则在各频率点均能满足设计要求。
                  10
                   5                                              表 3   实验一中不同算法的输出输入频谱幅度比
                   0
                    0    5   10   15   20   25   30   35          Table 3 BOMSR of different algorithms
                                  ໚ฉ٨ऀՂ                           in the first experiment
                           (a) ဘదሪႠካขᄊሪႠચ݀ͯᎶ
                                                                   声源入射角度     频率/Hz   现有稀疏算法     所提稀疏算法
                  30
                  25                                                            1500    1.2591      1.2577
                 ચ݀ऀՂ  20                                         90 (期望方向)     2000    0.7736      0.9934
                  15
                                                                                        0.7708
                                                                                                    0.9407
                                                                    ◦
                                                                                2500
                  10
                                                                                3000    0.8110      0.9692
                   5
                   0                                                            3500    0.7650      1.0001
                    0   5    10   15   20   25   30   35
                                 ໚ฉ٨ऀՂ                                          1500    0.6487      0.0271
                           (b) ਫ਼ଢሪႠካขᄊሪႠચ݀ͯᎶ                                    2000    0.0940      0.0496
                                                                  40 (旁瓣方向)     2500    0.1833      0.1974
                                                                    ◦
              图 8  两种算法所设计波束形成器的稀疏抽头位置分布
                                                                                3000    0.1320      0.1050
              Fig. 8 Distribution of sparse tap positions in beam-
                                                                                3500    0.1411      0.0990
              formers designed by two algorithms
                 为了进一步定量分析各算法在实测环境中                               表 4   实验二中不同算法的输出输入频谱幅度比
                                                                  Table 4 BOMSR of different algorithms
             的波束形成器性能,定义输出输入信号幅度比
                                                                  in the second experiment
             (Beamformer output to microphone signal ratio,
             BOMSR) 为波束形成器在频域内输出信号与参考                              声源入射角度      频率/Hz  现有稀疏算法 所提稀疏算法
             阵元的输入信号的频谱幅度比              [5] 。对于期望方向入                            1500     1.2654     1.2640
             射的信号,幅度比越接近 1,表明波束形成器的信号                                           2000     0.4988     0.9073
                                                                    ◦
             无失真效果越好;对于旁瓣方向入射的信号,幅度比                             110 (期望方向)     2500     0.6348     0.8506
             越接近 0,则表明波束形成器对噪声干扰抑制的能                                            3000     0.7169     0.9794

             力更强。                                                               3500     0.7834     1.0330
                 针对所提稀疏算法与现有稀疏算法设计两组                                            1500     0.1651     0.0292
                                                                                2000     0.0693     0.0534
             实测实验:由表 3 分别给出声源在期望 90 入射与
                                                   ◦
                                                                  60 (旁瓣方向)     2500     0.1376     0.2126
                                                                    ◦
             旁瓣40 入射的实测实验结果;表4分别给出声源在
                   ◦
                                                                                3000     0.1772     0.1131
             期望 110 入射与旁瓣 60 入射的实测实验结果。所
                    ◦
                                  ◦
                                                                                3500     0.1402     0.1066
             得实验结果均为实测环境中40次测量的平均结果。
                 由表 3 可知,当声源从期望方向 90 入射时,现                         在表4中,类似对表3的分析,对期望110 入射
                                                ◦
                                                                                                       ◦
             有算法与所提算法的平均 BOMSR 分别为 0.8759                      的声源,现有算法与所提算法的平均 BOMSR 分别
             和 1.0322,说明所提算法对期望信号无失真处理的                        为 0.7799 和 1.0069,这表明所提算法对无失真处理
             平均水平更高;且相较于现有算法,所提算法在各频                           信号的平均性能更优,且所提算法在各频率点处的
             率点处的 BOMSR 更接近 1,表明所提算法对不同                        BOMSR 同样表现更好。对于从旁瓣 60 入射的声
                                                                                                   ◦
             频率信号的无失真处理能力更强。当声源从旁瓣方                            源,两种稀疏算法的BOMSR均低于0.3162,能够满
             向40 入射时,由于 4.1 节仿真实验中设置了旁瓣响                       足设计要求。因此,综合分析两组实测数据可知,与
                 ◦
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