浅海声速剖面与移动声源的跟踪定位

在水平非均匀分布的浅海环境中,针对移动声源跟踪时,声速剖面的变化会对声场产生影响,提出了一种利用集合卡尔曼滤波算法的声速剖面跟踪反演和移动声源跟踪定位的方法。首先,将声速剖面进行距离和深度的参数化表示,从而将对声速剖面的跟踪转化为对声速剖面前3阶经验正交函数系数的跟踪;其次,通过将声源状态信息和声速剖面信息表示为状态变量,而将垂直线列阵接收到的声场信息作为测量值建立状态-测量模型,然后利用集合卡尔曼滤波方法对模型状态变量进行跟踪。仿真结果得出:声速剖面跟踪反演的均方根误差和移动声源跟踪定位的绝对误差都非常小,对声源的跟踪定位精度很高。并且通过增加集合样本数、增加接收信号信噪比以及增加接收阵元数目都可以提高跟踪定位结果精度。最后,利用东海实验数据对本方法进行了验证。     

一种利用分布式传声器阵列的声源三维定位方法

为了提高噪声和混响条件下分布式传声器阵列进行声源定位的性能,提出一种利用空间稀疏性和压缩感知原理的声源三维定位方法。该方法首先通过两次离散余弦变换方式提取出声音信号特征,并用该特征来构建稀疏定位模型,以便能够综合利用语音信号的短时和长时特性,同时降低模型维数;然后利用在线字典学习技术动态调整字典,克服稀疏模型与实际信号之间的失配问题,增强稀疏定位模型的鲁棒性;进而提出一种改进的平滑l_0范数稀疏重构算法来进行声源位置解算,以提高低信噪比条件下的重构精度。仿真结果表明该方法不仅可以实现多目标定位,而且具有较强的抗噪声和抗混响能力.     

球谐域自适应混响抵消与声源定位算法

提出了一种基于球谐域的自适应混响抵消与声源定位算法,该方法通过去混响处理改善语音质量,并提高球谐域定位算法在混响环境下的定位性能。推导了基于多通道线性预测的自适应混响抵消算法在球谐域的表达式,针对刚球模型提出分阶处理的去混响方法,并对去混响后的信号进行波达方向估计。采用32元球阵的仿真结果表明,相比于球谐域不分阶去混响方法,该方法最大可减少约2/3的运算量,同时语音PESQ得分及SRMR均显著提高。利用实验数据对算法性能进行测试,实验结果验证了该方法在实际声学环境中去混响和声源定位的有效性。     

虚拟接收目标定位技术中引导声源对目标声源的信噪比补偿

目标声源的低信噪比是目标定位技术中的瓶颈。在浅海近似均匀环境中,利用虚拟接收方法对声源测距的目标定位方法相比于传统的匹配场定位方法可以避免对环境参数和声场模型的依赖,同时省去生成拷贝场时的大量计算。通过数值模拟和实验数据处理,比较了在虚拟接收方法声源测距中不同信噪比的引导声源对目标声源测距的结果。提高引导声源的信噪比,可以一定程度上提高于涉条纹清晰度,从而提高测距准确度。提高引导声源的信噪比可作为目标声源的信噪比补偿是利用虚拟接收方法的目标定位技术的又一个优点。     

浅海负跃层条件下的双基地有源探测实验及定位声速修正

为了研究浅海条件下海底固定水平阵和机动声源的双基地有源探测性能,建立了浅海双基地有源探测仿真模型,分析了实验海区负跃层条件下的传播损失和多途能量扩展损失,实现了双基地有源探测的性能预估。以模型仿真为基础,在南海北部海域开展了一次浅海双基地有源探测实验.针对定位中的声速与实验中目标回波的脉冲传播速度的偏差导致定位精度下降的问题,提出了一种目标回波脉冲传播速度近似估计方法。实验结果表明,双基地有源探测可在浅海负跃层条件下实现对水中目标的有效探测,多个实验站位的回波信噪比实测值与仿真预测值符合较好,定位声速近似估计方法可进一步提高定位精度。     

风场大涡模拟中网格非匹配算法

计算风工程中对风场进行大涡模拟是从流体角度诠释风压产生、发展、分布的数值方法.风场需分割为多个子块,并根据风活跃程度分别指定不同的网格密度,在各块界面上网格非一一匹配.本文针对:三维子块,提出了一种搜集非匹配信息的算法,用以计算子块间的风流体通量.根据结构网格规律性,将公共界面上两个子块的网格线合并为一套网格,从而将公共界面划分为小面,形成联接信息进行全场联立求解.典型算例表明可在节省计算资源的同时保证精确性,同时实现网格密度平滑过渡,为大跨度结构风场模拟解决了一个基础问题.     

不确知海洋环境下的贝叶斯声源定位法

为了提高不确知海洋环境下的声源定位性能,贝叶斯声源定位法将环境参数与声源位置同时反演。该方法利用遗传算法在参数空间中寻优,将后验概率密度在环境参数起伏变化范围内积分,得到声源距离和深度的边缘概率分布,从中求得声源位置的最优值,并进行定位结果的不确定性分析。考虑到海底密度和衰减系数对匹配场处理代价函数的敏感性较弱,利用海底参数之间的经验关系实现这两个参数的间接反演。处理并分析了2000年的一次黄海声传播实验数据,研究表明,贝叶斯声源定位法对环境失配有较好的宽容性。采用经验公式可减少待反演参量维数,进一步提高定位的精度。     

高铁噪声声源的空气声隔声评价频谱修正研究

将华南理工大学戴然捷等人在厦深铁路和武广高铁测得的高速铁路交通噪声的频谱经A计权和归一化,计算出多种常用隔墙构造对其的空气声隔声频谱修正量。通过计算验证,得到了针对高铁交通噪声的频谱修正曲线,以期完善相关隔墙隔声性能评价体系。     

基于声源定位技术的建筑立面声反射研究

建筑立面对场地的声环境存在不可忽视的影响。以往的研究都是基于国际标准或者计算机模拟,不能直观地展示建筑立面上不同部位对入射声的几何反射和扩散反射效应。本文通过现场实测的方式,运用声学照相机,对建筑立面如何影响周围场地声环境的全过程展开可视化研究。结果表明,由于台阶、雨篷檐口等建筑构件在空间位置上处于立面之前,会发生声扩散反射现象。台阶的声扩散反射性能在315~630 Hz频段最强,雨篷檐口的声扩散反射性能在100~1k Hz频段最强。建筑立面上声扩散反射强信号区域为雨篷内部空间和立面中轴线。雨篷内的声反射强信号区域面积随着声源距离的增加而逐渐变大。在中轴线上,来自建筑立面的扩散反射声信号的声压级随着立面高度的增加而有所衰减,这种衰减趋势随声源距建筑立面的距离越远越明显。     

混凝土泵送阻力的修正算法

对国内现有的混凝土泵送阻力计算方法进行了修正,使之与实测阻力更为吻合,并使计算过程更为简化,对混凝土泵送工程具有重要应用价值。     

海洋声学环境下水中声源的时延估计法定位精度分析

水中声源的定位精度受到海洋声学环境的重要影响。结合海上试验的实际应用,分析了水下观测平台采用时延估计法对声源的定位精度问题。根据理论分析,计算了时延估计误差、海洋中声速不均匀、平台非稳性、及声传播起伏等因素引起的俯仰角和方位角误差。利用误差传递公式,获得了上述因素引起的不同平台深度下,不同距离声源的定位误差。比较了采用平面阵与立体阵、是否补偿声线弯曲效应等条件下定位误差的变化,并通过海上试验结果进行了部分验证。研究结果表明,海洋声速不均匀对定位误差的贡献最大。采用立体阵代替平面阵、测量海洋声速剖面并补偿声线弯曲引起的定位误差,在1000m距离上可使定位相对误差从最大30%降低到约10%,有效提高了较远距离上的定位精度。研究结果对于采取措施提高水中声源的定位精度有指导意义。     

线声源环境下小区环境噪声的分析和模拟

作者在小区环境噪声分析和模拟系统的理论模型的基础上,对线声源噪声环境下的具体细节进行了论述,并且实现了软件模拟。通过实践证明了这套模型是合理的,模型的软件实现是可行的。     

基于波束成形网阵的声源定位及影响因素探究

常规波束成形技术对声发射源定位的应用日益进展。本文基于波束成形网络阵列技术实现了对声发射源一次性定位,并采用控制变量法探讨了传感器网络类型、传感器个数、波速和声源位置对定位效果的影响。     

差分传声器阵列期望最大化多声源方位估计方法

2016年8月6日定稿摘要针对小尺寸传声器阵列多声源方位估计易受混响噪声影响的问题,提出了一种适用于差分传声器阵列的期望最大化多声源方位估计方法。首先,该方法利用期望最大化算法求解出各个时频点瞬时方位估计所应满足的高斯混合模型参数;然后,通过时频点分离技术估计出各声源的方位值。针对现有的硬、软时频点分离技术应用于差分传声器阵列所存在的缺陷,还提出了一种改进的时频点分离方法,该方法融合了软、硬分离方法所具有的优点,有效降低了时频点分离结果对混响噪声的敏感性。仿真和实测实验结果表明:相较于现有的差分传声器阵列多声源估计方法,所提方法在混响噪声环境下具有更高的估计精度和稳健性能。     

大尺寸弹性材料中声速的实验室测量方法研究

针对大尺寸弹性材料中声速的测量问题,将传统穿透测量法与分层介质中的射线声学理论相结合,设计了一种在水池中反演测量材料中纵、横波声速的方法.该方法使用水听器接收透过待测材料后到达的高频水声信号,依据实测信号传播时间与理论值比较代价函数,最终利用寻优算法计算材料中的两类声速。本方法既克服了传统方法不能同时获得材料内纵、横波声速的缺点,又可保证待测材料的完整性。利用开发的测量系统,水池实际测量结果的不确定度小于3.5%     

Sectional velocity model for microseismic source location in tunnels

Microseismic (MS) source location is the foundation of MS monitoring and warning. The accuracy of MS source location depends on the accuracy of the velocities used in the location algorithm. In this work, a suitable sectional velocity model for MS source location in tunnels is proposed. In the model, the velocities from the MS source to the MS sensors in any one group are almost the same but those to different groups of MS sensors may be different. An efficient global optimization algorithm (particle swarm optimization) is applied to search for the MS source location and sectional velocity. Results from a tunnel simulation show that the velocities obtained using the sectional velocity model are close to the actual ones and location accuracy is greatly improved. The average location error is reduced by 78.3% (from 13.05 to 2.83 m). The proposed model was applied to MS source location in the deeply-buried tunnels of the Jinping II hydropower station in China. The case shows that the sectional velocities obtained are in accordance with the geological conditions. The locations of rockburst and MS events in the rockburst development process are clustered in the actual rockburst area. The method is good for rockburst monitoring and warning in the tunnels. In addition, the impact of error in the velocity on MS source location accuracy in tunnels is discussed. In tunnels, error in velocity is found to have a great impact on MS source location accuracy.     

利用冲击声辨识声源材料的特征提取

声源辨识属于环境声识别的范畴,是模式识别的一个重要研究方向。冲击声携带了大量的声源物理信息,因此利用冲击声提取特征进行声源材料辨识是提高声目标识别分类性能的重要途径。对球-板撞击物理模型合成的冲击声连续统,提出使用基函数学习法提取目标特征,同时利用短时傅里叶变换和小波包变换进行特征提取,以此为基础完成被击平板的材料识别。研究结果表明,利用基函数学习法获得的特征,对于冲击声分类的效果明显优于短时傅里叶变换和小波包变换方法,说明利用该方法进行冲击声声源材料辨识的可行性和优势。     

基于VFOM的矿山微震震源定位及近震震级标定

矿山微震事件震源位置和近震震级是矿震最基本的参数,其准确计算对矿震事件分析与信息挖掘具有重要作用。介绍了一种有别于传统定位思路的定位方法—虚拟场优化法(virtual field optimization method,VFOM),并给出了以台站计算震级偏差最小为目标的近震震级公式回归方法。将VFOM和近震震级参数回归方法用于开阳磷矿用沙坝矿区401个微震事件的震源定位和近震震级公式的重新标定。结果表明,定位结果可靠,重新标定震级公式得到的震级台站偏差相比于现有公式有明显的减小。此外,采用标定震级公式计算的震级分布观察到了明显的双峰分布现象,表明用沙坝矿的微震数据可能由两种成因的事件构成。实例表明,不同地区的近震震级计算公式必须根据实测数据重新标定,否则将可能丢失一些重要的震级分布特征。     

多路径网络异构服务的分布式资源分配算法

针对多路径网络中普遍存在的异构服务,建立了相应的资源分配模型。模型是一个较难处理的非凸优化问题,为了得到问题的最优解,通过转换将问题转换成一个近似的凸优化问题,并且设计了一类分布式资源分配算法,算法能够在有限的迭代次数内有效地得到最优点,数值例子验证了结论的有效性。