弹性网正则化广义逆波束形成算法改进

广义逆波束形成凭借其空间分辨率高,抑制旁瓣能力强等优势得到广泛关注。为了提升一般广义逆波束形成的声源识别性能,基于弹性网正则化波束形成既能保证声源识别结果的稳健性又能体现声源信号的稀疏性。然而,在测量声源信号的过程中所产生的非相干噪声对声源结果产生不可避免的误差,为抑制测量过程的干扰噪声,结合对角降噪和特征值改进法重构波束形成正则化参数,提出了一种改进弹性网正则化的广义逆波束形成,以重构正则化参数区别干扰噪声和目标声源。进行了数值仿真和实验验证,结果表明该算法在中高频时主瓣宽度误差低于10 dB,且比弹性网正则化波束形成具有更高的空间分辨率以及稳健性,衰减旁瓣能力强。     

基于弹性网正则化的广义逆波束形成

广义逆波束形成是一种高效的声源识别方法。然而受限于较低的算法稳健性,使得其难以实现高精度的声源识别定位。为提高广义逆波束形成声源识别性能,结合弹性网正则化方法和广义逆理论提出一种基于弹性网正则化的广义逆波束形成。首先从广义逆理论出发介绍了特征向量求解以及阈值截断滤波过程,并结合弹性网正则化思想全面阐述了基于弹性网正则化的广义逆波束形成基本理论;其次建立了数值仿真模型,以单极子和多声源识为研究对象,对比其他波束形成算法详细分析了声源类型与频率等因素对其声源成像性能的影响。最后以单极子、不相干以及相干声源为研究对象进行实验分析,结果表明由于基于弹性网正则化的广义逆波束形成的波束输出解具有较强的稀疏性和稳健性,使得其相比传统广义逆波束形成,能更精准地识别定位声源。     

一种自适应波束形成语音增强方法实现

本文利用阵列信号处理的波束形成理论,研究了基于Frost自适应波束形成的麦克风阵语音增强系统.和大多数文献都利用计算机仿真数据不同,本文是用真实环境下采集的数据.来验证算法.利用MATLAB计算结果表明,麦克风阵波束形成技术能有效去除背景噪声.     

基于反问题的正则化波束形成改进算法

基于反问题的正则化波束形成技术能以较高的计算效率得到稳健的声源识别结果。然而由于其正则化解中的正则化矩阵取决于低效的传统波束形成方法,使得基于反问题的正则化波束形成的声源识别结果精准度较低。为了在低信噪比环境下进一步提升其声源识别性能,基于Tikhonov正则化一般形式解提出一种双重迭代优化算法。该算法基于延时求和波束形成算法与互谱运算构造出新的正则化矩阵,并结合迭代方法对新正则化矩阵和波束输出进行优化,最终以较少的迭代步数经两次迭代运算有效提高了声源识别精度和稳定性。最后,通过数值仿真和实验算例,进一步验证了双重迭代优化算法的可行性和有效性。     

一种基于矢量传感器阵的盲波束形成方法研究

本文针对水声环境和信号的特点，提出了一种基于矢量传感器阵的盲波束形成算法。首先建立了矢量传感器阵列接收信号模型，然后推导了基于矢量传感器阵列的波束形成最优权矢量的表达式。在此基础上，定义了接收信号的四阶累积量，进而盲估计了矢量传感器阵列的方向向量，实现了盲波束形成。该方法利用高阶累积量可消除高斯噪声干扰这一特性，有效地实现了基于矢量传感器阵列的盲波束形成。仿真实验验证了该方法的有效性和正确性。     

滚动轴承测振系统的研究

本文对目前我国使用的轴承振动加速度测试系统进行了理论分析和实验研究,得出下列几点结论性意见：1.从理论计算、实测传感系统的谐振频率和实测轴承振动的频谱,都说明目前所用的弹簧连接的压电晶体加速度计测试系统谐振频率在3～4kHz之间。2.从理论和实验都证明弹簧连接的压电晶体加速度计轴承振动测试系统,在触针和轴承外圈之间加油能降低系统的谐振幅值,而不能提高系统的谐振频率到10kHz以上,谐振频率仍在3～4kHz之间。3.本文对目前使用的动圈式轴承振动速度传感测试系统的谐振频率进行了实测,说明速度传感系统谐振频率在12kHz附近。众所周知,轴承振动频率一般在50Hz～10kHz之间,动圈式速度传感系统谐振频率在12kHz左右,和动圈式速度传感系统测试轴承振动,能真实地反映出轴承的振动情况;而触针式压电晶体加速度计测试系统谐振频率在3～4kHz之间系统的固有频率会影响测值的真实性,因此它不能反映同承的真实振动情况,所以对于轴承这种特殊零件的振动测量,速度传感器比加速度传感器适用。因此本文最后建议用动圈式速度传器对轴承振动进行速度测量。     

基于波束形成的均匀方阵虚拟基元定位方法

针对传统四基元超短基线定位(USBL)系统接收信号受噪声干扰严重,定位结果可能存在相位模糊,且可靠性低的问题,提出了一种基于平面阵列波束形成的虚拟基元定位方法,将均匀方阵对称分割为4个子阵,通过子阵波束形成分别投影成虚拟基元,构成四基元十字阵;之后进行四基元十字阵波达方向(DOA)估计计算来波方向;得到的结果和之前结果...     

基于圆阵声源定位的目标上下界判定方法

通过圆形阵列和波束形成可以实现对声源目标的定位,在近距离的噪声声源定位中,声源的方位角和俯仰角范围分别为0～360°和0～90°,但通过波束形成计算方位角时,只能给出半个空间0～180°内的目标方位角,当目标出现在180～360°时,采用原有的公式和阵列顺序,计算出的功率谱是杂乱的,无法直接给出,需要通过对阵列数据进行旋转并二次计算才能得到方位角,显著增加运算时间.通过研究,提出了互相关测量法,初步判断声源所在方位,再通过波束形成算法计算出方位角,可以减小运算量,约降低1/3的计算时间.     

Internal model control structure using adaptive inverse control strategy

In this paper, we propose a new adaptive internal model control scheme based on adaptive finite impulse response filters. This scheme provides the same design procedure for both minimum and nonminimum phase plants. The plants under consideration may contain time delay. The tracking objective is accomplished for both invertible and noninvertible stable plants. The internal model of the plant and its inverse are estimated by recursive least-squares and least-mean-squares algorithms, respectively. The closed loop is designed such that the system from the reference input to the plant output can be approximately represented by a pure delay. The effect of the process zeros on the output is compensated by using adaptive finite impulse response filters. This avoids the cancellation of noncancellable zeros of the plant and forces the plant output to track the reference input with a delay. The stability of the closed loop for both minimum and nonminimum phase systems is guaranteed. Computer simulation and laboratory scale experimental results are included in the paper to demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

基于阵列的声源定位系统

设计了一种基于虚拟仪器技术与阵列的声源定位系统,该系统以基于四元阵的定位模型算法为理论基础,并进行了现场实验,证明了该系统实际运用的可能性。     

双五元十字阵被动声定位融合算法及性能分析

为了提高被动声测量的准确度和克服声源目标空间方位模糊的问题,提出了双五元十字阵被动声定位融合算法。首先设计了一种双五元十字阵传声器阵列模型,依据模型定义了声源点象限判断准则;然后根据被动声定位原理推导了单一五元十字阵的声源点坐标计算公式,根据俯仰角度正弦值作为加权系数,构造了双五元十字阵被动声定位融合算法模型;最后对该模型测距和测向的精度进行了理论分析,给出了时延估计误差、俯仰角以及方位角与双五元十字阵定位性能的关系。理论分析和仿真实验结果表明,该算法克服了声源目标空间方位模糊的问题、减小了时延估计误差对测距测向性能的影响。本文算法能够更加准确地测量出声源点的位置信息。     

Acoustical signature analysis of a helicopter cabin in steady-state and run up operational conditions

The noise situation inside modern helicopter cabins is still unsatisfying in comparison to modern jet. The requirement of a quieter helicopter needs a systematic study of its Noise Vibration and Harshness (NVH) behaviour. In this context, the authors have performed a wide experimental vibro-acoustic campaign in a helicopter cabin, which aims at evaluating the importance of the noise contribution produced by the jet engines with respect to the gearbox as well as finding possible noise sources and leakage points on the cabin surface. The results show that the main noise and vibration sources are the jet engines and the gearbox. Furthermore, the contribution of the jet engines is dominant with respect to the contribution of the gearbox, in terms of sound quality parameters. Finally, the paper suggests a fast and efficient experimental tool for leakage point detection and relative quantification on the cabin, very useful for noise control and quality check.     

基于CATIA二次开发的微透镜阵列仿真

汽车灯具的发展日新月异,近年来出现的新型灯种Logo灯逐渐流行。Logo灯可根据客户要求投射出各种图案,其原理是将光源发出的光通过灯内微透镜阵列投射至地面,但由于地面与光源透镜不平行,图像倾斜投影时会产生畸变失真现象,因此光学设计需要对光源图形进行修正才能避免失真。详细介绍如何通过CATIA二次开发对Logo灯的微透镜阵列进行仿真。     

Structural sources identification through an inverse mid-high frequency energy method

This paper is primarily focused on the identification of structural forces, with the objective of localizing forces injected into structures in the mid-high frequency range. An energy method, called the simplified energy method (MES), has already been introduced for the purpose of predicting an energy density distribution for structural acoustic problems in the mid-high frequency range. The present paper proposes using this same energy method to solve inverse structural problems. More specifically, the injected forces are to be estimated and localized through knowledge of a set of energy densities within the structure. The 2D formulation of this inverse approach, known as inverse MES (or IMES), is first expressed. Both the boundary and internal sources can then be detected by applying the proposed formulation. Numerical test results are processed using a 2D Kirchhoff plate, and a number of conclusions are also drawn regarding IMES capabilities. Moreover, this paper offers a numerical comparison with another energy-based method.     

一种基于多信息融合的室内移动机器人定位方法

对室内移动机器人定位技术进行研究,提出了一种麦克风阵列测量数据与里程计测量数据相融合的机器人定位新方法。给出了定位算法流程,通过实验分析证明该方法有效。     

管道机器人无线电磁自适应定位技术

针对金属管道机器人跟踪定位问题,提出了一种改进的自适应无线电磁定位方法,在未知管道几何尺寸和周围环境电磁参数的情况下实现了管道内机器人的三维定位.首先,通过磁偶极子模型分析了管道外极低频电磁场分布规律.其次,建立了六传感器接收天线的自适应定位模型,设计了电磁发射和接收电路,基于该模型推导出了含有6个未知数的非线性方程组,并分别采用3种算法对其进行了仿真分析.最后,分别对不同壁厚及不同埋藏深度管道进行了试验研究.试验结果表明,在管道壁厚为5.74 mm,埋藏深度为0.8～2 m的情况下,总位置误差的平均值小于18.7 cm,即比原模型减少了3.4 cm,满足机器人实际工作中的定位需要.     

主动嗅觉轮式移动机器人的系统设计及定位方法研究

在分析研究嗅觉定位理论原理的基础上,结合移动机器人技术,设计出一种能够自主完成气源定位的轮式机器人系统。该机器人系统是以Freescale半导体公司生产的16位MCU(MC9S12XDT512)为核心控制器,采用气体传感器阵列作为路径识别单元,结合轮式移动平台,配合Z字型控制搜索算法对轮式机器人进行控制完成了气体定位。在实验室现场测试中,以15 m作为起始距离,经过10次实验,误差小于5%,实现了气源定位的功能。在机器人行走机构设计上、实验方案的制定上进一步优化,则可有效地减小误差。     

光纤光栅传感器阵列在撞击定位监测中的应用

本文提出基于半导体环形激光器的光纤传感阵列系统,用于在铝板上撞击定位监测。采用光纤法布里-珀罗(F-P)标准具对光纤布拉格光栅(FBG)传感器信号进行解调。施加在FBG传感器的应变被编码为FBG反射光的波长位移,然后由自由光谱范围为50 GHz的光纤F-P标准具转换为强度调制。通过波分复用技术,光纤F-P标准具可同时解调多个FBG信号,光纤传感阵列系统安装在厚度为1 mm的铝板上,50 g的小钢球在20 cm的高度自由下落撞击铝板产生声发射信号。利用时频小波分析,从测量的FBG传感器瞬态响应中获得的Lamb波的群速度频散曲线,并根据三角定位算法,确定撞击点的坐标。经过撞击试验,通过本系统和定位算法的平均定位精度误差在30.89 mm,达到了较好的精度。     

阵列式扰振力测量平台及其测量策略

为了测量大质量设备的多维扰振力,设计了一种基于传感器阵列式分布的多维扰振测量平台.该平台基于压电传感器采用了冗余式阵列的振动测量策略,解决了大负载及高刚度的测量要求,避免了结构耦合引入的测量精度损失.同时,为了克服阵列式测量引入的冗余测量误差,本文基于广义逆求解法进行测量精度优化,针对不同的被测振源选取不同位置的传感器...     

助磁式单相异步电机的研究

针对单相异步电机的特点,提出了一种新型的单相异步电机结构——助磁式单相异步电机,它能有效地减小气隙磁场椭圆度,提高电机运行性能。在理论上分析了助磁式单相异步电机的基本原理,建立了电机模型,进行了计算机仿真,并结合试验数据,将助磁式单相异步电机与普通电容起动单相异步电机进行比较,从而在理论和实践两个方面给予了很好地证明。