專利名稱：一種基于隨機(jī)傳聲器陣列的運(yùn)動(dòng)物體聲場(chǎng)測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于隨機(jī)傳聲器陣列的運(yùn)動(dòng)物體聲場(chǎng)測(cè)量方法，屬于噪聲分析和控制 技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
汽車、火車等復(fù)雜運(yùn)動(dòng)機(jī)械的噪聲對(duì)環(huán)境影響很大。準(zhǔn)確的識(shí)別和定位主要的發(fā)聲部 件所在，能夠?yàn)樵肼曋卫砉ぷ魈峁┮罁?jù)，對(duì)噪聲測(cè)量以及治理工作都具有重要意義。由于 運(yùn)動(dòng)的原因，對(duì)這類(多聲源)運(yùn)動(dòng)型噪聲，要比較精確地獲取其聲場(chǎng)，將各個(gè)聲源分辨 出來(lái)，并準(zhǔn)確定位是比較困難的。
目前，世界上針對(duì)交通工具類的運(yùn)動(dòng)聲源，對(duì)其聲場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量分析研究的主要有聲全 息方法和陣列方法。全息法測(cè)量運(yùn)動(dòng)聲場(chǎng)受多普勒效應(yīng)影響很大，其工程實(shí)際應(yīng)用受到了 局限。與全息技術(shù)相比，陣列技術(shù)在運(yùn)動(dòng)聲源識(shí)別研究中的應(yīng)用更為廣泛。其中隨機(jī)陣列 的布局方式通過(guò)傳聲器的不規(guī)則布置可以有效的克服規(guī)則陣列的旁瓣效應(yīng)，提高聲源識(shí)別 的精確度；目前對(duì)于二維隨機(jī)陣列布局的優(yōu)化方法一般效率較低，需要進(jìn)行大量計(jì)算才能 找到性能較好的布局。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種基于隨機(jī)傳聲器陣列的運(yùn)動(dòng)物體聲場(chǎng)測(cè)量方法，通過(guò)基于陣 列單元的隨機(jī)傳聲器陣列生成、根據(jù)基線向量統(tǒng)計(jì)篩選、仿真計(jì)算評(píng)價(jià)三個(gè)步驟進(jìn)行二維 隨機(jī)傳聲器陣列布局的設(shè)計(jì)，按照計(jì)算得出的陣列布局搭建隨機(jī)傳聲器陣列，對(duì)運(yùn)動(dòng)物體 聲場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，從而提高聲場(chǎng)測(cè)量的精確度。
本發(fā)明提出的基于隨機(jī)傳聲器陣列的運(yùn)動(dòng)物體聲場(chǎng)測(cè)量方法，包括以下步驟
(1) 設(shè)定測(cè)量用傳聲器之間的最短間隔距離為"
J max
其中c為聲速，二、為設(shè)定的最大測(cè)量分析頻率；
(2) 設(shè)上述測(cè)量用傳聲器所在的陣列平面A的長(zhǎng)度為L(zhǎng),、高度為H,，待測(cè)運(yùn)動(dòng)物體 所在平面R的長(zhǎng)度為U、高度為&，陣列平面A與平面R之間的垂直距離為D，陣列平面 A的長(zhǎng)度L,和高度H,是上述最短間隔距離d的整數(shù)倍；
(3) 將上述陣列平面A劃分為n個(gè)大小形狀相同的陣列單元，每個(gè)陣列單元的長(zhǎng)度 和寬度分別為k,Xd、 k2Xd,其中k,、 k2為正整數(shù)，d為上述最短間隔距離，將每個(gè)陣列 單元?jiǎng)澐譃閗,Xk2個(gè)方格，每個(gè)方格的中心點(diǎn)為測(cè)量用傳聲器的預(yù)設(shè)置點(diǎn)，共有k,XkJ頁(yè) 設(shè)置點(diǎn)；(4) 在上述k,Xk2預(yù)設(shè)置點(diǎn)中，隨機(jī)選定一個(gè)預(yù)設(shè)置點(diǎn)作為傳聲器放置位置，得到 一個(gè)由n個(gè)傳聲器構(gòu)成的隨機(jī)傳聲器陣列，重復(fù)該過(guò)程N(yùn),次，生成N,個(gè)隨機(jī)傳聲器陣列；
(5) 計(jì)算上述N,個(gè)隨機(jī)傳聲器陣列中每個(gè)隨機(jī)傳聲器陣列的所有基線向量，將同一 隨機(jī)傳聲器陣列的所有基線向量放到同一點(diǎn)距坐標(biāo)系下，得到基線向量的點(diǎn)距坐標(biāo)圖，設(shè) 定點(diǎn)距坐標(biāo)圖中坐標(biāo)軸的單位為最短間隔距離d，形成i/個(gè)由直線x-土J和;;-土J所構(gòu)成 的正方形坐標(biāo)環(huán)，其中J-1，2，…"-1,"， {^maxW,/^^/^),計(jì)算基線向量終點(diǎn)在第 1坐標(biāo)環(huán)上的所有基線向量數(shù)M,，基線向量終點(diǎn)在第1坐標(biāo)環(huán)上且互相不重合的所有基 線向量總數(shù)《，基線向量終點(diǎn)在第2坐標(biāo)環(huán)上且互相不重合的所有基線向量總數(shù)《，以 及基線向量終點(diǎn)在第f/坐標(biāo)環(huán)上且互相不重合的所有基線向量總數(shù)^;;
(6) 根據(jù)上述基線向量總數(shù)，對(duì)上述N,個(gè)隨機(jī)傳聲器陣列進(jìn)行篩選，其過(guò)程為
(a) 若上述陣列單元數(shù)n《24，且上述基線向量數(shù)M,S4，則進(jìn)行步驟(b)，若上 述陣列單元數(shù) >24，且上述基線向量總數(shù)&S4，則進(jìn)行步驟(b);
(b) 若上述陣列單元數(shù)i^14，且上述基線向量數(shù)i^214，則進(jìn)行步驟(c)，若上 述陣列單元數(shù)10S"S13，且上述基線向量數(shù)《2212，則進(jìn)行步驟(c),若上述陣列單 元數(shù)8《n《9，且上述基線向量數(shù)&210，則進(jìn)行步驟(c);
(c) 若上述基線向量數(shù)i^24，則選擇該隨機(jī)傳聲器陣列；
(8)設(shè)上述選擇的隨機(jī)傳聲器陣列數(shù)有&個(gè)，分別對(duì)N2個(gè)隨機(jī)傳聲器陣列進(jìn)行仿真 計(jì)算，得到隨機(jī)傳聲器陣列中各個(gè)傳聲器的仿真聲壓信號(hào)&(,)，》^),...,^^)，其中第i個(gè) 傳聲器的仿真聲壓信號(hào)為
卜,
-"、1
其中，卵)為仿真被測(cè)聲源特征函數(shù)補(bǔ))-^cos(2 r/0， S。為仿真實(shí)測(cè)聲源強(qiáng)度，f為仿 真被測(cè)聲源的頻率，巧(f)為在t時(shí)刻Q點(diǎn)與第i個(gè)傳聲器間的距離，《W為在t時(shí)刻Q點(diǎn) 到第i個(gè)傳聲器連線與Q點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向間的夾角，M為馬赫數(shù)；
根據(jù)上述傳聲器的仿真聲壓信號(hào)，計(jì)算出待測(cè)運(yùn)動(dòng)物體所在平面R上任意一點(diǎn)5(f,/;) 處在^至^時(shí)間段內(nèi)的仿真聲場(chǎng)特征函數(shù)
#p(s，/7)= J,2戶2(^,/7)^ ，其中，戶("， 7)=丌1>'
、
巧f,7)為f時(shí)刻面上任意點(diǎn)SO， 7)與第z'個(gè)傳聲器之間的物理距離。遍歷待測(cè)運(yùn)動(dòng)物體
所在平面R，得到仿真聲場(chǎng)特征函數(shù)分布圖，設(shè)分布圖中主瓣峰值為、，最大旁瓣峰值為 &，則旁瓣抑制比;^為
y, =20 log若"^ 且上述陣列單元數(shù)8:^"<16，或者々216且"、16，則該隨機(jī)傳聲器陣列滿足頻 率f下的篩選條件，進(jìn)行下一頻率的篩選。
在下一頻率重復(fù)上述仿真步驟，若在對(duì)每一頻率都滿足上述篩選條件，則得到測(cè)量用 的隨機(jī)傳聲器陣列，否則對(duì)上述選擇的N2個(gè)隨機(jī)傳聲器陣列中的下一個(gè)隨機(jī)傳聲器陣列重 復(fù)上述篩選過(guò)程，直至得到一個(gè)滿足上述篩選條件的隨機(jī)傳聲器陣列。
(9)根據(jù)上述篩選得到的隨機(jī)傳聲器陣列組成測(cè)量系統(tǒng)，采集運(yùn)動(dòng)物體發(fā)出的聲壓 信號(hào)，計(jì)算得到待測(cè)運(yùn)動(dòng)物體所在平面R上任意一點(diǎn)s(s,;7)處在測(cè)量時(shí)間6至^內(nèi)的聲場(chǎng)特 征函數(shù)
^(s,;7)= J:2/^"*,，其中，尸("")4^p,〔"^^〕
其中，A(0為f時(shí)刻第z'個(gè)傳聲器接收到的信號(hào)聲壓，"'"f，")為Z時(shí)刻，任意點(diǎn)s^力)與 第z'個(gè)傳聲器之間的距離。
上述方法中，陣列單元為2X2、 2X3、 2X4、 3X3、 3X4或2X6中的任何一種。 本發(fā)明提出的基于隨機(jī)傳聲器陣列的運(yùn)動(dòng)物體聲場(chǎng)測(cè)量方法，通過(guò)基于陣列,元的隨 機(jī)傳聲器陣列生成、根據(jù)基線向量統(tǒng)計(jì)篩選、仿真計(jì)算評(píng)價(jià)三個(gè)步驟進(jìn)行二維隨機(jī)傳聲器 陣列布局的設(shè)計(jì)，按照計(jì)算得出的陣列布局搭建隨機(jī)傳聲器陣列，對(duì)運(yùn)動(dòng)物體聲場(chǎng)進(jìn)行測(cè) 量。通過(guò)劃分陣列單元的方法進(jìn)行隨機(jī)傳聲器陣列生成，減少布局的任意性，降低布局設(shè) 計(jì)中的搜索空間；應(yīng)用基線統(tǒng)計(jì)指標(biāo)預(yù)先濾除不滿足要求的陣列布局，從而減少了性能驗(yàn) 證的計(jì)算量，提高了搜索效率；通過(guò)仿真計(jì)算對(duì)不同頻率下的隨機(jī)傳聲器陣列性能進(jìn)行驗(yàn) 證，保證所得到的陣列滿足測(cè)量使用要求。通過(guò)應(yīng)用本發(fā)明方法，使運(yùn)動(dòng)物體聲場(chǎng)測(cè)量系 統(tǒng)能夠在較短時(shí)間內(nèi)確定隨機(jī)傳聲器陣列布局，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)聲源更準(zhǔn)確的定位和分析。


圖1是應(yīng)用本發(fā)明方法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)物體聲場(chǎng)測(cè)量的現(xiàn)場(chǎng)示意圖。
圖2是被測(cè)運(yùn)動(dòng)物體所在平面與陣列平面的空間關(guān)系示意圖。
圖3是一個(gè)由16個(gè)2X4式陣列單元組成的隨機(jī)傳聲器陣列示例圖。
圖4是一個(gè)2X4式陣列單元結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是一個(gè)隨機(jī)傳聲器陣列的基線向量點(diǎn)距坐標(biāo)圖。
圖6是仿真計(jì)算得出的聲場(chǎng)特征函數(shù)分布示意圖。
圖7是不同形式的陣列單元結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1中，l是被測(cè)運(yùn)動(dòng)物體，2是激光接收器，3是傳聲器，4是傳聲器陣列支架，5 是PC機(jī)，6是激光發(fā)射器，7是前置放大器接口箱，8是數(shù)字采集箱。
圖7中，(a)是2X2式陣列單元，(b)是2X3式陣列單元，(c)是2X4式陣列單元， (d)是3X3式陣列單元，(e)是3X4式陣列單元，(f)是2X6式陣列單元。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，詳細(xì)介紹本發(fā)明提出的基于隨機(jī)傳聲器陣列的運(yùn)動(dòng)物體聲場(chǎng)測(cè)量方 法，應(yīng)用本發(fā)明方法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)物體聲場(chǎng)測(cè)量的現(xiàn)場(chǎng)如附圖1所示。
(1) 設(shè)定測(cè)量用傳聲器之間的最短間隔距離為"，d = 其中C為聲速，/咖為設(shè)定的最大測(cè)量分析頻率；
(2) 如附圖2所示，設(shè)上述測(cè)量用傳聲器所在的陣列平面A的長(zhǎng)度為L(zhǎng),、高度為H,， 待測(cè)運(yùn)動(dòng)物體所在平面R的長(zhǎng)度為L(zhǎng)2、高度為&，陣列平面A與平面R之間的垂直距離為 D，陣列平面A的長(zhǎng)度L,和高度H,是上述最短間隔距離d的整數(shù)倍；兩面垂直距離D取值 范圍為2 6米。
(3) 將上述陣列平面A劃分為n個(gè)大小形狀相同的陣列單元，每個(gè)陣列單元的長(zhǎng)度 和寬度分別為k,Xd、 k2Xd，其中k,、 k2為正整數(shù)，d為上述最短間隔距離，將每個(gè)陣列 單元?jiǎng)澐譃閊Xk2個(gè)方格，每個(gè)方格的中心點(diǎn)為測(cè)量用傳聲器的預(yù)設(shè)置點(diǎn)，共有k,Xkd頁(yè) 設(shè)置點(diǎn)；陣列單元可以按不同方向放置，劃分得到的n個(gè)陣列單元應(yīng)覆蓋整個(gè)陣列平面的 面積，或者除邊角少量位置外的全部面積。如圖3所示為一個(gè)16陣列單元的劃分方案實(shí) 例，圖4所示為一個(gè)有2X4個(gè)傳聲器預(yù)設(shè)置點(diǎn)的陣列單元結(jié)構(gòu)。
(4) 在上述匕Xk2預(yù)設(shè)置點(diǎn)中，隨機(jī)選定一個(gè)預(yù)設(shè)置點(diǎn)作為傳聲器放置位置，得到 一個(gè)由n個(gè)傳聲器構(gòu)成的隨機(jī)傳聲器陣列，如圖3為一個(gè)16陣列單元的陣列布局示例， 其中" "表示隨機(jī)選定的傳聲器位置；重復(fù)該過(guò)程N(yùn),次，生成N,個(gè)隨機(jī)傳聲器陣列；
(5) 計(jì)算上述N,個(gè)隨機(jī)傳聲器陣列中每個(gè)隨機(jī)傳聲器陣列的所有基線向量，如圖5 所示，將同一隨機(jī)傳聲器陣列的所有基線向量放到同一點(diǎn)距坐標(biāo)系下，得到基線向量的點(diǎn) 距坐標(biāo)圖，其中基線向量是從一個(gè)傳聲器位置指向另外一個(gè)傳聲器位置的有向線段，對(duì)于 傳聲器數(shù)目為n的傳聲器陣列，其基線向量數(shù)目共有n(n-l)個(gè)。設(shè)定點(diǎn)距坐標(biāo)圖中坐標(biāo) 軸的單位為最短間隔距離d，形成〃個(gè)由直線x:土J和y:土J所構(gòu)成的正方形坐標(biāo)環(huán)，其 中《/ = 1,2廣-[/ —1,"， "-max(/f,/d,l!/c );各坐標(biāo)環(huán)均用數(shù)字表示，由;t-土J及^y = ±_/ 組成的坐標(biāo)環(huán)稱為第J環(huán)。計(jì)算基線向量終點(diǎn)在第l坐標(biāo)環(huán)上的所有基線向量數(shù)M,,基 線向量終點(diǎn)在第1坐標(biāo)環(huán)上且互相不重合的所有基線向量總數(shù)《，基線向量終點(diǎn)在第2 坐標(biāo)環(huán)上且互相不重合的所有基線向量總數(shù)夂2，以及基線向量終點(diǎn)在第f/坐標(biāo)環(huán)上且互 相不重合的所有基線向量總數(shù)A^;
(6) 根據(jù)上述基線向量總數(shù)，對(duì)上述N,個(gè)隨機(jī)傳聲器陣列進(jìn)行篩選，其過(guò)程為
(a) 若上述陣列單元數(shù)/^24，且上述基線向量數(shù)M,S4，則進(jìn)行步驟(b)，若上 述陣列單元數(shù) >24，且上述基線向量總數(shù)尺'^4,則哮行步驟(b);
(b) 若上述陣列單元數(shù)A^14，且上述基線向量數(shù)A^14，則進(jìn)行步驟(c),若上 述陣列單元數(shù)10S"S13，且上述基線向量數(shù)《212，則進(jìn)行步驟(c),若上述陣列單 元數(shù)8《n《9，且上述基線向量數(shù)尺2210，則進(jìn)行步驟(c);
(c) 若上述基線向量數(shù)/^24，則選擇該隨機(jī)傳聲器陣列；(8)設(shè)上述選擇的隨機(jī)傳聲器陣列數(shù)有N2個(gè)，分別對(duì)N2個(gè)隨機(jī)傳聲器陣列進(jìn)行仿真 計(jì)算，仿真計(jì)算模型如圖2所示，仿真中的參數(shù)均取實(shí)際測(cè)量中的數(shù)值，仿真被測(cè)聲源Q 為一個(gè)點(diǎn)聲源，位于待測(cè)運(yùn)動(dòng)物體所在平面R的中心，設(shè)定其聲源特征函數(shù) W0-^cos(2;r//)，其中^為仿真實(shí)測(cè)聲源強(qiáng)度，f為仿真被測(cè)聲源的頻率。
則得到隨機(jī)傳聲器陣列中各個(gè)傳聲器的仿真聲壓信號(hào)AW,AW,...,AG)，其中第i個(gè) 傳聲器的仿真聲壓信號(hào)為
其中卩(f)為在t時(shí)刻Q點(diǎn)距第i個(gè)傳聲器間的距離，e々)為在t時(shí)刻Q點(diǎn)到第i個(gè)傳聲器 連線與Q點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向間的夾角，M為馬赫數(shù)。
根據(jù)上述傳聲器的仿真聲壓信號(hào)，計(jì)算出待測(cè)運(yùn)動(dòng)物體所在平面R上任意一點(diǎn)S(s，/7)
處在f,至^時(shí)間段內(nèi)的仿真聲場(chǎng)特征函數(shù)
#p(s，;7)=( 2(";7)^ '其中，^，s，;;) = ^J》,卜^i^、 巧0,S,T7)為,時(shí)亥!j面上任意點(diǎn)5(S，T7)與第z'個(gè)傳聲^i間的物^距離。遍歷待測(cè)運(yùn)動(dòng)物體 所在平面R，得到仿真聲場(chǎng)特征函數(shù)分布圖，如圖6所示，該分布圖由一個(gè)主瓣和若干旁
瓣組成，設(shè)主瓣峰值為^，最大旁瓣峰值為&，則旁瓣抑制比^為
20 log f
若r,^"且上述陣列單元數(shù)8S/7d6，或者&^6且"^16，則該隨機(jī)傳聲器陣列滿足頻 率f下的篩選條件，進(jìn)行下一頻率的篩選。
在下一頻率重復(fù)上述仿真步驟，若在對(duì)每一頻率都滿足上述篩選條件，則得到測(cè)量用
的隨W/(專聲器陣列，否則對(duì)上述選擇的N2個(gè)隨機(jī)傳聲器陣列中的下一個(gè)隨機(jī)傳聲器陣列重 復(fù)上述篩選過(guò)程，直至得到一個(gè)滿足上述篩選條件的隨機(jī)傳聲器陣列。
其中上述篩選步驟中仿真頻率的選擇方法為將考察頻率范圍分為高頻段、低頻段和 中頻段，在每個(gè)頻段中，各取1 2個(gè)特征頻率。
(9)根據(jù)上述篩選得到的隨機(jī)傳聲器陣列組成如圖l所示的測(cè)量系統(tǒng)，采集運(yùn)動(dòng)物 體發(fā)出的聲壓信號(hào)，計(jì)算得到待測(cè)運(yùn)動(dòng)物體所在平面R上任意一點(diǎn)s(s,/7)處在測(cè)量時(shí)間f,至 ^內(nèi)的聲場(chǎng)特征函數(shù)
『"e，力- r尸2(","P ，其中'尸(";7)=丄1>,卩+ ^^、 其中，/^)為r時(shí)刻第^個(gè)傳聲器接收到的信號(hào)聲壓，""'")為Z時(shí)刻，任意點(diǎn)s"^)與
第z'個(gè)傳聲器之間的距離。
如圖7中的(a) 、 (b) 、 (c) 、 (d) 、 (e) 、 (f) 、 (g)所示，上述步驟(3) 中所述的陣列單元結(jié)構(gòu)可采用2X2、 2X3、 2X4、 3X3、 3X4或2X6中的任何一種。
權(quán)利要求
1、一種基于隨機(jī)傳聲器陣列的運(yùn)動(dòng)物體聲場(chǎng)測(cè)量方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)設(shè)定測(cè)量用傳聲器之間的最短間隔距離為d，其中c為聲速，fmax為設(shè)定的最大測(cè)量分析頻率；(2)設(shè)上述測(cè)量用傳聲器所在的陣列平面A的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1、高度為H1，待測(cè)運(yùn)動(dòng)物體所在平面R的長(zhǎng)度為L(zhǎng)2、高度為H2，陣列平面A與平面R之間的垂直距離為D，陣列平面A的長(zhǎng)度L1和高度H1是上述最短間隔距離d的整數(shù)倍；(3)將上述陣列平面A劃分為n個(gè)大小形狀相同的陣列單元，每個(gè)陣列單元的長(zhǎng)度和寬度分別為k1×d、k2×d，其中k1、k2為正整數(shù)，d為上述最短間隔距離，將每個(gè)陣列單元?jiǎng)澐譃閗1×k2個(gè)方格，每個(gè)方格的中心點(diǎn)為測(cè)量用傳聲器的預(yù)設(shè)置點(diǎn)，共有k1×k2預(yù)設(shè)置點(diǎn)；(4)在上述k1×k2預(yù)設(shè)置點(diǎn)中，隨機(jī)選定一個(gè)預(yù)設(shè)置點(diǎn)作為傳聲器放置位置，得到一個(gè)由n個(gè)傳聲器構(gòu)成的隨機(jī)傳聲器陣列，重復(fù)該過(guò)程N(yùn)1次，生成N1個(gè)隨機(jī)傳聲器陣列；(5)計(jì)算上述N1個(gè)隨機(jī)傳聲器陣列中每個(gè)隨機(jī)傳聲器陣列的所有基線向量，將同一隨機(jī)傳聲器陣列的所有基線向量放到同一點(diǎn)距坐標(biāo)系下，得到基線向量的點(diǎn)距坐標(biāo)圖，設(shè)定點(diǎn)距坐標(biāo)圖中坐標(biāo)軸的單位為最短間隔距離d，形成U個(gè)由直線x＝±J和y＝±J所構(gòu)成的正方形坐標(biāo)環(huán)，其中J＝1，2，…U-1，U，U＝max(H1/d，L1/d)，計(jì)算基線向量終點(diǎn)在第1坐標(biāo)環(huán)上的所有基線向量數(shù)M1，基線向量終點(diǎn)在第1坐標(biāo)環(huán)上且互相不重合的所有基線向量總數(shù)K1，基線向量終點(diǎn)在第2坐標(biāo)環(huán)上且互相不重合的所有基線向量總數(shù)K2，以及基線向量終點(diǎn)在第U坐標(biāo)環(huán)上且互相不重合的所有基線向量總數(shù)KU；(6)根據(jù)上述基線向量總數(shù)，對(duì)上述N1個(gè)隨機(jī)傳聲器陣列進(jìn)行篩選，其過(guò)程為(a)若上述陣列單元數(shù)n≤24，且上述基線向量數(shù)M1≤4，則進(jìn)行步驟(b)，若上述陣列單元數(shù)n>24，且上述基線向量總數(shù)K1≤4，則進(jìn)行步驟(b)；(b)若上述陣列單元數(shù)n≥14，且上述基線向量數(shù)K2≥14，則進(jìn)行步驟(c)，若上述陣列單元數(shù)10≤n≤13，且上述基線向量數(shù)K2≥12，則進(jìn)行步驟(c)，若上述陣列單元數(shù)8≤n≤9，且上述基線向量數(shù)K2≥10，則進(jìn)行步驟(c)；(c)若上述基線向量數(shù)KU≥4，則選擇該隨機(jī)傳聲器陣列；(8)設(shè)上述選擇的隨機(jī)傳聲器陣列數(shù)有N2個(gè)，分別對(duì)N2個(gè)隨機(jī)傳聲器陣列進(jìn)行仿真計(jì)算，得到隨機(jī)傳聲器陣列中各個(gè)傳聲器的仿真聲壓信號(hào)其中第i個(gè)傳聲器的仿真聲壓信號(hào)為其中，為仿真被測(cè)聲源特征函數(shù)為仿真實(shí)測(cè)聲源強(qiáng)度，f為仿真被測(cè)聲源的頻率，為在t時(shí)刻Q點(diǎn)與第i個(gè)傳聲器間的距離，θi(t)為在t時(shí)刻Q點(diǎn)到第i個(gè)傳聲器連線與Q點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向間的夾角，M為馬赫數(shù)；根據(jù)上述傳聲器的仿真聲壓信號(hào)，計(jì)算出待測(cè)運(yùn)動(dòng)物體所在平面R上任意一點(diǎn)處在t1至t2時(shí)間段內(nèi)的仿真聲場(chǎng)特征函數(shù)其中，為t時(shí)刻面上任意點(diǎn)與第i個(gè)傳聲器之間的物理距離，遍歷待測(cè)運(yùn)動(dòng)物體所在平面R，得到仿真聲場(chǎng)特征函數(shù)分布圖，設(shè)分布圖中主瓣峰值為hp，最大旁瓣峰值為hv，則旁瓣抑制比γf為若γf≥n且上述陣列單元數(shù)8≤n<16，或者γf≥16且n≥16，則該隨機(jī)傳聲器陣列滿足頻率f下的篩選條件，進(jìn)行下一頻率的篩選；在下一頻率重復(fù)上述仿真步驟，若在對(duì)每一頻率都滿足上述篩選條件，則得到測(cè)量用的隨機(jī)傳聲器陣列，否則對(duì)上述選擇的N2個(gè)隨機(jī)傳聲器陣列中的下一個(gè)隨機(jī)傳聲器陣列重復(fù)上述篩選過(guò)程，直至得到一個(gè)滿足上述篩選條件的隨機(jī)傳聲器陣列；(9)根據(jù)上述篩選得到的隨機(jī)傳聲器陣列組成測(cè)量系統(tǒng)，采集運(yùn)動(dòng)物體發(fā)出的聲壓信號(hào)，計(jì)算得到待測(cè)運(yùn)動(dòng)物體所在平面R上任意一點(diǎn)s(ε，η)處在測(cè)量時(shí)間t1至t2內(nèi)的聲場(chǎng)特征函數(shù)其中，其中，p1(t)為t時(shí)刻第i個(gè)傳聲器接收到的信號(hào)聲壓，ri(t，ε，η)為t時(shí)刻，任意點(diǎn)s(ε，η)與第i個(gè)傳聲器之間的距離。
2、如權(quán)利要求1所述的測(cè)量方法，其特征在于其中所述的陣列單元為2X2、 2X3、 2 X4、 3X3、 3X4或2X6中的任何一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于隨機(jī)傳聲器陣列的運(yùn)動(dòng)物體聲場(chǎng)測(cè)量方法，屬于噪聲分析和控制技術(shù)領(lǐng)域。通過(guò)基于陣列單元的隨機(jī)傳聲器陣列生成、根據(jù)基線向量統(tǒng)計(jì)篩選、仿真計(jì)算評(píng)價(jià)三個(gè)步驟設(shè)計(jì)二維隨機(jī)傳聲器陣列布局，按照陣列布局搭建隨機(jī)傳聲器陣列，對(duì)運(yùn)動(dòng)物體聲場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量。本發(fā)明方法減少了傳聲器布局的任意性，降低布局設(shè)計(jì)中的搜索空間；應(yīng)用基線統(tǒng)計(jì)指標(biāo)預(yù)先濾除不滿足要求的陣列布局，減少了性能驗(yàn)證的計(jì)算量，提高了搜索效率；通過(guò)仿真計(jì)算對(duì)不同頻率下的隨機(jī)傳聲器陣列性能進(jìn)行驗(yàn)證，保證所得到的陣列滿足測(cè)量使用要求。本發(fā)明方法使運(yùn)動(dòng)物體聲場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)能夠在較短時(shí)間內(nèi)確定隨機(jī)傳聲器陣列布局，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)聲源更準(zhǔn)確的定位和分析。
文檔編號(hào)G01H17/00GK101413824SQ20081023888
公開(kāi)日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月4日
發(fā)明者兵 李, 李克強(qiáng), 楊殿閣, 王建強(qiáng), 羅禹貢, 連小珉, 林 邵, 鄭四發(fā) 申請(qǐng)人:清華大學(xué)