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申请/专利权人：中科上声(苏州)电子有限公司

摘要：本发明公开了一种麦克风阵列或扬声器阵列的波束形成方法。该波束形成方法包括：设置N个零点位置，各所述零点位置偏离麦克风扬声器阵列的期望目标方向，其中麦克风阵列中麦克风或扬声器阵列中扬声器的数量为M，并满足条件M≥2N+1；根据所述N个零点位置转换目标波束表达式；将所述麦克风扬声器阵列实际的波束图表达式进行±2N阶截断后和目标波束表达式进行对比，通过最小范数约束获得权重向量；将麦克风阵列拾取的声音信号转换为频域，和对应的权重相乘叠加后转换为时域；或，将播放音源转换为频域，和扬声器阵列的权重相乘后转换为时域，获得扬声器单元播放的声音。本发明的方法在保证只需要设置零点位置的前提下在整个频段内取得较好的恒定波束宽度。

主权项：1.一种线性麦克风阵列或扬声器阵列的波束形成方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、设置N个零点位置，各所述零点位置偏离麦克风阵列或扬声器阵列的期望目标方向，其中麦克风阵列中麦克风或扬声器阵列中扬声器的数量为M，并满足条件M≥2N+1；S2、根据所述N个零点位置转换目标波束表达式；S3、将所述麦克风阵列或扬声器阵列实际的波束图表达式进行±2N阶截断后和目标波束表达式进行对比，通过最小范数约束获得权重向量w＝[w1k,…,wM-1k,wMk]T，wmk为第m个麦克风或扬声器通道的权重，m＝1,…,M，T为转置；S4、将所述麦克风阵列拾取的声音信号转换为频域，各麦克风通道的频域声音信号和对应的权重相乘，叠加后转换为时域，获得最终输出的声音信号；或，将播放音源转换为频域，并和扬声器阵列的各个通道对应的权重相乘后转换为时域，获得每个扬声器单元播放的声音；权重向量w由下式计算得到， 其中，矩阵Φ根据实际的波束图表达式获得，向量根据所述目标波束表达式获得，H为共轭转置；对实际的波束图表达式通过Jacobi-Anger级数展开，获得所述矩阵Φ；实际的波束图表达式为 其中j是虚数，k＝ωc，ω为角频率，c为声速，xm为麦克风或扬声器的位置，wmk为对应麦克风或扬声器的权重；通过Jacobi-Anger级数展开可获得波束表达式为Jn·为n阶第一类贝塞尔函数；对Jacobi-Anger级数展开的波束表达式±2N阶截断获得如下式所示的矩阵Φ， 将所述目标波束表达式写为级数表达式，将所述目标波束表达式按ejnθ级数展开的系数构成所述向量所述目标波束表达式其中θ为波束方向，∏为将所有元素进行相乘，βn和零点位置θN,n的关系为βn＝cosθN,n，n＝1,2,…,N；将代入目标波束表达式并展开，写成级数表达式其中j是虚数，n为整数索引下标，按ejnθ级数展开的系数r为整数索引下标，是组合数，！表示为阶乘；αr为中间系数，其表达式为： i1,i2…,ir代表r个不同的整数下标，且数值不小于1，不大于r；根据下式获得向量

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