[发明专利]实心球阵列三维声源识别的函数型延迟求和方法

说明书

技术领域

本发明涉及三维空间声源识别领域

背景技术

SHB是实心球阵列普遍采用的声源识别方法，理论上，其基于球谐函数的正交性将 输出函数构建为理想的狄拉克δ函数，仅在真实声源位置输出极大值，在其它非声源位置均 输出零。然而，实际应用中，球谐函数阶次截断、传声器离散采样等因素使该方法除了在真 实声源位置输出“主瓣”外，还在非声源位置输出大量高水平“旁瓣”，这些旁瓣会掩盖弱声 源使其无法被识别，同时又会被误认为声源，最终导致分析结果承受严重不确定性。为获得 明确的三维声源识别结果，许多学者已致力于SHB旁瓣衰减途径的探索，给出的典型方法有 滤波求和、反卷积等。前者由Hald于2013年引入，其计算效率高，但旁瓣衰减效果不显著；后 者由发明者于2015年引入，其能较显著地衰减旁瓣，但实际应用中存在严重的耗时问题。因 此，有必要探索既有力又快速的新型旁瓣衰减途径。

2014年，针对平面阵列二维声源识别的旁瓣衰减问题，Dougherty提出了兼具旁瓣 衰减能力强和计算效率高双重优势的新型FB方法。该方法基于“底数大于0小于1的指数函 数随指数的增加而递减”的思想来衰减旁瓣，过程简单，仅需特征值分解阵列传声器接收声 压信号的互谱矩阵，引入指数参数，用原始特征值的指数参数的倒数次方替代原始特征值 来构建新互谱矩阵，采用已有声源识别方法后处理新互谱矩阵，最后计算所得结果的指数 参数次方即可。若将FB方法扩展到实心球阵列的三维声源识别中，将有望快速获得干净的 声源成像图，对三维空间内声源的快速准确识别具有重要意义。但是上述SHB方法不满足点 传播函数在声源位置的输出值为1而在非声源位置的输出值小于1的前提。

发明内容

本发明的目的是解决SHB方法不满足点传播函数在声源位置的输出值为1而在非 声源位置的输出值小于1的前提的问题，提供一种实心球阵列三维声源识别的函数型延迟 求和方法。

为实现本发明目的而采用的技术方案如下，实心球阵列三维声源识别的函数型延 迟求和方法：

1)：构建测量系统：

参见图1，一个处于三维空间内的实心球阵列；所述实心球阵列包括一个半径为a的实心球，以及分布在所述实心球表面的Q个传声器；这些传声器的编号为q，q＝1,2,…,Q；所述实心球的球心作为原点，实心球阵列所处的三维空间内任意一点的位置坐标用(r,Ω)描述，r表示所描述位置与原点间的距离，表示所描述位置的方向，θ、分别为其仰角、方位角；(a,Ω_q)为q号传声器的位置坐标；

2)获取声压

各个传声器接收声压信号p(ka,Ω_q)；其中，处于所述三维空间内的单极子点声 源，辐射声波为球面波；波数k＝2πf/c，声波频率为f，声速为c，(a,Ω_q)为q号传声器的位置 坐标；

3)通过各个传声器接收声压信号，得到互谱矩阵C：

C=ppH‾,]]>

其中：B表示所有声源位置坐标组成的集合，(r₀,Ω₀)和(r₀',Ω₀')均表示声源的 位置坐标，