[发明专利]一种基于虚拟球阵列扩展技术的噪声源定位识别方法

权利要求书

1.一种基于虚拟球阵列扩展技术的噪声源定位识别方法，其特征在于：步骤如下：

步骤一：获取半径为a阵元数为L的球阵列接收声压向量p，其中第l个阵元为：p(ka,θ_l,φ_l)；

在球阵外部和声源之间选取半径为r'的球面作为虚拟源面并在该面上设置K个虚拟源及位置，计算虚拟源和球阵列的传递矩阵G(a_l,r'_k)，利用p和G(a_l,r'_k)计算得到波束形成正则化矩阵L，选取正则化参数λ，得到虚拟源的源强q_BF；

在虚拟源面和球阵之间选取一个球面并设置M个虚拟阵元及位置，得到虚拟源和虚拟球阵间的声场传递矩阵G(r'_k,r_m)，最后通过q_BF和G(r'_k,r_m)计算得到虚拟球阵接收声压向量p'，其中第m个虚拟阵元为：p'(kr,θ_m,φ_m)；

步骤二：基于虚拟球阵列扩展技术的球谐波展开噪声源定位方法；

(1)将虚拟阵列和真实阵列接收数据进行球函数分解，获得虚拟双半径空心球阵列的组合声压，采用球函数展开波束形成算法进行噪声源定位；

选取半径为r的球面作为虚拟球阵位置且虚拟阵元方位与实际阵列阵元方向相同，将其与实际的球阵视为整体构成一个虚拟的双半径空心球阵，利用选择参数将虚拟球阵阵元接收声压p'(kr,θ_l,φ_l)以及真实阵列接收声压p(ka,θ_l,φ_l)按照球谐函数分阶选择处理获得虚拟双半径空心球阵组合声压p_Z(ka,kr,θ_l,φ_l)；将p_Z(ka,kr,θ_l,φ_l)代入到球谐波展开波束形成算法中实现噪声源定位；

(2)将虚拟阵列和真实阵列相同方位阵元作有限差分处理求得两个阵元中间位置r_c处振速v(kr_c,θ_l,φ_l)，并采用声压-振速联合处理方式得到虚拟空心球阵列的组合声压进而采用球函数展开波束形成算法进行噪声源定位；

在一个半径r的虚拟球面上设置虚拟阵元，使虚拟空心球阵的阵元数目及方位均与真实阵列相同，通过两个球阵相同方位的阵元作有限差分求得两个阵元中间位置r_c处的振速v(kr_c,θ_l,φ_l)，同时通过步骤一得到振速位置处的声压p'(kr_c,θ_l,φ_l)，选取一阶参数γ，将v(kr_c,θ_l,φ_l)和p'(kr_c,θ_l,φ_l)通过声压-振速联合处理获得其声压的组合形式p_E(kr_c,θ_l,φ_l)，最后将p_E(kr_c,θ_l,φ_l)代入到球函数展开波束形成算法中实现噪声源定位。