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.     

低空目标光纤麦克风阵列无源测向技术

由于武装直升机、巡航导弹等超低空突防目标位于地面雷达探测的盲区,近年来采用声阵列探测受到广泛关注。研究了基于时延估计的低空目标声阵列无源测向理论与算法,设计了基于广义互相关算法的光纤麦克风平面五元十字阵的低空目标无源测向模型,采用光纤麦克风阵列可以保持各通道良好的幅相一致性。推导了五元十字阵目标定位方程,并分析了时延估计误差、有效声速误差以及阵尺寸测量误差等对目标测向精度的影响。最后,对五元十字阵声阵列测向进行仿真,并给出了仿真分析结果。     

基于RBF神经网络的被动声定位算法研究

提出了基于RBF神经网络的被动声定位算法.该算法根据TDOA定位原理,以四元十字阵作为定位模型,利用RBF神经网络较快的学习特性和逼近任意非线性映像的能力,实现对声源的快速准确定位,并与WLS算法、Chan算法、Taylor算法作对比分析.仿真结果表明,该算法定位精度高,鲁棒性好,性能优于其他算法.     

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。     

阵元间距对MUSIC算法的影响

本文概述了MUSIC算法,当阵元间距不大于载波半波长时,通过分析得出MUSIC算法空间分辨率随阵元间距增大而提高,并推导阵元间距与MUSIC算法性能的定量关系;当阵元间距大于载波半波长时,讨论空间谱可能出现虚假谱峰的情况,并提出提取真实谱峰的方案.最后通过计算机模拟仿真验证文中结论.     

一种新的均匀圆阵宽带波束域高分辨测向算法

波束域算法是通过对阵列信号进行波束形成预处理,再进行高分辨测向.本文提出了一种新的均匀圆阵宽带波束域高分辨测向算法,推导出波束域聚焦矩阵的表达式.新方法大大提高了圆阵宽带波束域测向算法的分辨率,估计精度等性能.最后通过计算机仿真,与基于模式空间变换的宽带圆阵波束域算法和宽带圆阵相干信号子空间算法进行了比较,验证了新算法的优良性能.     

基于任意麦克风阵列的声源二维DOA估计算法研究

对基于麦克风阵列的声源定位技术进行了研究,分析了基于麦克风阵列的远场信号模型,并结合子空间的方法推导出了声源二维(水平角和俯仰角)DOA估计——2D-MUSIC算法,该算法适用于任意拓扑结构的麦克风阵列。利用MATLAB仿真工具,对几种典型阵列结构进行了对比分析,提出了2种新型的三维麦克风阵列:均匀球面阵和三维均匀直线阵。仿真结果表明,提出的DOA估计算法在二维的均匀圆阵、三维的均匀球面阵和三维均匀直线阵中,均能得到较好的DOA估计效果。     

基于四元数的改进空间平滑解相干算法

针对常规的四元数空间平滑算法解相干时没有充分利用各子阵的互相关信息导致信号波达方向估计分辨率较差的问题,提出了一种基于四元数的改进空间平滑解相干算法。首先,利用四元数的正交结构可以很好地保持极化敏感阵列各阵元两分量输出信号之间固有的正交特性,建立了四元数接收信号模型。然后,在常规的空间平滑算法的基础上推导了改进的空间平滑解相干算法。该算法利用了阵列各子阵接收信号的全部互相关和自相关信息,在信号波达方向相近和信噪比较低的情况下,具有比常规空间平滑算法更优的波达方向估计性能。最后,通过计算机仿真验证了改进算法的有效性。     

阵列误差对测向性能的影响及校正方法

深入分析产生阵列误差的主要因素：阵元间互耦、阵元位置误差、通道失配以及它们对超分辨测向的影响，推导出了理论计算公式，并提出利用空间平滑法和改进空间平滑法进行误差校正。计算机仿真实验表明文中方法的正确性和有效性。     

基于Toeplitz矩阵的波束空间新算法

为保留渡束空间算法优点,降低算法对阵列的要求,及对相干信号源有效,提出了基于Toeplitz矩阵的波束空间多重信号处理算法-BST-MUSIC.算法将任意阵列的波束域输出及均匀线阵的阵元输出综合处理得到Toeplitz矩阵,对其修正处理后采用MUSIC算法进行DOA估计.由推导过程知:算法能够增强或抑制指定空域内的信号;能使相干信源等效为独立信源;在任意阵列与均匀线阵阵元不重合情况下能够有效地抑制噪声;只需一个子阵为均匀线阵,降低了算法对阵列的要求.     

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。     

基于传声器阵列的声定位成像系统研究与设计

为了实现对室内声源定位的目的,文中对其中的两个关键技术：时延估计、定位算法做了深入的研究.通过使用高保真监听拾音器、多功能信号采集器MPS010602,以及结合简单的数据采集图形化编程软件LabVIEW,搭建了软硬件设计系统,讨论了五元十字阵列在不同条件下的定位精度.实验应用表明：该系统可以创新性的对多个声源判决定位,并且提高了声阵列定位成像系统在细节上的分辨能力.     

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.     

基于传声器阵列的空间定位系统的研究

运用LabView和Matlab软件实现了基于传声器阵列的声源定位实验,该实验以基于声音到达时间差的定位技术为理论基础。在此基础上,声源的位置在沿着x和y方向上移动,这时四元阵和五元阵的阵列模型都能准确地定位出声源的空间位置,但五元阵的稳定性更强。声源定位技术为实现声源的可视化奠定了基础,同时在军事等领域也有非常重要的应用价值。     

声测定位技术的现状研究

声测定位技术是利用声学与电子装置接收声信号以确定声源位置的一种技术,具有隐蔽性好、保密性强、不易受干扰等特点。近年来受到各国的重视,并在军事领域得到长足的发展。重点介绍声测定位的关键技术,时延估计算法和声测阵列的选择是影响定位精度的主要因素。对几种广泛采用的声测阵列,给出相应的基本原理、定位计算方法并对各自特点进行比较。在声测定位系统中,利用时延估计对声信号进行处理是定位的重要环节,介绍了时延估计的基本理论、研究状况以及精度分析和比较,分析了影响定位精度的其他因素。     

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。     

基于小型阵列探头的声波分离方法研究

声级计等现有的声压在线测量工具并不能够抑制干扰噪声对测量精度的影响,针对这一问题提出了一种基于小型阵列探头的声波分离方法,该方法以球波函数叠加逼近理论作为分离算法的基础,可应用于噪声环境下目标对象辐射声压的简易快速准确测量。为验证该方法的可行性,设计了一个由5只传声器组成的小型立体阵列探头,在含有干扰声源的声场中,通过对探头所测得的复声压信号进行声波分离算法处理,便可将测量对象辐射的声波从存在干扰声波的声场中分离开来。数值仿真及实验结果表明,通过该方法可以简易快速地得到较好的声波分离效果。     

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。     

联合波形重构的数字调制信号直接定位方法

直接定位(Direct Position Determination, DPD)算法相比于传统两步定位法,在低信噪比和复杂环境下具备更高定位精度和更强鲁棒性。研究表明加入信号波形信息能够有效提升DPD算法定位精度,但在实际无源定位场景中信号波形往往难以先验已知,未知信号波形的DPD算法精度受限。针对这一问题,本文围绕无源定位系统中普遍存在的调制方式已知,但符号信息未知的数字调制信号,提出一种联合波形重构的数字调制信号直接定位(Direct Position Determination for digital Modulation signals, MDPD)方法。该方法依据最大似然准则,基于调制信号成型、接收阵列与辐射源位置几何关系,构建阵列接收信号关于信源符号和位置参数联合估计的代价函数,利用交替迭代降低信号高维搜索给参数联合估计带来的计算复杂度。仿真实验结果验证了联合波形重构的MDPD算法可行性,同时通过与已有两类定位算法的对比实验,得到本文MDPD可以达到更高定位精度,并在信噪比增加时收敛到渐进最优定位精度。      

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）。