[发明专利]一种基于声像仪的近场聚焦声源距离计算方法及系统

说明书

本发明实施例提供一种基于声像仪的近场聚焦声源距离计算方法及系统，所述方法包括：设置二维麦克风阵列，并获取麦克风阵列中各个阵元相对于麦克风阵列的阵列中心的时间延迟，从而构造阵列流型矩阵；接收到声源信号时，基于所述阵列流型矩阵，并通过波束形成空间扫描以获得空间能量分布，进而确定声源信号位置；将方位上的距离空间离散化为N维向量，获取N维向量，构建近场聚焦流形向量；获取近场聚焦流形向量对应的一维向量，根据一维向量进行峰值搜索，获取一维向量的最大值，从而确定声源信号的相对距离。采用本方法能够在确定声源信号的方位后，进一步根据空间离散化确定声源信号的距离，计算过程的复杂度小，准确度高。

技术领域

本发明涉及声源信号检测技术领域，尤其涉及一种基于声像仪的近场聚焦声源距离计算方法及系统。

背景技术

声学成像（acoustic imaging）是基于传声器阵列测量技术，通过测量一定空间内的声波到达各传声器的信号相位差异，依据相控阵原理确定声源的位置，测量声源的幅值，并以图像的方式显示声源在空间的分布，即取得空间声场分布云图－声像图，其中以图像的颜色和亮度代表强弱。可见 目前对于声源位置的定位研究已较为成熟，但对于声源信号到声像仪的距离计算，目前并没有较多研究，计算方案或者计算精度不高，或者较为复杂。

目前的现有技术中，并未其给出计算声源信号到麦克风阵列距离的方案，所以目前亟需一种方案，能够计算声源信号到声像仪的距离，且计算的准确度较高。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种基于声像仪的近场聚焦声源距离计算方法及系统。

本发明实施例提供一种基于声像仪的近场聚焦声源距离计算方法，包括：

设置二维麦克风阵列，并获取所述麦克风阵列中各个阵元相对于麦克风阵列的阵列中心的时间延迟，从而构造阵列流型矩阵；

接收到声源信号时，基于所述阵列流型矩阵，并通过波束形成空间扫描以获得空间能量分布，进而确定声源信号位置；

将所述方位上的距离空间离散化为N维向量，获取所述N维向量相对于所述麦克风阵列的位置信息，根据所述位置信息与阵元坐标计算得到近场阵元延迟量，并结合所述阵列流型矩阵，构建近场聚焦流形向量；

获取所述近场聚焦流形向量对应的一维向量，根据所述一维向量进行峰值搜索，获取所述一维向量的最大值，从而确定所述声源信号的相对距离。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

以麦克风阵列的阵列中心为参考中心，计算得到各阵元接收声源信号的时间延迟；

根据各阵元接收声源信号的时间延迟，得到各阵元接收声源信号的相位移动；

根据各阵元接收声源信号的相位移动，得到各阵元的阵列流型矩阵。

在其中一个实施例中，所述以麦克风阵列的阵列中心为参考中心，计算得到各阵元接收声源信号的时间延迟，计算公式包括：

其中，和为声源信号进入麦克风阵列时相对于平面、平面的入射角度，c为声速，和为第m号阵元的方向和方向的坐标，m表示第m阵元。

在其中一个实施例中，所述得到各阵元接收声源信号的相位移动，计算公式包括：

其中， 为信号频率，为虚数算子。

在其中一个实施例中，所述各阵元的阵列流型矩阵，包括：

在其中一个实施例中，所述基于所述阵列流型矩阵，并通过波束形成空间扫描以获得空间能量分布，进而确定声源信号位置，包括：