JPH02676B2 - - Google Patents
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- JPH02676B2 JPH02676B2 JP58117110A JP11711083A JPH02676B2 JP H02676 B2 JPH02676 B2 JP H02676B2 JP 58117110 A JP58117110 A JP 58117110A JP 11711083 A JP11711083 A JP 11711083A JP H02676 B2 JPH02676 B2 JP H02676B2
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- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 24
- RDYMFSUJUZBWLH-UHFFFAOYSA-N endosulfan Chemical compound C12COS(=O)OCC2C2(Cl)C(Cl)=C(Cl)C1(Cl)C2(Cl)Cl RDYMFSUJUZBWLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/80—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- G01S3/801—Details
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、船舶航走音(目標信号)が海中雑音
に混在された水中音を受信し、目標信号を抽出す
るとき、1個の受信器出力を2分岐し1分岐側に
遅れ時間を与え、時間差を持つ信号間での相互ス
ペクトル処理を行い、信号対雑音比を改善し、よ
り小さな目標信号まで検出するためのパツシブソ
ーナー相互信号処理方式に関するものである。
に混在された水中音を受信し、目標信号を抽出す
るとき、1個の受信器出力を2分岐し1分岐側に
遅れ時間を与え、時間差を持つ信号間での相互ス
ペクトル処理を行い、信号対雑音比を改善し、よ
り小さな目標信号まで検出するためのパツシブソ
ーナー相互信号処理方式に関するものである。
従来のパツシブソーナー装置で船舶の方位情報
をうるには、受波器群の出力を整相加算処理し、
乗算また自乗処理して、方位表示器に出力してい
た。
をうるには、受波器群の出力を整相加算処理し、
乗算また自乗処理して、方位表示器に出力してい
た。
しかし、上記従来装置での乗算処理では受波器
群を2分割して2つの整相器で整相加算処理して
いるため、整相加算で得られる利得(配列利得)
が全受波器出力を整相加算した場合に比べ1/2と
なる。
群を2分割して2つの整相器で整相加算処理して
いるため、整相加算で得られる利得(配列利得)
が全受波器出力を整相加算した場合に比べ1/2と
なる。
また、自乗処理は全受波器出力を整相加算し、
その出力で自乗する方式であるが、乗算処理に比
べ配列利得が低下しないかわりに、信号対雑音比
改善(処理利得)が小さくなり、それぞれに欠点
があつた。
その出力で自乗する方式であるが、乗算処理に比
べ配列利得が低下しないかわりに、信号対雑音比
改善(処理利得)が小さくなり、それぞれに欠点
があつた。
一方、従来装置で船舶航走音の特徴を抽出する
には、全受波器出力を整相加算した出力信号をフ
ーリエ変換し、自己パワースペクトルの形でスペ
クトル表示器に表示していた。しかし、この従来
処理方式では相互パワースペクトルに比べ処理利
得が小さく、かつ、移動平均処理(累加)を行つ
たとき、雑音成分が残存し、記録表示上で尾を引
き、小さい信号の抽出を妨害する欠点があつた。
には、全受波器出力を整相加算した出力信号をフ
ーリエ変換し、自己パワースペクトルの形でスペ
クトル表示器に表示していた。しかし、この従来
処理方式では相互パワースペクトルに比べ処理利
得が小さく、かつ、移動平均処理(累加)を行つ
たとき、雑音成分が残存し、記録表示上で尾を引
き、小さい信号の抽出を妨害する欠点があつた。
本発明は、上記従来方式の欠点をなくするため
に、整相器出力の雑音が第1図の遅れ時間軸上で
相関性が小さくなる性質に着目し、全受波器出力
の整相加算出力を用い、配列利得を低下させるこ
となく、かつ相互パワースペクトル処理により処
理利得を小さくせずに船舶の方位及び航走音の特
徴抽出を実現するパツシブソーナー相互信号処理
方式を提供しようとするものである。
に、整相器出力の雑音が第1図の遅れ時間軸上で
相関性が小さくなる性質に着目し、全受波器出力
の整相加算出力を用い、配列利得を低下させるこ
となく、かつ相互パワースペクトル処理により処
理利得を小さくせずに船舶の方位及び航走音の特
徴抽出を実現するパツシブソーナー相互信号処理
方式を提供しようとするものである。
第1図は、整相器出力の空間−時間相関関係を
示すもので、縦軸の左側は受波器間隔dと相関係
数ρ(d、τ)との関係を、右側は遅れ時間τと
相関係数ρ(d、τ)との関係を夫々表わしてい
る。この第1図から、現整相器出力の雑音と、異
つた時間での整相器出力の雑音とは相関係数ρ
(d、τ)が小さく、受波器出力信号を整相処理
後、方位ごとの到来信号に変換した場合におい
て、現到来信号と異つた時間での信号との相互ス
ペクトル密度を計算処理することにより、信号対
雑音比を改善可能なことが判り、この点が本発明
の特徴となつている。
示すもので、縦軸の左側は受波器間隔dと相関係
数ρ(d、τ)との関係を、右側は遅れ時間τと
相関係数ρ(d、τ)との関係を夫々表わしてい
る。この第1図から、現整相器出力の雑音と、異
つた時間での整相器出力の雑音とは相関係数ρ
(d、τ)が小さく、受波器出力信号を整相処理
後、方位ごとの到来信号に変換した場合におい
て、現到来信号と異つた時間での信号との相互ス
ペクトル密度を計算処理することにより、信号対
雑音比を改善可能なことが判り、この点が本発明
の特徴となつている。
以下、本発明の一実施例を概略構成図の第2図
において詳細に説明する。
において詳細に説明する。
すなわち、第2図において、受波器群1は入力
信号X1(t),X2(t),…,XK/2(t),…,Xk
(t)を受信し、その各出力Xi(t)を整相器2
に加える。整相器2は受波器出力Xi(t)に所定
の遅れ時間を夫々付与して、第3図の如く受波器
群1が特定範囲において特定方向θの指向性ビー
ムBMを形成するようにする。
信号X1(t),X2(t),…,XK/2(t),…,Xk
(t)を受信し、その各出力Xi(t)を整相器2
に加える。整相器2は受波器出力Xi(t)に所定
の遅れ時間を夫々付与して、第3図の如く受波器
群1が特定範囲において特定方向θの指向性ビー
ムBMを形成するようにする。
各受波器出力Xi(t)を整相処理した方位ごと
の到来信号Ye(t)は、遅延回路(または記憶
器)3と狭帯域分析器4Aとに夫々加えられる。
遅延回路(または記憶器)3は遅れ時間τを整相
器出力Ye(t)に与えるものである。この遅延回
路出力Ye(t+τ)は狭帯域分析器4Bに加えら
れる。狭帯域分析器4Aは、現整相器出力Ye
(t)をフーリエ変換して、その出力Ge(f)を
相互信号処理器5に加える。また、狭帯域分析器
4Bは、遅れ時間τをもつ整相器出力Ye(t+
τ)をフーリエ変換した出力Ge(f、τ)を相互
信号処理器5に加える。相互信号処理器5は、2
つの狭帯域分析器4A,4Bの出力を用い相互ス
ペクトル密度を計算する。
の到来信号Ye(t)は、遅延回路(または記憶
器)3と狭帯域分析器4Aとに夫々加えられる。
遅延回路(または記憶器)3は遅れ時間τを整相
器出力Ye(t)に与えるものである。この遅延回
路出力Ye(t+τ)は狭帯域分析器4Bに加えら
れる。狭帯域分析器4Aは、現整相器出力Ye
(t)をフーリエ変換して、その出力Ge(f)を
相互信号処理器5に加える。また、狭帯域分析器
4Bは、遅れ時間τをもつ整相器出力Ye(t+
τ)をフーリエ変換した出力Ge(f、τ)を相互
信号処理器5に加える。相互信号処理器5は、2
つの狭帯域分析器4A,4Bの出力を用い相互ス
ペクトル密度を計算する。
6はスペクトル加算器で、従来の広い周波数帯
域信号を乗算処理し、パワー量を出力していたの
に対し、本発明では狭い帯域の相互パワースペク
トルを広い帯域にわたつてスペクトル加算するこ
とで、従来の乗算処理と同等になることを利用す
るものである。7がスペクトル加算器出力を表示
する方位表示器である。
域信号を乗算処理し、パワー量を出力していたの
に対し、本発明では狭い帯域の相互パワースペク
トルを広い帯域にわたつてスペクトル加算するこ
とで、従来の乗算処理と同等になることを利用す
るものである。7がスペクトル加算器出力を表示
する方位表示器である。
8は累加器で、相互信号処理器5の出力の各周
波数ごとにスペクトルを加算平均するもので、9
がスペクトル表示器で、累加器8の出力を表示し
船舶航走音の周波数での特徴を表示する。
波数ごとにスペクトルを加算平均するもので、9
がスペクトル表示器で、累加器8の出力を表示し
船舶航走音の周波数での特徴を表示する。
なお、狭帯域分析器は説明の容易さから2個図
示したが、実装置では狭帯域分析器4A,4Bを
1個とし、狭帯域分析器出力に遅延回路3をもつ
ことでより簡単に構成できる。
示したが、実装置では狭帯域分析器4A,4Bを
1個とし、狭帯域分析器出力に遅延回路3をもつ
ことでより簡単に構成できる。
本発明の実施例である上記構成において、第2
図でさら詳細な説明を加えると、狭帯域分析器4
A,4Bの出力Ge(f)及びGe(f、τ)はYe
(t)及びYe(t+τ)のフーリエ変換で、以下
のとおり示され、周知のことである。
図でさら詳細な説明を加えると、狭帯域分析器4
A,4Bの出力Ge(f)及びGe(f、τ)はYe
(t)及びYe(t+τ)のフーリエ変換で、以下
のとおり示され、周知のことである。
すなわち、Ye(t)の自己パワースペクトル密
度をSe(f)、Ye(t+τ)の自己パワースペクト
ル密度をSe(f、τ)とすれば、以下の(3)、(4)式
の変換から(1)、(2)式で示される。
度をSe(f)、Ye(t+τ)の自己パワースペクト
ル密度をSe(f、τ)とすれば、以下の(3)、(4)式
の変換から(1)、(2)式で示される。
Se(f)=|Ge(f)|2 …(1)
Se(f、τ)=|Ge(f、τ)|2 …(2)
Ge(f)=∫T -TYe(t)exp(−jωt)dt …(3)
Ge(f、τ)=∫T -TYe(t+τ)exp(−jωt)dt
…(4) 相互信号処理器5では狭帯域分析器出力Ge
(f)、Ge(f、τ)とを用い相互スペクトル密度
Qe(f)を(5)式で計算する。
…(4) 相互信号処理器5では狭帯域分析器出力Ge
(f)、Ge(f、τ)とを用い相互スペクトル密度
Qe(f)を(5)式で計算する。
Qe(f)=|Ge*(f)・Ge(f、τ)| …(5)
*は共役関係を示す。
本発明の原理によれば、方位表示器7で表示さ
れる信号はスペクトル加算器6で使用周波数帯域
内の相互パワースペクトルを加算することで得ら
れ、従来の乗算処理と同じ結果となり、全受波器
出力を整相加算して、配列利得を低下することな
く、かつ1群の受波器群で実現できる。この場合
の方位表示器7の表示例を第4図に示す。
れる信号はスペクトル加算器6で使用周波数帯域
内の相互パワースペクトルを加算することで得ら
れ、従来の乗算処理と同じ結果となり、全受波器
出力を整相加算して、配列利得を低下することな
く、かつ1群の受波器群で実現できる。この場合
の方位表示器7の表示例を第4図に示す。
また、本発明は従来の乗算処理が方位表示のみ
であつたのに対し、相互パワースペクトル処理法
を応用することにより、船舶航走音の周波数での
特徴を抽出するスペクトル表示で大きな効果が得
られる。
であつたのに対し、相互パワースペクトル処理法
を応用することにより、船舶航走音の周波数での
特徴を抽出するスペクトル表示で大きな効果が得
られる。
従来のスペクトル表示では1群の受波器群で整
相加算し、狭帯域分析して、(1)式の形の自己パワ
ースペクトルで表示しており、その表示の1例は
第5図のaとbで示され、第5図aはレベルと周
波数との関係で表示するA表示、第5図bは時間
−周波数−濃淡の関係で表示するB表示である。
第5図a,bによれば、信号11は雑音13と同
時に表示される線スペクトルであるが、同時に雑
音13より小さい信号12が埋もれている。ま
た、第5図c,dは累加をm回実施したもので、
雑音13は第5図cで自己パワースペクトルレベ
ルの平均値をとり、平担となり、第5図dのB表
示では尾を引く状況となり、弱い信号がかえつて
判別しにくくなる欠点があつた。
相加算し、狭帯域分析して、(1)式の形の自己パワ
ースペクトルで表示しており、その表示の1例は
第5図のaとbで示され、第5図aはレベルと周
波数との関係で表示するA表示、第5図bは時間
−周波数−濃淡の関係で表示するB表示である。
第5図a,bによれば、信号11は雑音13と同
時に表示される線スペクトルであるが、同時に雑
音13より小さい信号12が埋もれている。ま
た、第5図c,dは累加をm回実施したもので、
雑音13は第5図cで自己パワースペクトルレベ
ルの平均値をとり、平担となり、第5図dのB表
示では尾を引く状況となり、弱い信号がかえつて
判別しにくくなる欠点があつた。
第6図は本発明の場合のスペクトル表示器9の
表示例を示す。第6図aはレベルと周波数との関
係で表示するA表示、第6図bは時間−周波数−
濃淡の関係で表示するB表示である。また、第6
図c,dは累加をm回実施したものである。本発
明の相互信号処理方式によれば、雑音レベルを低
減することが実現でき、第5図で雑音13に埋も
れていた信号12を第6図a,bのとおり、検出
でき、かつ累加をm回とつても、2つの雑音の位
相が互いに異なるところから雑音は第6図cのと
おり、レベルが低減し、信号12をさらに明瞭表
示にでき、かつ第6図dでは尾を引いた状態で表
示されず弱い信号の検出を妨害しなくなる。
表示例を示す。第6図aはレベルと周波数との関
係で表示するA表示、第6図bは時間−周波数−
濃淡の関係で表示するB表示である。また、第6
図c,dは累加をm回実施したものである。本発
明の相互信号処理方式によれば、雑音レベルを低
減することが実現でき、第5図で雑音13に埋も
れていた信号12を第6図a,bのとおり、検出
でき、かつ累加をm回とつても、2つの雑音の位
相が互いに異なるところから雑音は第6図cのと
おり、レベルが低減し、信号12をさらに明瞭表
示にでき、かつ第6図dでは尾を引いた状態で表
示されず弱い信号の検出を妨害しなくなる。
以上説明したように、本発明によれば、従来、
船舶の方位検出で、配列利得か処理利得のいずれ
かを低下させていたものを低下させることなく実
現でき、相互パワースペクトル処理法を用いるこ
とにより、船舶航走音の特徴抽出が信号対雑音比
よくスペクトル表示できるところから、本パツシ
ブソーナー相互信号処理方式は各種パツシブソー
ナーに応用して極めて有効である。
船舶の方位検出で、配列利得か処理利得のいずれ
かを低下させていたものを低下させることなく実
現でき、相互パワースペクトル処理法を用いるこ
とにより、船舶航走音の特徴抽出が信号対雑音比
よくスペクトル表示できるところから、本パツシ
ブソーナー相互信号処理方式は各種パツシブソー
ナーに応用して極めて有効である。
第1図はパツシブソーナー装置での雑音の空間
−時間相関々係の1例を示すグラフ、第2図は本
発明のパツシブソーナー相互信号処理方式の一実
施例を示す概略構成図、第3図は受波器出力を整
相処理して特定の指向性ビームを形成した場合の
説明図、第4図は方位表示器の表示例を示す説明
図、第5図は従来のスペクトル表示の1例を示す
説明図、第6図は本発明によるスペクトル表示の
1例を示す説明図である。 1……受波器群、2……整相器、3……遅延回
路、4A,4B……狭帯域分析器、5……相互信
号処理器、6……スペクトル加算器、7……方位
表示器、8……累加器、9……スペクトル表示
器、11,12……信号、13……雑音。
−時間相関々係の1例を示すグラフ、第2図は本
発明のパツシブソーナー相互信号処理方式の一実
施例を示す概略構成図、第3図は受波器出力を整
相処理して特定の指向性ビームを形成した場合の
説明図、第4図は方位表示器の表示例を示す説明
図、第5図は従来のスペクトル表示の1例を示す
説明図、第6図は本発明によるスペクトル表示の
1例を示す説明図である。 1……受波器群、2……整相器、3……遅延回
路、4A,4B……狭帯域分析器、5……相互信
号処理器、6……スペクトル加算器、7……方位
表示器、8……累加器、9……スペクトル表示
器、11,12……信号、13……雑音。
Claims (1)
- 1 目標信号等を含む水中音を1個の受波器群で
受信し、該1個の受波器群を構成する各受波器の
出力信号を整相器で整相整理して方位ごとの到来
信号{Ye(t)}に変換し、該到来信号を2分岐
してそのままフーリエ変換して信号{Ge(f)}
を作成して相互信号処理器に加え、他方は遅れ時
間τを与えてからフーリエ変換して信号{Ge
(f、τ)}を作成して前記相互信号処理器に加
え、該相互信号処理器で相互スペクトル密度を計
算処理して、雑音レベルを低減し、信号対雑音比
を改善して目標信号を検出することを特徴とする
パツシブソーナー相互信号処理方式。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11711083A JPS6010190A (ja) | 1983-06-30 | 1983-06-30 | パツシブソ−ナ−相互信号処理方式 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11711083A JPS6010190A (ja) | 1983-06-30 | 1983-06-30 | パツシブソ−ナ−相互信号処理方式 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6010190A JPS6010190A (ja) | 1985-01-19 |
JPH02676B2 true JPH02676B2 (ja) | 1990-01-09 |
Family
ID=14703656
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11711083A Granted JPS6010190A (ja) | 1983-06-30 | 1983-06-30 | パツシブソ−ナ−相互信号処理方式 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6010190A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017227480A (ja) * | 2016-06-21 | 2017-12-28 | ジェイ・アール・シー特機株式会社 | 音波監視装置および航走体 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4442935A1 (de) * | 1994-12-02 | 1996-06-13 | Stn Atlas Elektronik Gmbh | Verfahren zum Peilen schallabstrahlender oder schallreflektierender Ziele |
JP2010197190A (ja) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Hitachi Ltd | 目標深度計測装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5166862A (ja) * | 1974-12-06 | 1976-06-09 | Boeicho Gijutsu Kenkyu Honbuch | Hoisokuteihoshiki |
JPS53140079A (en) * | 1977-04-15 | 1978-12-06 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Automatic recognizing system for moving sound source |
-
1983
- 1983-06-30 JP JP11711083A patent/JPS6010190A/ja active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5166862A (ja) * | 1974-12-06 | 1976-06-09 | Boeicho Gijutsu Kenkyu Honbuch | Hoisokuteihoshiki |
JPS53140079A (en) * | 1977-04-15 | 1978-12-06 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Automatic recognizing system for moving sound source |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017227480A (ja) * | 2016-06-21 | 2017-12-28 | ジェイ・アール・シー特機株式会社 | 音波監視装置および航走体 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6010190A (ja) | 1985-01-19 |
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