全数字化小尺度封闭空间音质评价方法研究(一)主观评价方法

在小尺度封闭空间内,声波低频成分的波长与空间尺寸相当,声音在传播过程中所发生的散射、衍射等波动现象不容忽视。目前以几何声学为理论基础的音质评价方法无法直接用于小尺度封闭空间中,需要发展以波动声学为理论基础的音质评价方法。以室内声场有源Helmholtz方程及其相应边界方程为基础,分别研究基于计算机辅助的全数字化小尺度封闭空间主观音质评价及客观音质评价方法。在这一部分,首先推导了求解小尺度封闭空间低频声传递函数的有限元模型;并进一步研究了在小尺度封闭空间内的双耳特性的处理方法;最后给出了小尺度封闭空间可听化的软件实现方法,并在一车体模型内实现了可听化。     

全数字化小尺度封闭空间音质评价研究(二) 客观评价方法

在小尺度封闭空间内,声波低频成分的波长与空间尺寸相当,声音在传播过程中所发生的散射、衍射等波动现象不容忽视。目前以几何声学为理论基础的音质评价方法无法直接用于小尺度封闭空间中,需要发展以波动声学为理论基础的音质评价方法。以室内声场有源Helmholtz方程及其相应边界方程为基础,分别研究基于计算机辅助的全数字化小尺度封闭空间主观音质评价及客观音质评价方法。这一部分着重研究小尺度封闭空间内的客观音质评价。首先,在声有限元模型基础上,给出了声能密度及声能的有限元计算模型。并以此为基础,提出了混响时间、清晰度和明晰度、中心时间等重要音质参数的计算模型。最后,计算了一矩形封闭空间内的声能密度及混响时间,通过与实验结果进行比较,验证了这一方法是有效可行的。     

小尺度封闭空间可听化技术研究

综述了小尺度封闭空间可听化技术的最新进展,对该技术中的关键问题－－低频声传递函数的求解方法作了分析和比较。     

求解Helmholtz方程的新型稀疏近似逆预条件算法

提出了一种新型预条件算法,用于对有限元法离散Helmholtz方程所产生的大型稀疏复对称且高度不定的线性系统进行高效迭代求解。该新型预条件子是在复拉普拉斯偏移算子的基础上结合改进的稀疏近似逆算法来得到。通过改善矢量有限元线性系统自身的谱特性,该预条件算法既可避免迭代中的不稳定情况,同时也能较大提高迭代求解效率。数值结果表明,与若干常用预条件算法相比,所提出的预条件算法更加有效。     

应用三维有限元素法求解小尺度封闭空间低频声传递函数方法的研究

文中详细介绍了如何建立用于求解小尺度封闭空间低频声传递函数的三维有限元素模型。并对两类常用的三维有限元素单元进行了比较。     

辐射体声场计算的综合Helmholtz积分公式法

提出了一种计算无界声媒质空间中任意形状辐射体辐射声场的新方法——综合Helmholtz积分公式法(Synthetic Helmholtz Integral Equation Formulation,SHIEF)。该方法将关于辐射体的内部、表面和外部Helmholtz积分方程有机地组合在一起,在已知辐射体表面法向振速的条件下,求出辐射体表面的声压分布,进而求其辐射声场分布。运用该方法计算分析了脉动球相对辐射阻抗随相对半径的变化情况,通过与理论值以及已有的其他方法(例如联立Helmholtz积分公式法(CHIEF)、超定外部Helmholtz积分公式法等)的比较,证明了该方法的正确性、准确性以及快速性,该方法有效地克服了CHIEF法和超定外部Helmholtz积分公式法的缺点。     

关于3D堆叠MRAM热学分析方法的研究

本文针对3D堆叠磁随机存储器（Magnetic Random Access Memory,MRAM）的热学分析问题，在有限元法和热阻网络法的基础上，提出了一种局部等效法，可高精度并且快速地分析3D堆叠MRAM的热学分布.与有限元法相比，该方法使用直观方便，克服了有限元法建模与求解复杂耗时的问题；与热阻网络法相比，局部等效法具有保持较高精度的特点，解决了热阻网络法针对带夹层和硅通孔（Through Silicon Via,TSV）的复杂封装问题时存在较大误差的问题.对比结果表明，使用本文提出的方法得出的各叠层的上表面温度误差均小于0.05°C，精度与有限元法一致，并且更便捷高效.同时对应的建模结构简单，避免了热阻网络法将含铜柱的夹层和含铜柱的硅层分开考虑的不准确性.本文的研究可为未来多层3D堆叠MRAM热学特性相关的设计与分析提供指导.     

基于二维再生核理论的图像平滑方法

本文给出了应用扩散方程进行图像平滑的再生核方法.基于再生核理论进行图像平滑,由于再生核函数的导数是小波函数,具有良好的局部性,与常规的对扩散方程差分化进行求解相比,用再生核方法求解扩散方程具有精度高,误差传播速度慢,对时间步长不敏感等优点.同时本文给出了用W2空间再生核求解Alvarez模型的方法.实验表明该方法具有图像清晰、图像平滑效果好等优点,本文的求解方法是有效的.     

基于COCG的组合迭代法求解电磁场FEM线性方程组

针对COCG算法在求解有限元法分析电磁场边值问题所得到的线性系统时存在的不稳定性问题,提出了一种基于COCG的组合迭代方法。该方法通过在低精度迭代阶段采用COCG,而在其易出现迭代崩溃问题的高精度迭代阶段采用其他相对更稳定的迭代法来进行联合求解。该方法不仅能有效避免COCG算法的不稳定性问题,同时也让其高效率的优点得到充分保留因而有利于整个迭代收敛过程。数值结果表明,提出的组合迭代法能将COCG的高效率和其他迭代法的稳定性进行优势互补,从而能获得比常规的单独迭代法更高的求解性能。     

脂血标本对血液常规检测的影响

空间碎片在轨感知系统对层合板中的声发射源定位提出了需求,这是声发射定位技术的重要研究课题.利用虚拟波阵面的概念提出了一种应用于层合板的多传感器声发射源定位方法,将定位方程的求解转化为求取一元函数最小值的优化问题,并利用黄金分割法对其进行求解.在玻璃/环氧单向铺设层合板与正交铺设层合板上对铅芯折断波源进行了定位实验.结果表明,该方法可有效应用于层合板定位问题,当材料波速较低时定位精度较高,并在采用多传感器阵列时可取得比3传感器阵列更高的定位精度.该研究结果也为空间碎片在轨感知系统的研制提供了参考.     

四阶声带通型音箱及其计算机辅助设计

主要分析了四阶声带通型音箱的设计方法。首先根据Ｔｈｉｅｌｅ－Ｓｍａｌｌ理论得出此音箱的等效电路图，指出其响应函数，并根据响应函数和四阶带通滤波器表示式提出了此音箱的设计方法，然后采用最优化技术来编制计算机辅助设计软件，以简化设计工作，最后进行了实际制作和验证，实验结果和理论分析相当吻合。     

高频有损斜开孔腔体屏蔽效能研究

针对带孔屏蔽腔体工作时受复杂电磁干扰问题,基于电磁拓扑理论和BLT 方程,考虑开孔倾斜、偏 心、任意平面波照射、任意观测点位置等情况,提出用于计算斜开孔腔体屏蔽效能的解析模型。同时将腔体材料考 虑为有损导体,对BLT 方程中散射矩阵和传播矩阵进行修改;并利用电压和电场分布关系,考虑腔体内多种传播模 式,将模型的可计算频段拓展为0~3 GHz。最后,设计五组试验,对比CST 仿真值、Robinson 拓展算法计算值与文中 所提模型计算值,验证所提模型的准确性与优化性。为实际工程中孔缝腔体屏蔽问题的预测与计算提供方法。     

一种基于缝隙天线阻抗的带缝腔体谐振频率计算方法

电磁波经缝隙进入机箱腔体后,会在某些频率点形成驻波而发生电磁谐振,导致腔体屏蔽效能急剧下降.为快速准确预测谐振频率以指导屏蔽腔体设计,本文基于缝隙天线阻抗理论提出一种带缝腔体谐振频率的计算方法.将电磁场用自由空间和腔体格林函数表示,根据缝隙处的边界条件建立等效磁流源的积分方程.通过矩量法求解积分方程,计算出腔体输入阻抗.根据谐振发生时电抗为零或电阻最小,可从频率-阻抗曲线获得谐振频率.本文方法不仅能预测缝隙谐振和低阶模式腔体谐振,还能预测出高阶谐振.与实验和CST仿真结果对比验证了本文方法的准确性及快速性.最后用本文方法分析了腔体和缝隙尺寸以及缝隙位置对谐振频率的影响.     

Strong Tracking Filter-Based Fault Diagnosis of Networked Control System with Multiple Packet Dropouts and Parameter Perturbations

This paper mainly discusses the fault diagnosis problem for a class of nonlinear dynamic discrete systems with parameter perturbations and network-induced packet dropouts based on a recursive strong tracking filter. Due to the limited network bandwidth, the data transmitted via the Internet from different sensors may suffer from independent packet dropouts. And then, a series of Bernoulli sequences is employed to simulate the multiple data loss rates. In the residual design process, for a strong tacking filter (STF) which appears as an enhanced extended Kalman filter by introducing a fading factor in the filter structure, both parameter perturbations and packet dropouts are considered. In addition, a small change is made in the fading factor calculating equation in order to ensure the tracking performance of STF. Taking advantage of its good robustness against sudden changes, a novel system consisting of two STF-based models is constructed and the bias between their estimated states is treated as a residual. A fault can be alarmed through the Monte Carlo simulation method opted threshold. Meanwhile, it can also be isolated by the idea of residual contributing degree. Some simulation studies are carried out on an Internet-based three-tank system to show the effectiveness of the proposed approach.     

一种改进自适应机动目标跟踪算法

针对“当前”统计模型下的卡尔曼滤波算法在跟踪匀速目标时误差较大的缺陷和强跟踪滤波器对非机动部分跟踪精度不理想的缺陷。通过改进基于截断正态分布下的加速度方差模型,提高了对非机动目标的跟踪精度;对卡尔曼滤波算法中预测误差协方差及渐消因子的计算作出修正,改进机动部分和非机动部分的精度;将目前常用的估计协方差的计算公式采用Joseph公式,增强数值的稳定性和算法的鲁棒性。仿真和实践结果表明该算法具有良好的性能。     

波导本征值问题的多极理论分析

本文利用多极理论分析波导本征值问题.给出用多极理论分析波导本征值问题的使用规则和实施方法.实例计算结果表明,用多极理论分析波导本征值问题,不仅具有较高的计算精度,而且可以很方便地应用于波导工程问题的设计与计算,多极理论是一种有效的波导本征值分析方法.     

FASTRAK在高密度头相关传输函数测量中的应用

高密度头相关传输函数测量对声源空间方位的精度有更高要求,因此要有精度较高的声源定位装置（系统）,并对定位系统的误差进行校准。使用FASTRAK电磁追踪器对测量高密度HRTF的定位系统进行误差校准。FASTRAK的空间分辨率为0.01°,静态精度为0.15°,经定位系统精度校准后,声源方位角误差可控制在0.1°±0.15°的范围内。文中测量高密度HRTF数据库的最小方位角间隔为2.5°,上述误差基本满足测量要求。     

基于状态转移矩阵逼近的椭圆球面波函数求解方法

该文针对现有椭圆球面波函数(PSWFs)求解算法存在的效率低、硬件实现复杂度高,尤其是精度不可控的问题,结合线性时变系统理论,提出一种基于微分方程状态转移矩阵逼近的PSWFs求解方法。该算法通过求解小区间上的状态转移矩阵来逼近整个时间区间上的状态转移矩阵,进而求得离散时间点上的系统运动轨迹,即PSWFs数值解。理论推导了求解误差并修正了算法,修正后算法具有简明的误差表达式,与Parr算法和Legendre多项式逼近算法在求解精度和复杂度上进行了对照分析。结果表明,该文算法求解精度高且可控,时间和空间复杂度低,易于硬件实现。     

一种改进两步加权最小二乘的TDOA定位算法

现有的两步加权最小二乘水下声源定位算法中,两步法处理均存在平方以及开方等非线性运算忽略了二阶误差项,导致定位精度下降。提出了一种改进的两步加权最小二乘算法,首先引入时差方程,构建新的定位方程,初步估计出声源位置;接着引入中间变量并进行泰勒展开,利用中间变量与声源位置误差之间的非线性关系构建定位方程,对声源位置初步估计值进行校正,有效避免了二阶误差项的丢失,得到了更加精确的估计结果。通过与克拉美罗下界进行比较,验证了算法性能的同时进一步提升了算法定位精度。