一种用于分布式阵列的球谐波域声源定位方法

本文提出一种适用于任意阵型和阵元指向性的球谐波域声源定位方法,能够在较宽的频域范围内,尤其是低频,提供较高的空间分辨率。水下噪声源的高分辨识别具有重大意义。传统阵列信号处理方法对低频噪声源的精确定位要求阵列具有较大孔径和较多的阵元数,导致系统过于庞大且成本较高。我们基于声场的球谐波表达和变换,采用分布在一定空间区域内的多个阵列估计该区域的球谐波系数矢量,对系数矢量进行信号处理实现声源定位。理论证明了该方法具有理想的空间选择特性。在一种特定的阵元分布下,仿真研究了该算法的方位谱估计性能以及阵元不一致性和位置误差对声源定位性能的影响。仿真结果显示,该算法在低频具有较高的空间分辨率且误差对算法定位性能的影响有限。      

基于传声器阵列的声源定位

采用基于时延估计(Time Delay Estimation,TDE)的声源定位技术,估计出目标声源到达不同麦克风阵元间的时间差,并结合平面五元十字阵的几何定位模型算法确定了声源位置。针对目前基于传声器阵列声源定位系统定位精度有待进一步提高的问题,提出一种新的定位算法,利用组合传声器阵列阵元相互之间几何位置关系,即通过多个传声器,多方向估计,多个阵列之间综合考虑,确定具有较高精度的声源位置。     

实时声源定位算法研究与实现

声源定位技术是语音增强、语音识别技术的前提和基础。基于麦克风阵列的声源定位技术已经成为一大研究热点,其广阔的应用前景得到了广泛的关注。本文提出基于变步长标准最小均方差（variable step size least mean square,VLMS）的声源定位算法。该算法利用VLMS算法自适应估计声源到麦克风的脉冲响应系数,进而估计出各麦克风之间时延,并利用几何方法定位声源在3D空间的位置。此外,本文设计了基于Cortex-A8嵌入式平台的声源定位系统,并进行了相应的硬件选型与调试及算法移植工作。实时实验显示,本系统的方案合理有效,能够较好的实现声源定位。     

一种新颖的声源被动定位技术研究

通过声传感器阵列可实现对声源的自适应检测定位及跟踪,这使得它在声学目标探测、目标跟踪等诸多领域有着广泛的应用。五元十字阵是一种有效的声源定位结构,但在复杂环境中,常规的相关方法对于声源的被动定位往往难以得到准确的定位结果。由此提出采用互信息的时差定位方法改进其性能,并对这种新的被动定位算法进行了完整的分析。实验结果表明：文章提出的被动定位方法能够取得比常规定位方法更稳定、准确的结果,而且实现简单,实时性好,能充分满足实际工程应用的要求。     

声传感基阵与数据融合的声源定位系统研究

针对实际应用环境中存在的噪声和反射对声源定位精度的影响,探讨一种基于五元平面阵声传感声源定位的三基阵系统的实现方法,利用声信号到达不同位置各传声器的时延差及各基阵几何位置参数关系进行定位.采用几何数学方法分析声源定位的基础,利用FPGA完成声信号的高速采集和预处理.实验证明,在具有一定环境噪声和反射条件下,系统能对声源的距离、方位进行有效定位,实验数据稳定可靠.     

基于遗传算法的声矢量阵虚拟阵元波束形成

遗传算法在声源方位估计中的应用已有很深入的研究,然而在实际的工程应用中,阵元数量及如何用较少的阵元数得到较好的波束性能一直是人们所关心的问题.本文利用遗传算法及声矢量阵P-V互谱的抗噪能力,给出了基于遗传算法的声矢量阵虚拟阵元波束形成方法.根据实际阵元接收的数据,估计虚拟阵元上的接收数据,使基阵孔径在虚拟意义上得到扩大,从而实现高指向性窄波束.计算机仿真和湖试实验数据处理结果表明,虚拟后比虚拟前波束宽度锐化了21°左右.     

改进的五元十字炸点声定位算法研究

针对四元十字阵声定位算法精度易受探测目标方位角影响的问题,提出采用基于五元十字阵被动声定位算法.根据试验测试特点,研究了五元十字阵探测阵元间的空间关系及TDOA被动声定位算法的特点,建立改进的五元十字阵被动声探测模型.利用微分法从炸点方位角和探测阵元间距两方面分析系统测量误差.经仿真分析和试验验证了炸点方位角只有在与X轴成1.5rad时对目标的定位误差影响较大,以及炸点定位误差随着探测阵元间距的增大而减小,对空中炸点被动声定位的实际工程应用具有重要的理论指导意义.     

基于辅助阵元的十字阵阵元位置误差校正方法

文中对基于辅助阵元法的十字阵阵元位置误差校正方法进行了深入研究,在详细分析十字阵阵列模型和阵元位置误差模型的基础上,提出将辅助阵元法用于解决十字阵的阵元位置误差校正问题.仿真结果表明,辅助阵元法可以很好地解决十字阵的阵元位置误差校正问题,且计算量小、估计精度高.     

面阵探测器相连缺陷元识别定位

面阵探测器相连缺陷元的光电信号与正常元基本相同,因此采用现有面阵测试方法无法识别相连缺陷元.针对相连缺陷元的特点,提出了借助改变面阵探测器光电响应的方法来实现相连缺陷元的识别定位.实验结果表明,该方法使面阵探测器分为两个不同透过率探测单元,多元相连缺陷元响应电压是相对应的两个不同透过率探测单元响应电压之和的平均值.采用MATLAB软件对测试数据进行分析处理,分析结果清晰给出缺陷元诸如个数、形状和位置等详细信息.采用本方法面阵探测器相连缺陷元可以被显著识别定位.研究结果为今后的面阵探测器评测与可靠性提高提供了参考.     

基于遗传算法的非均匀线阵MIMO雷达阵元分析

多输入多输出(MIMO)雷达在发射端发射正交信号,产生虚拟阵元,扩大阵列孔径,性能较传统的雷达有很大提高。目前有关MIMO雷达的虚拟阵元研究大都是基于均匀线阵的,而采用非均匀线阵能产生更多有效虚拟阵元。在非均匀线阵中,不同的阵元摆放方式产生的有效虚拟阵元数通常是不同的。本文用遗传算法对非均匀线阵中阵元的位置进行了优化,实验结果证明该方法能获得很高的有效虚拟阵元数。     

一种多基阵炸点声源定位系统设计

为提高火炮武器的命中精度和攻击效果,提出了一种基于无源声探测的目标定位技术。系统通过传声器阵列采集目标声源发出的声信号,采用多个基阵定向结果对目标进行交汇定位,搭建了基于FPGA+DSP架构的基阵节点,对节点的软硬件进行了详细设计,并利用时延估计和定位算法解算出目标声源的三维坐标,实现对炮弹炸点的精确定位。最后模拟现场环境,设计完成了多次测试实验,验证了方位角估计理论的正确性及试验系统的可行性。实验数据表明,该方法具有较高的估计精度,可获得炸点的具体位置信息,具有一定的实用价值和应用前景。     

基于压电换能器的声发射源定位成像研究

针对金属板类结构件的声发射(AE)源定位精度低,定位过程复杂等问题,研究了一种基于时间反转聚焦的声发射源定位成像方法。该方法首先分析了时间反转(TR)和定位成像的原理,建立了由4个声发射传感器组成的板件监测模型,最后通过在铝合金板上进行了声发射源的定位实验研究。实验结果表明,该方法在不需要复杂信号处理的情况下能有效地实现铝合金板声发射源的定位和成像,并将误差控制在有效范围内。     

一种基于麦克风阵列的声源定位算法研究

麦克风阵列声源定位广泛应用于视音频会议系统及枪声定位系统等领域。提出了一种基于最小熵值（ME）的麦克风阵列声源定位新方法,其特点在于利用最小熵值方法对麦克风阵列进行时延估计,并与离散网格方法相结合,对声源进行空间搜索。实验结果表明,在同等混响或噪声条件下,该方法定位优于广义互相关-相位变换方法（GCC-PHAT）。     

麦克风阵列声源定位系统的研究

随着多媒体技术的进一步发展,语音接收和声音信号处理得到了日益广泛的关注和应用,而声源的定位和声源增强是实现语音增强,语音识别的前提和基础.基于麦克风阵列的声源定位技术由于其广泛的应用前景得到了众多学者的关注.单个麦克风接收到的信息量较少,缺少声源定位所需要的信息,而麦克风阵列克服了上述的缺点,利用了各麦克风信号之间信号的相关性对数据进行相关分析和处理从而实现声源的定位.文中阐述了麦克风阵列声源定位的原理,推导计算目标方位角、俯仰角以及距离的计算公式;阐述了硬件系统的组成以及各个部分的作用并通过实验进行了系统的测试,通过对测试数据的分析得出麦克风阵列声源定位系统能够实现声源的快速定位.     

七元空间声阵应用时延估计定位的研究

弹丸在出膛和空中飞行时处于超声速运动状态.根据声学原理,可以利用超声速运动物体产生的激波来对其进行空间定位和跟踪.针对五元空间声阵存在定位精度较差等问题,提出了一种七元空间声阵探测的模型,以及利用被动声时延估计原理进行推导的定位算法.结合了七元空间声阵和五元空间声阵推导出的定位算法,分别利用同一组理想定点代入定位算法进...     

Near-field source localization method and application using the time reversal mirror technique

In order to develop the acoustic keyboard for Personal Computer (PC), it is necessary to seek high-precision near-field source localization algorithm for identifying the keyboard characters. First of all, the focusing property of Time Reversal Mirror (TRM) is introduced, and then a mathematical model of microphone array receiving typing sound is established according to the realization of acoustic keyboard from which the TRM localization algorithm is carried out. The results through computer simulation show that the localization Root Mean Square Error (RMSE) performance of the algorithm can reach 10^?3, which demonstrates that the algorithm possesses a high accuracy for the actual near-field acoustic source localization, with potential of developing the computer acoustic keyboard. Furthermore, for the purpose of testing its effect on actual near-field source localization, we organize three experiments for acoustic keyboard characters localization. The experiment results show that the positioning error of TRM algorithm is less than 1 cm within a provided acoustic keyboard region. This will provide theoretical guidance for the further research of computer acoustic keyboard.     

基于RAP的水平线列阵时反定位研究

在分析可靠声路径的物理机理的基础上,将可靠声路径(RAP)与时间反转处理相结合,研究了基于RAP的水平线列阵时反定位问题,并在Munk声速剖面下进行了仿真分析。结果表明,利用RAP进行水平线列阵时反定位的有效性,通过适当提高阵元数量和间距可增强时反聚焦效果,在相同条件下,水平时反阵需要的阵元数量大于垂直阵。     

逆向捕获时间差的Voronoi声源定位机制

提出一种逆向捕获时间差的声源定位协议,可以使传感器网络在大部分时间里处于射频休眠状态,因此具有显著的节能效果;在利用时间差数据求解声源位置时,引入Voronoi图理论对搜索空间进行裁剪,以提高算法搜索求解的效率和成功率。理论分析和实验结果表明该声源定位机制具有明显的能量有效性、定位解算的精确性、快速收敛性和顽健性,适用于能量受限无线传感器网络中动态声源的实时精确定位。     

运动声源定位阵列设计及校准研究

在飞跃噪声源定位测量中,核心技术是运动声源定位技术,测量过程涉及传声器阵列设计技术及传声器阵列校准基础技术研究.利用对消声室内移测架携带的不同速度的运动声源进行定位分析,利用自研程序处理采集数据获得噪声源实际位置,通过结果对比分析,验证了运动声源定位的可行性,为飞机飞行噪声源定位奠定了基础.