模块化嵌入式波束形成器的实现

介绍了一种嵌入式波束形成器硬件模块的实现方法。以TMS320C6201作为嵌入式波束形成器的硬件实现平台,讨论了时域嵌入式波束形成器的结构、算法并结合TMS320C6201的硬件条件优化数据搬移流程处理等问题,给出波束形成器的TMS320C6201EVM仿真结果。

嵌入式波束形成器的实现

讨论了时域嵌入式波束形成器的结构、算法、结合TMS320C6201的硬件条件优化数据搬移流程等问题,并最终给出波束形成器的EVM板仿真结果。

TMS320C6201在嵌入式波束形成器中的应用

介绍了TMS320C6201在嵌入式波束形成器中的应用,讨论了嵌入式波束形成器的结构、算法、结合TMS320C6201的硬件条件优化数据搬移流程等问题,并最终给出波束形成器的EVM板仿真结果。

基于CVXGEN的实时嵌入式波束形成实验

实时嵌入式自适应波束形成在现代无线通信系统中具有广泛应用,也是"阵列信号处理"课程教学的难点和重点内容。本文以最小方差无失真响应(MVDR)波束形成器等为例,详细介绍了基于凸优化工具箱CVXGEN的实时嵌入式自适应波束形成器设计过程,并分析了其计算时间和波束形成性能。实践表明,将CVXGEN引入到实验教学中,可使实时嵌入式自适应波束形成器的设计过程更加直观和易于理解。

时域实现结构球面阵的最差性能优化稳健宽带波束形成器设计

针对球面阵模态域波束形成器对传声器失配误差敏感的问题，研究了时域实现结构球面阵的最差性能优化稳健宽带波束形成器设计。揭示了波束响应误差上界的保守性是影响现有最差性能优化方法性能的主要原因，进而提出了一种波束响应误差上界更为紧凑的优化设计方法。理论分析表明，与现有最差性能优化方法相比，所提出方法的代价函数更小、且可行解的范围也更大。针对最差性能优化设计方法存在的波束指向上阵列响应随频率变化波动偏大而引起信号失真的问题，还给出了一种减小波束图在指向方向上受信号频率影响的约束方法。仿真分析结果表明：在相同传声器失配误差条件下，所提出的设计方法要优于现有方法，得到的波束图具有更低的旁瓣级。

电阻相移式波束形成器故障诊断

本文提出了对一种电阻相移网络式预成多波束形成器故障诊断和定位的BITS（Building－inTestSystem）的方案并给出了某些试验结果。利用该系统可快速地将任一有故障的波束形成器检测出来并将其定位，通知显控计算机，从而可以使声响操作人员及时采取相应的措施，缩短排除故障的时间。

基于凸优化的时域宽带旁瓣控制自适应波束形成

提出了基于凸优化的时域宽带旁瓣控制自适应波束形成方法。首先将基阵波束响应表达成一组FIR滤波器系数的线性函数,然后采用如下的优化准则来设计FIR滤波器组:在保证波束形成器对期望方向信号无失真输出且波束旁瓣低于设定值的条件下,使波束输出功率最小化。同时通过对滤波器系数的范数进行约束来保证波束形成器的稳健性。该波束形成器设计问题被表述成二阶锥规划的凸优化问题来求解。仿真结果验证了所提出方法的有效性。

时域宽带恒定束宽波束形成的实验研究

由于实际水声系统中的阵列模型往往与理想阵列模型失配,导致基于理想阵列模型设计的时域恒定束宽波束形成器所形成的波束图在实际应用中严重畸变,从而不能有效地抑制旁瓣干扰和无失真地接收宽带信号。本文利用水池实验说明阵列模型失配对基于理想阵列模型设计的时域恒定束宽波束形成器的影响,并提出一种有效的设计方法以减小这种影响,即通过实际测量,获得包含失配信息在内的实际阵列模型,并将该模型应用到时域恒定束宽波束器的设计当中。实验结果表明,基于实际阵列模型的设计可以有效地减小由于阵列模型失配带来的影响,这对设计实际系统可以使用的时域恒定束宽波束形成器具有重要的意义。

宽带波束域相干信号子空间高分辨方位估计

提出了宽带波束域相干信号子空间目标高分辨方位估计的频域处理与时域处理方法。分别设计出一组覆盖观察扇面的频域和时域低旁瓣恒定主瓣响应宽带波束形成器,然后对频域或时域波束形成器输出数据运用MUSIC方法估计目标方位。时域处理方法不需要进行频带分解,相对于频域处理需要较少的缓存和运算量。所提出的方法还可以在保证波束主瓣响应恒定的同时,通过在旁瓣区域形成期望宽度和深度的凹槽,用于抑制观察扇面外强干扰源。计算机仿真结果表明,本文的时域处理方法能够获得与本文频域处理方法相近的方位分辨与估计性能,它们都能够分辨相干信号源,且方位分辨与估计性能都高于已有方法。通过在干扰方位设计凹槽,较好地抑制了观察扇面外强干扰源,改善了对相干的弱信号源的方位分辨与估计性能。

光电信号转换的激光接收器设计

为了提高光电信号的A/D转换和接收性能,进行光电信号转换的接收器优化设计。提出一种基于光电接收信号模糊自适应调制的光电信号转换激光接收器方法。接收器分为光电信号的采集模块、信号预处理机模块和信号接收模块,在光电信号的预处理模块中进行信号的滤波和放大,采用自相关功率谱调制方法进行光电信号的谱分解,实现光电信号的自适应波束形成,结合FSK调制技术进行光电信号转换和模糊自适应调制,提高光电信号的输出聚集性能,在嵌入式MXI总线中进行光电信号转换激光接收器的硬件开发设计。仿真结果表明,采用该方法进行光电信号激光接收器设计,提高了光电信号的波束形成能力,输出信号的检波性能较好,信号的接收功率谱的信噪比较高,接收器的总体性能优越。

基于SRP-PHAT的实时声源定位算法设计与实现

如今嵌入式ARM芯片在智能设备中的应用越来越广,在智能语音交互产品中,基于通用ARM平台实现声源定位功能有着广泛需求。相比传统专用语音处理芯片,使用ARM芯片可提高产品的集成度并降低成本。基于相位变换加权可控响应功率(SRP-PHAT)的声源定位算法,提出一种可应用于嵌入式平台的工程实现方法,并基于Python及C++语言对该算法进行设计与实现。实验结果表明,在0~8000Hz频段范围对语音信号进行处理能将误差范围控制在±14°以内,并将在嵌入式平台处理耗时控持在200ms以内。该算法在准确性及实时性上能够满足嵌入式平台对声源定位功能的需求,可应用于嵌入式ARM平台。