[发明专利]一种对电噪声源的高精度定位方法

摘要

本发明公开一种对电噪声源的高精度定位方法，利用由若干个阵元组成的一定形状的麦克风阵列来测量噪声源附近的声场信息，首先对该信息进行常规处理，获得初步的声成像图，然后在声成像图中减去那些本不该含有的旁瓣，从而得到一系列由主瓣构成的更为清晰的声成像图，实现对噪声源的高精度定位。本发明在常规波束形成方法的基础上，取声强的最大值后进行声成像图的重建，因而可以自己设计新的声成像图中的波束主瓣宽度，可以将声源位置高分辨地表示出来；本发明在迭代的过程中，减去了强声源的旁瓣对声成像图的影响，一步步移除主源对声成像图的影响，能够找到被掩盖的能量较低的声源，因而可以把旁瓣掩盖下的弱声源检测出来，提高了定位的准确性。

主权项

1.一种对电噪声源的高精度定位方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、采用麦克风阵列测量噪声源附近的声场信息，并对该声场信息处理，获得声成像图A⁽⁰⁾；具体过程如下：把参考点r₀接收的信号定义为s(t)，则麦克风阵列中阵元接收到的信号可表示为：s(t,r)=s(t-τ1)s(t-τ2)···s(t-τM)]]>其中表示位于r_i处阵元接收到信号的时间延迟，c为空气中的声速；M为麦克风阵列中阵元的数量；由此可以得到采样数据的协方差矩阵：C=E[s(t,r)s(t,r)^H]设扫描平面上任一点的位置为r^*，构造阵元的权向量为：w=[|r*-r1|e-iω|r*-r1|c,···,|r*-ri|e-iω|r*-ri|c,···|r*-rM|e-iω|r*-rM|c]T]]>(·)^T表示转置运算，(·)^H表示共轭转置；i为虚数单位；w为所处理声音的频率；由此获得声成像图A⁽⁰⁾=w^HCw；(2)、准备一个与A⁽⁰⁾格点数相同并且每个格点处声强幅度为0的声成像图B；(3)、在A⁽⁰⁾中寻找信号功率最大值点，该最大值点的声强幅度为对应的格点位置向量为(4)、将步骤(3)找到信号功率最大值点的声强幅度为和对应的格点位置向量添加到声成像图B中，然后更新该声成像图B；具体方式为：B(ξk)=B(ξk)+Pmax(0)10-λ||ξmax(0)-ξk||2]]>其中ξ_k是每个格点的位置向量，参数λ决定了在重建的声成像图B中主瓣的宽度，λ的取值范围为0.5～20；(5)、然后更新声成像图A⁽⁰⁾，具体方式为：A(i)=A(i-1)-wH(Pmax(i-1)h(i)hH(i))w]]>其中i=1,2,3...为更新次数，h(i)=1(1+wmaxH(i)H(i)wmax(i))12(C‾(i-1)wmax(i)Pmax(i-1)+H(i)wmax(i)),]]>H⁽ⁱ⁾是h⁽ⁱ⁾h^H(i)的对角矩阵，C‾(i-1)=C‾(i-2)-Pmax(i-2)h(i-1)hH(i-1),]]>为对C进行去对角化处理，迭代初值h⁽⁰⁾选取点对应的阵元权向量w；(6)检验是否满足若不满足该式，则重复步骤（3）～（5），直至满足为止；然后输出最终更新后的声成像图B。