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声源定位又称为声源的DOA估计,是声学研究领域的一个重要研究方向,如何快速并准确无误地确定声源所在方向或者所处位置是声源定位技术的关键。阵列作为声源定位的主要工具,设计恰当的阵列形式,不仅可以提高声源定位的速度和精度,也可以节约相应的软件和硬件成本。受Nyquist采样定律的限制,均匀阵列的阵元间距最大仅为声音信号波长的一半,其分辨率和有效动态范围等参数明显偏低。而由一对阵元数量满足互质条件、阵元排布满足稀疏放置的稀疏均匀阵列以首阵元重叠的方式叠加而成的互质阵列则突破了Nyquist采样定律的限制,在阵元数量不变的前提下增大了阵列孔径,提高了声源DOA估计的精度。与均匀阵列相比,有效地提高了分辨率和有效动态范围等参数。本文的工作基于互质阵列展开,并结合相关算法论证互质阵列在声源DOA估计方面存在的优势。本文的主要工作内容如下:1.针对均匀线形阵列在进行声源DOA估计时存在的阵列孔径偏小、分辨率及有效动态范围等参数偏低的问题,推导了互质线形阵列流型矩阵,研究了基于互质线形阵列的声源DOA估计方法;针对互质线形阵列只能进行一维DOA估计的不足,推导了互质圆形阵列流型矩阵;研究了基于互质圆形阵列的声源DOA估计方法。2.基于MVDR波束成形算法,对比分析了互质阵列与均匀阵列的声源DOA估计性能;针对MVDR波束成形算法存在的主瓣宽度过宽、旁瓣水平偏高等问题,给出了一种MVDR波束成形改进算法,仿真实验表明改进算法可以获得较优性能。3.基于MUSIC算法,研究了互质阵列高分辨声源DOA估计方法,仿真对比实验验证了互质阵列的性能优势;为了简化圆形阵列流型的复杂性,采用相位模式激励方法将互质圆形阵列进行线形阵列等效,减少了算法的计算成本;通过仿真对比实验说明了互质圆形阵列的相位模式激励相比于均匀圆形阵列的相位模式激励在计算成本、分辨率、有效动态范围及声源DOA估计误差等方面较优。