【摘要】：最近幾年,我國鐵路行業(yè)的高速發(fā)展使該領域產(chǎn)生的噪聲污染問題越來越突出。為了抑制環(huán)境噪聲,必須從噪聲源頭入手進行控制和治理,其必要的手段就是噪聲源識別技術。目前常規(guī)的聲源識別技術都是針對中高頻聲源,而對于高速鐵路噪聲重要組成的低頻噪聲少有研究。技術瓶頸在于算法的缺陷和實際測試中陣列尺寸的限制�；诖�,本文從傳統(tǒng)的波束形成技術(beamforming)出發(fā),對beamforming算法進行改進,依據(jù)傳聲器接收低頻聲源和高頻聲源信號相位差不同的原理,試圖通過對低頻聲源到傳聲器的相位進行補償,從而讓低頻聲源具有高頻聲源的識別能力,具體研究內(nèi)容如下:首先是聲源識別的基本理論,推導了陣列接收窄帶、寬帶信號模型,給出了傳統(tǒng)beamforming、基于互譜的延時求和波束形成算法和反卷積逆運算的理論推導,并通過仿真研究了兩種波束形成算法與聲源頻率的關系。其次是篩選出目前性能較好的兩種反卷積算法,推導了兩算法的原理,并進行兩算法的對比仿真。結果表明,快速收縮迭代閾值算法(Fast iterative shrinkage-thresholding algorithm,FISTA)算法的識別結果好于基于FFT的非負最小二乘(FFT-non-negative least square,FFT-NNLS)算法,且識別結果魯棒性好。兩算法都可以識別相干聲源和不相干聲源,識別相干聲源時聲源幅值存在偏差。兩算法在識別寬帶聲源時還原出的幅值誤差比窄帶大。接著提出反卷積算法的不足,引出相頻變換的必要性,提出兩種相頻變換的預備方案,其中第二種方法可以對單聲源和不相干聲源進行識別。為了解決低頻相干聲源的相頻變換問題,提出了利用凸優(yōu)化(CVX)工具箱進行傳聲器的信號解纏,或使用矢量旋轉法方式進行相頻變換,但這些方法都有其應用缺陷。最終利用虛擬陣列變換和陣元虛擬拓展技術與波束形成技術的結合完成了相頻變換算法的操作,從試驗和算法兩層面提出了校正附加相位偏差的方式,使低頻聲源相頻變換的結果更加準確,具有重要的工程意義。最后,開展戶外靜止聲源識別試驗,對以上幾種算法進行了實際檢驗,驗證結果良好,表明本文的算法和程序正確無誤。利用多普勒時域校正方法,將靜止聲源識別拓展到運動聲源識別領域。此外,還基于VB和MATLAB混合編程進行了實驗室陣列后處理軟件的設計,實現(xiàn)了部分數(shù)據(jù)分析功能。
【圖文】：

隨著陣列聲源識別技術在高速鐵路聲源識別領域上的應用，不斷有逡逑新的聲源辨識技術涌出，而高速鐵路低頻噪聲卻鮮有研宄。作為高速列車噪聲的逡逑重要組成，見圖１－１，低頻噪聲聲波較長，能夠長距離傳播且衰減速度慢，對人體逡逑危害極大。然而，傳統(tǒng)的聲源識別研宄中，受算法和聲陣列測試系統(tǒng)自身的限制，逡逑一般很難獲得準確的低頻噪聲源的識別結果。本文基于此問題，提出一種利用相逡逑頻變換的思想來改進波束形成技術，，通過對將低頻聲源轉化為虛擬的高頻聲源，逡逑達到運用高頻聲源的成像能力識別低頻聲源的目的。逡逑１逡逑

時ｒ《ｌ／５，因此有外－ｒＸ0。逡逑對于相同陣列，假設空間中有Ｋ個相同中心頻率％的空間窄帶平面波以逡逑？，，？＾？？尤的方向角入射到該陣列，如圖２－１，其中，？，．＝（０，，色），６＞，代表信號逡逑的仰角，戎代表方位角，0＜０，＜９0°邋０Ｓ戎＜３６０°。逡逑９逡逑
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TB53;X731

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 徐康樂;陳迎春;江淵;周家檢;孫剛;;基于相控麥克風陣列的民機主起落架氣動噪聲源識別技術研究[J];空氣動力學學報;2015年04期

2 黎術;徐中明;賀巖松;張志飛;陳思;;基于彈性網(wǎng)正則化的廣義逆波束形成[J];儀器儀表學報;2015年05期

3 王謙;侯宏;陳志菲;秦曉輝;黃云軻;;水下運動聲源部位識別方法研究[J];西北工業(yè)大學學報;2014年06期

4 褚志剛;段云煬;沈林邦;楊洋;賀巖松;;奇異值分解波束形成聲源識別方法[J];電子測量與儀器學報;2014年11期

5 徐中明;黎術;賀巖松;張志飛;毛錦;;光滑L0范數(shù)廣義逆波束形成[J];儀器儀表學報;2014年06期

6 楊洋;褚志剛;;四種典型波束形成聲源識別清晰化方法[J];數(shù)據(jù)采集與處理;2014年02期

7 楊洋;褚志剛;江洪;賀巖松;;反卷積DAMAS2波束形成聲源識別研究[J];儀器儀表學報;2013年08期

8 蘇衛(wèi)青;潘曉巖;葉平;;高速鐵路聲屏障聲學計算模式研究[J];中國鐵道科學;2013年01期

9 褚志剛;楊洋;;近場波束形成聲源識別的改進算法[J];農(nóng)業(yè)工程學報;2011年12期

10 劉哲;陳日林;滕鵬曉;楊亦春;;基于平面?zhèn)髀暺麝嚵械穆曉炊ㄎ幌到y(tǒng)[J];聲學技術;2011年02期

相關碩士學位論文 前5條

1 葉虹敏;基于TSVD正則化廣義逆波束形成的噪聲源識別研究[D];中國計量學院;2016年

2 黃金城;虛擬陣列擴展研究[D];哈爾濱工程大學;2010年

3 孫長江;基于Beamforming的陣列噪聲源識別仿真和算法研究[D];北京交通大學;2008年

4 賴世明;天線罩對陣列DOA估計性能影響及校正方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2008年

5 胡鵬;虛擬陣元波束形成方法研究[D];西北工業(yè)大學;2006年

本文編號：2687495