基于傳聲器陣列測試系統(tǒng)的波束形成聲源識(shí)別技術(shù),是一種先進(jìn)的空間濾波技術(shù),被廣泛應(yīng)用于航天、汽車、建筑等領(lǐng)域的噪聲源定位試驗(yàn)中。由于其適用于遠(yuǎn)場測量、對(duì)中高頻聲源敏感的特點(diǎn),與之相關(guān)的試驗(yàn)往往在戶外、開闊的空間內(nèi)或者有高頻噪音的環(huán)境中進(jìn)行,在這些復(fù)雜環(huán)境中經(jīng)常存在多種干擾噪聲,影響對(duì)目標(biāo)聲源的識(shí)別。近年來,先后出現(xiàn)了去自譜法和譜減法分別用于抑制自噪聲和背景噪聲,但是這些方法降噪性能有限,且存在明顯缺點(diǎn)。因此,論文針對(duì)目前存在的問題改進(jìn)提出了一種加權(quán)降噪廣義逆波束形成聲源識(shí)別方法。首先基于平面波假設(shè),根據(jù)傳統(tǒng)“延時(shí)求和”互譜波束形成原理編寫了算法模型,分析了其有關(guān)特征參數(shù)的性質(zhì),并通過數(shù)值仿真分析了該方法的缺陷,即低頻空間分辨率較差、高頻旁瓣水平較高、相干聲源的識(shí)別能力較差。然后,根據(jù)去自譜法和譜減法的理論,利用數(shù)值仿真得出上述兩種降噪方法不僅降噪性能有限,而且都直接對(duì)互譜矩陣進(jìn)行加減運(yùn)算,破壞了互譜矩陣半正定的性質(zhì),使重建聲場可能出現(xiàn)不可預(yù)期的錯(cuò)誤。為了克服去自譜法和譜減法的缺陷,論文改進(jìn)得到了自譜重建法和“預(yù)白化”法。自譜重建法采用凸優(yōu)化技術(shù),在約束條件下對(duì)互譜矩陣的對(duì)角元素進(jìn)行優(yōu)化,... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

傳統(tǒng)波束形成技術(shù)示意圖

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文14a.18通道偽隨機(jī)陣列b.18通道矩形陣列圖2.2最大旁瓣級(jí)函數(shù)圖Fig.2.2Thediagramsofmaximumsidelobelevel圖2.2.a為偽隨機(jī)陣列的最大旁瓣級(jí)函數(shù)圖，可見大致在0.45m處出現(xiàn)最大旁瓣級(jí)，旁瓣水平相對(duì)于主瓣低5.5dB，根據(jù)分貝的定義，可知主瓣能量是旁瓣的能量約3.5倍；而圖2.2.b中，矩形陣列的最大旁瓣級(jí)出現(xiàn)在0.2m處，距離主瓣位置較近，容易混淆實(shí)際聲源位置，且旁瓣水平較高，僅低于主瓣2.8dB。對(duì)比可知，偽隨機(jī)陣列具有較低的旁瓣水平，較強(qiáng)的旁瓣抑制能力，在聲源識(shí)別性能上優(yōu)于均勻矩形陣列。因此以下的仿真和實(shí)驗(yàn)均采用此種18通道圓形偽隨機(jī)陣列。2.1.3數(shù)值仿真分析根據(jù)上述的傳統(tǒng)波束形成聲源識(shí)別理論，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的數(shù)值仿真程序，以進(jìn)一步討論其對(duì)不同聲源下的成像效果和分辨率，分析總結(jié)傳統(tǒng)波束形成技術(shù)的聲源識(shí)別定位性能。首先，將聲源面設(shè)計(jì)為1mⅹ1m的平面，并離散為間距0.02m的網(wǎng)格點(diǎn)。聲源設(shè)置為單點(diǎn)聲源和多點(diǎn)相干聲源，其相關(guān)性質(zhì)參數(shù)包括:類型、位置、幅值、頻率。然后陣列面采用表2.1中所述的18通道偽隨機(jī)傳聲器器陣列，陣列直徑為0.34m。最后，聲源面與陣列面的法相距離為1m，具體設(shè)計(jì)示意圖如圖2.3所示。

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文14a.18通道偽隨機(jī)陣列b.18通道矩形陣列圖2.2最大旁瓣級(jí)函數(shù)圖Fig.2.2Thediagramsofmaximumsidelobelevel圖2.2.a為偽隨機(jī)陣列的最大旁瓣級(jí)函數(shù)圖，可見大致在0.45m處出現(xiàn)最大旁瓣級(jí)，旁瓣水平相對(duì)于主瓣低5.5dB，根據(jù)分貝的定義，可知主瓣能量是旁瓣的能量約3.5倍；而圖2.2.b中，矩形陣列的最大旁瓣級(jí)出現(xiàn)在0.2m處，距離主瓣位置較近，容易混淆實(shí)際聲源位置，且旁瓣水平較高，僅低于主瓣2.8dB。對(duì)比可知，偽隨機(jī)陣列具有較低的旁瓣水平，較強(qiáng)的旁瓣抑制能力，在聲源識(shí)別性能上優(yōu)于均勻矩形陣列。因此以下的仿真和實(shí)驗(yàn)均采用此種18通道圓形偽隨機(jī)陣列。2.1.3數(shù)值仿真分析根據(jù)上述的傳統(tǒng)波束形成聲源識(shí)別理論，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的數(shù)值仿真程序，以進(jìn)一步討論其對(duì)不同聲源下的成像效果和分辨率，分析總結(jié)傳統(tǒng)波束形成技術(shù)的聲源識(shí)別定位性能。首先，將聲源面設(shè)計(jì)為1mⅹ1m的平面，并離散為間距0.02m的網(wǎng)格點(diǎn)。聲源設(shè)置為單點(diǎn)聲源和多點(diǎn)相干聲源，其相關(guān)性質(zhì)參數(shù)包括:類型、位置、幅值、頻率。然后陣列面采用表2.1中所述的18通道偽隨機(jī)傳聲器器陣列，陣列直徑為0.34m。最后，聲源面與陣列面的法相距離為1m，具體設(shè)計(jì)示意圖如圖2.3所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于高階矩陣函數(shù)的廣義逆波束形成改進(jìn)算法[J]. 陳思,張志飛,徐中明,賀巖松,黎術(shù).  振動(dòng)與沖擊. 2017(10)
[2]基于TSVD的廣義逆波束形成對(duì)擴(kuò)展性噪聲源的識(shí)別[J]. 葉虹敏,王強(qiáng),袁昌明,范昕煒,谷小紅.  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2016(04)
[3]基于函數(shù)廣義逆波束形成的聲源識(shí)別[J]. 黎術(shù),徐中明,賀巖松,張志飛,陳思.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2016(04)
[4]基于廣義逆波束形成的擴(kuò)展性噪聲源定位誤差影響因素仿真研究[J]. 葉虹敏,王強(qiáng),袁昌明,范昕煒.  聲學(xué)技術(shù). 2015(04)
[5]基于彈性網(wǎng)正則化的廣義逆波束形成[J]. 黎術(shù),徐中明,賀巖松,張志飛,陳思.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2015(05)
[6]光滑L0范數(shù)廣義逆波束形成[J]. 徐中明,黎術(shù),賀巖松,張志飛,毛錦.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2014(06)
[7]基于非負(fù)最小二乘反卷積波束形成的發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲源識(shí)別[J]. 褚志剛,楊洋.  振動(dòng)與沖擊. 2013(23)
[8]波束形成聲源識(shí)別技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 褚志剛,楊洋,倪計(jì)民,江洪.  聲學(xué)技術(shù). 2013(05)
[9]反卷積DAMAS2波束形成聲源識(shí)別研究[J]. 楊洋,褚志剛,江洪,賀巖松.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2013(08)
[10]近場波束形成聲源識(shí)別的改進(jìn)算法[J]. 褚志剛,楊洋.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2011(12)

博士論文
[1]基于聲陣列的廣義逆聲源識(shí)別方法研究[D]. 黎術(shù).重慶大學(xué) 2017

碩士論文
[1]等效源法近場聲全息求解算法研究[D]. 平國力.重慶大學(xué) 2016
[2]基于波束形成技術(shù)的噪聲源識(shí)別與聲場可視化研究[D]. 張金圈.合肥工業(yè)大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3537001