On the simultaneous design of broadband beamformer filters and configuration

Mingjie Gao; Ka-Fai Cedric Yiu

doi:10.3934/naco.2022019

文章内容

2023年第13卷, 第2版: 328-339. Doi公司：10.3934/naco.202019

这个问题上一篇文章无限维两幂零双线性系统的最优控制问题下一篇文章完全正张量的去均匀化

宽带波束形成器滤波器和结构的同时设计

高明杰和
嘉辉Cedric Yiu^,

香港理工大学应用数学系，中国香港九龙红磡

^*通讯作者：Ka-Fai Cedric Yiu
^*通讯作者：Ka Fai Cedric Yiu

收到日期： 2022年5月

修订日期： 2022年5月

提前访问： 2022年7月

发布时间： 2023年1月

本论文得到RGC Grant PolyU的支持。152200/14E和152245/18E，以及PolyU授予G-UAHF。第一作者还获得了国家自然科学基金12171168、广东省自然科学基金2021A1515010368和2020A1515010489、广东省教育厅基金2020ZDZX3004的支持

摘要全文（HTML）图(11)/表(1) 相关论文引用人

摘要

对于信号增强，波束形成仍然是许多应用中的一项基本技术。在设计过程中，规定了话筒位置，并增强了来自目标位置的信号。虽然滤波器系数可以很容易地优化，但发现信号增强能力在很大程度上取决于阵列配置。因此，最好将滤波器和话筒位置都作为设计变量考虑。本文解决了这个问题。我们将波束形成器设计问题表示为非线性最小二乘问题，并提出高斯-奈顿算法，以在迭代过程中同时更新滤波器和配置。我们通过几个设计来证明所提方法的有效性。

关键词：

波束形成器优化,
阵列配置优化.

数学学科分类：一次：90C30，65K05；次要：68U99。

引用：

全文（HTML）

图1。 近场波束形成器的结构

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图2。

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图3。 初始阵列配置（Ex1）

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图4。 最终阵列配置（Ex1）

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图5。 算法的收敛历史

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图6。 考虑麦克风位置时$G（{\boldsymbol{r}}，f）$的振幅，其中$N=5$，$L=7$（Ex1）

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图7。 $G（{\boldsymbol{r}}，f）$的振幅，其中$N=5$，$L=7$（Ex1）不考虑麦克风位置

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图8。 初始阵列配置（Ex2）

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图9。 最终阵列配置（Ex2）

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图10。 考虑麦克风位置时$G（{\boldsymbol{r}}，f）$的振幅，其中$N=5$，$L=26$（Ex2）

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图11。 $G（{\boldsymbol{r}}，f）$的振幅，其中$N=5$，$L=26$（Ex2）不考虑麦克风位置

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表1。 运行时间比较（Ex1）

高斯-纽顿 Matlab非线性LS

运行时间 8.7995美元 1073.2美元

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