j的网格点所在极径长度；同理生成极角矩阵Φ，极角矩阵Φ定 义为每个区域中以逆时针为正方向的起始分区线到各阵元的旋转角度。则极径矩阵R和极 角矩阵Φ依次表示为：
[0110]
[0111] 优选的，所述步骤二中，所述阵列结构优化参数指同一分区内阵元位置不重复，不 同区所选阵元位置不具有规则性，即阵元位置间距不是网格间距的整数倍。
[0112] 所述步骤二包括以下子步骤：
[0113] S201:在各分区设定一个网格点放置阵元，并生成阵元位置的极径矩阵和极角矩 阵，获取随机阵列结构。
[0114] 规定各分区设定一个网格点放置阵元，则一个区内依据可供选择的网格点数，可 随机挑选为阵元位置，并生成阵元位置的极径矩阵和极角矩阵;所有各分区内阵元的极径 矩阵和极角矩阵，即随机生成如下形式的随机阵列结构；
[0115]
[0116] 其中，R'表示随机阵列结构的极径矩阵，Φ'表示随机阵列结构的极角矩阵。
[0117] 每一组(ΙΤ，Φ '）代表着一个随机阵列结构，随机可生成大量的候选随机稀疏矩 阵。
[0118] 其中，一个随机阵列结构与一个候选随机稀疏矩阵相对应，若不加任何约束，随机 选取阵元位置，则会产生大量的随机阵列结构，即产生大量的候选随机稀疏矩阵。
[0119] 随机阵列结构由一定阵元数和一种阵元位置组成，当阵元数相同且阵元位置不 同，则形成不同的随机阵列结构，其中，阵元位置随机产生，因此，通过设置不同的阵元位置 将产生大量随机阵列结构，即产生大量的候选随机稀疏矩阵。
[0120] S202:设置约束条件，根据候选随机稀疏矩阵获得随机稀疏矩阵;通过设置约束条 件，可以减少随机稀疏矩阵生成的盲目性和时间消耗。
[0121] 所述候选随机稀疏矩阵包括极角矩阵和极径矩阵。通过设置约束条件，从步骤 S201中的大量的候选随机稀疏矩阵中选择出最终的随机稀疏矩阵。
[0122] 进一步优选的，所述约束条件为：
[0123] (1)同一个分区内，候选随机稀疏矩阵对应的阵元所在的网格点不重复；即候选随 机稀疏矩阵中每一个网格点只选一次，不重复选择;通过在矩阵计算中设置迭代条件进行 循环迭代;其中，所述迭代条件为:选过的候选随机稀疏矩阵位置设置为零，下次不选。
[0124] (2)不同分区内，候选随机稀疏矩阵对应的放置阵元的网格点的间距不是基础网 格边长的整数倍，同时均勾分布。
[0125] 通过将候选随机稀疏矩阵对应的极角矩阵Φ'，形成以水平向右为0°的普通极角 矩阵，再将所述极角矩阵任一后一项列矢量减去相邻的前一项列矢量，形成一个阵元极角 差矩阵，构成相邻传声器阵元位置的不同区极角矩時△外·若使阵元位置间距不为倍数关 系，且均匀分布，则大小应满足：
[0126]
[0127] 上述为矩阵运算过程，具体表示为：
[0128]
[0129]式中，j为各分区的索引号，N为分区总数，Φ'为形成阵元的极角矩阵，Δ c})k为极 角矩阵中的任一列向量= △戎-ΔΙ表示极角矩阵的列矢量的任一后项减去相邻的 前一项。
[0130] (3)根据声源辐射频率、阵列的测试频率及抗混叠能力，设置同一极径上的阵元个 数、最大阵元间距和不同极径的间隔，根据上述三个条件选择随机稀疏矩阵。
[0131] 具体为:同一极径上，考虑阵元类型和结构特征，第m个极径上的最大阵元数量：
[0132]
[0133] 则最大阵元间距：
[01 34] dmniRY - ￡lmCr Cr〉l
[0135] 不同极径间的间隔为：
[0136]
0 < Δμ <1
[0137] 式中：am为第m个极径长度上阵元的结构尺寸，为第m个极径，int表示取整数，cr 为间距拓展因子，λ为入射波最高频率的波长，表示展开因子，为数值变化量。
[0138] 通过进行非等间距分布，可以保证极径大小不同，阵元位置可布满整个阵列面。
[0139] 上述三个条件为结构优化参数:一般情况下，通过圆形麦克风由1/2和1/4英寸两 个结构确定阵元的尺寸结构，且上述两个结构可单一使用也可混合使用。并且，通常一个阵 列只采用一种形式的麦克风；只要极径^确定，依据上述公式可确定参数最大阵元数量和 最大阵元间距。
[0140]所述步骤三指:根据设定性能参数和筛选准则，对步骤二中的候选随机稀疏矩阵 进行结构阵性能筛选，获取随机稀疏声阵列超指向结构。
[0141]优选的，所述步骤三中，所述设定性能参数指主瓣宽度和旁瓣抑制比，所述筛选准 则为:相同旁瓣抑制比，主瓣宽度最窄。
[0142] 对于矩阵而言，主瓣宽度和旁瓣抑制比互相矛盾，一般旁瓣抑制比越低，主瓣宽度 越宽，此时，阵列抗噪声干扰能力最强，但是，声源分辨力差，可能存在虚假声源。
[0143] 针对上述理论，本发明采用折中思想，即：满足相同旁瓣抑制比，主瓣宽度最小的 阵列为随机稀疏声阵列超指向结构。
[0144] 具体计算过程如下：
[0145] 旁瓣抑制比rsp的计算如下:rsp=101g(hp/hs) 2
[0146] 经大量仿真分析的统计结果得出：
[0147]
[0148] 式中，hP为主瓣宽度峰值，hs为最大旁瓣峰值，Μ为阵列中阵元个数。
[0149] 其中，Μ表示阵元个数，Μ为变化的整数。若阵元数为13,当Μ小于等于16时，旁瓣抑 制比设置为Μ_1 = 12。
[0150] 随机稀疏声阵列超指向结构指:根据步骤202中的随机稀疏阵列获取的超指向性 波束，具体计算过程如下：
[0151] 阵列响应模式为Ε(θ，φ)，表达式为：
[0152]
[0153] 式中，Pm为每个阵元的声压响应，rm为第m区第η个阵元的极径，φωη为第m区第η个 阵元的极角;Μ为分区数，N m为第m区的可供选择的阵元位置数。上述阵列响应模式为阵列中 心放置1个阵元的形式，如果中心位置无阵元可省略第一项。
[0154] 归一化声压响应功率Ρ(θ，φ ):
[0155]
[0156] 超指向波束即为：
[0157]
[0158] f2 = 2min( CVainiobe)
[0159] 式中:Μ为分区数，Nm为第m区的可供选择的阵元位置数，（θο,φο)表示声源的入射 初始空间位置，设置为常值，实施例中均设置为&/4,31/4)，（0，(}))表示声源的整个空间位 置，为变量，实施例中（θ，Φ)范围为(-3!/2,31/2)，〇^^"1。^为主瓣宽度，是一个角度4 1为最 大化响应声压功率，f2为最小化波束主瓣宽度。
[0160] 超指向波束的物理意义:根据相同旁瓣抑制比，主瓣宽度最小的原则，获取的波束 指向性最强即为超指向性波束。上述表达式即为最大化响应声压功率，即最大化声源入射 波能量。
[0161] 最大化声源入射波能量通过阵列最大化响应声压功率表示，最大化声源入射波能 量是阵列对干扰噪声的抑制表现，由阵列响应声压功率的主瓣宽度进行直观表示，主瓣宽 度越小表示聚焦能量越大，识别声源就越准确。
[0162] 实施例1
[0163] 如图3和图4所示，本实施例随机阵列超指向性结构生成如下：
[0164] 先验条件:识别声源频率为2000Hz，取圆环阵为基础网格阵，环数设为4环，阵元数 为24个，中心设置1个阵元，共25个阵元，阵元类型一致。
[0165] (1)根据声源频率，将目标声源区域沿极轴逆时针进行网格划分和均匀网格分区， 分区数为24个，每个区可供选择的位置数为8个，设定每个分区仅选择一个位置点为阵元位 置。
[0166] (2)根据阵列结构优化参数，在各分区中随机生成一定数量的候选矩阵：
[0167] 第一环上阵元数为3个，环间距差为0.085~0.175米；同一环上最小阵元间距为 0.04 米。
[0168] (3)根据设定性能参数和筛选准则，对步骤二中的候选矩阵进行结构阵性能筛选， 获取随机稀疏声阵列超指向结构形式：
[0169] 设置主瓣宽度：19.8度，旁瓣抑制比：16;
[0170] 根据相同旁瓣抑制比，主瓣宽度最小的原则，