[发明专利]一种基于波束偏转的声场定向调控方法

摘要

一种基于波束偏转的声场定向调控方法，包括以下步骤：1)被控制声源声场信息采集，利用采集的信息进行声源重构；2)基于波束偏转的思想构建目标函数，通过求解目标函数最优化问题获得调控权向量，经驾驶到主动控制源后实现声场定向调控。本发明将被控制声源视作一个发射声源，与主动控制声源联合组成“发射阵”，通过主动控制源发射波束驾驶将波束最大凹陷区对准拟抑制的声场方向，从而在该方向实现多列声波干涉下的最大声场相消，达到声场定向调控的目的。该技术在低频定向隐声等领域具有潜在应用价值。

主权项

1.一种基于波束偏转的声场定向调控方法，包括如下步骤：1)被控制声源声场信息采集：首先，通过布设于声场采集区的分布式水听器节点接收被控制声源的声压信号，根据接收到的信息提取被控制声源的频率f、幅度及相位信息，并根据近远场声传播特性，将被控制声源按照点源重构为s0(t)；2)声场定向调控：将主动控制声源及被控制声源联合组成“发射阵”；具体是：设主动控制声源数量为M，根据各主动控制声源与重构的被控制声源的位置关系，在远场平面波条件下，“联合发射阵”中各声源的阵列响应向量可表示为：其中j为虚数单位，π为圆周率，上标H为共轭转置运算符，τm(φ)为第m(m＝1,2,...,M)个主动控制声源在方位角为φ时相对被控制声源的时延；声场的定向调控通过对“发射阵”中各主动控制声源的发射信号进行线性加权实现；设加权向量记为c＝[c₀,c₁,c₂,...,c_M]^H，其中c₀为被控制声源的加权值，由于被控制声源不可控，故c₀＝1，为第m个主动控制源的加权值，其中A_m为第m个主动控制源的幅度加权值，t_m为第m个主动控制源相对重构的被控制声源的发射时延；线性加权后，远场φ方向的声压信号y(t)＝c^Hv(φ)s₀(t)；在进行声场定向调控时，若需实现φi方向能量最小化，则可通过求解最优化问题求得最优向量[A1 A2 … AM]以及[t1 t2 … tM]，代入c得最优加权向量co，将co加权到各主动控制声源后进行信号发射，与被控制声源形成叠加声场，该过程可等效为“联合发射阵”的信号发射；通过对主动控制声源的线性加权实现“联合发射阵”的波束偏转，达到声场定向调控的目的。