基于谱矩阵分解重构的波束形成声源识别方法

发布时间：2017-09-24 19:23

  本文关键词：基于谱矩阵分解重构的波束形成声源识别方法

  更多相关文章： 声源识别 波束形成 奇异值分解 前围板

【摘要】：传声器阵列波束形成声源识别方法因测量简单、计算速度快、中高频分辨率高等优势而被广泛应用于汽车、航天等领域的声源识别中。为获取更全面、精确的声源识别结果,各种清晰化波束形成算法成为研究重点,其中又以反卷积算法为主。目前,对新兴的谱矩阵分解重构清晰化方法的研究较为鲜见,本文针对两种谱分解重构波束形成算法进行全面的研究与分析,并成功应用于某汽车前围板隔声薄弱部位的识别。首先,基于球面波假设,给出了互谱延时求和及互谱成像函数两种传统波束形成算法的基本原理并简要阐述了评价识别性能的主要指标。基于算法理论编写程序并进行单声源、多声源的模拟仿真,分析结果表明:虽然两种算法均能有效的识别不同类型的声源,且频率越高分辨率越好,但输出的高旁瓣污染了成像图,宽主瓣影响了识别精度。当存在低于最大旁瓣的弱声源时,传统波束形成方法因以上缺陷而无法识别弱源,使识别结果不全面。因此,为克服传统波束形成的缺陷,结合互谱延时求和、奇异值分解理论给出了奇异值分解波束形成算法。基于编写的算法程序进行强、弱声源的模拟仿真,结果表明:对中高频率、不发生融合(间距大于不发生融合的最小距离)的不相干声源,奇异值分解波束形成方法不仅能识别强声源,更能突破旁瓣的限制准确的识别弱源。但该方法不能用于相干强弱源的识别,且不具备提高分辨率、降低旁瓣的能力。设计的不相干声源的算例试验验证了仿真的正确性及实际应用中的效性。进一步,在奇异值分解思想基础上,为使识别成像结果更清晰,给出了函数波束形成算法。进行的单声源、多声源的模拟仿真表明:在聚焦转向向量等于声源传播向量的理想情况下函数波束形成既有效的衰减了旁瓣又提高了分辨率,且指数越大清晰化效果越好。非理想情况下函数波束形成虽衰减旁瓣显著,但主瓣峰值输出却出现失真,且指数越大失真越严重。根据大量的仿真结果给出了输出误差曲线,并建议指数参数取值为16。基于不相干四声源扬声器算例试验验证了仿真模拟的正确性及其优越的识别弱源的能力。最后,针对某汽车前围板隔声薄弱部位进行了识别试验,基于函数波束形成方法准确的识别出空调进气口这一隔声薄弱部位,并通过在空调进气口内外循环转换阀与阀口间贴密封材料使其隔声性能得到改进。
【关键词】：声源识别 波束形成 奇异值分解 前围板
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U467.493
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 课题背景及研究意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 平面阵列波束形成声源识别测量技术9-11
• 1.2.2 波束形成清晰化算法的研究现状11-13
• 1.3 本文主要研究内容13-15
• 2 互谱延迟求和及互谱成像函数波束形成15-28
• 2.1 基本理论15-21
• 2.1.1 互谱延时求和15-17
• 2.1.2 互谱成像函数17-19
• 2.1.3 声源识别性能指标19-21
• 2.2 声源识别模拟仿真21-26
• 2.2.1 单声源模拟仿真22-23
• 2.2.2 多声源模拟仿真23-26
• 2.3 存在的缺陷26
• 2.4 本章小结26-28
• 3 奇异值分解波束形成方法28-39
• 3.1 奇异值分解波束形成基本理论29-31
• 3.2 声源识别模拟仿真31-35
• 3.2.1 不相干强弱声源模拟仿真31-33
• 3.2.2 相干强弱声源模拟仿真33-35
• 3.3 算例试验验证35-37
• 3.4 本章小结37-39
• 4 函数波束形成方法39-54
• 4.1 函数波束形成基本理论39-42
• 4.2 声源识别模拟仿真42-49
• 4.2.1 聚焦转向向量等于声源的传播向量42-45
• 4.2.2 聚焦转向向量不等于声源的传播向量45-49
• 4.3 指数参数的选取49-50
• 4.4 算例试验验证50-52
• 4.5 本章小结52-54
• 5 汽车前围板隔声薄弱部位识别试验54-59
• 5.1 试验布局54-55
• 5.2 试验结果分析55-57
• 5.2.1 试验的准确性验证55-56
• 5.2.2 隔声薄弱部位的识别56-57
• 5.3 本章小结57-59
• 6 总结与展望59-61
• 6.1 总结59-60
• 6.2 展望60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-67
• 附录：A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录67

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨杰;张明路;;一种改进的声源目标成型波定位方法的研究[J];河北工业大学学报;2009年05期

2 叶一枝;黄建民;;声源定位技术在工业领域中研究与应用[J];上海电气技术;2009年02期

3 赵立业;李宏生;;噪声与共振环境下的数字助听器鲁棒声源定位法(英文)[J];Transactions of Nanjing University of Aeronautics & Astronautics;2010年02期

4 雷斌;孙舟;;分布式声源定位算法实现[J];西安工业大学学报;2011年02期

5 梁瑞宇;赵力;奚吉;张学武;王青云;;基于听觉仿生和压缩感知的助听器声源定位方法[J];仪器仪表学报;2011年06期

6 万新旺;吴镇扬;;基于双耳互相关函数的声源定位算法[J];东南大学学报(自然科学版);2011年05期

7 田傲;杨鹏;孙昊;祖丽楠;;声源定位系统中可控声源的设计[J];化工自动化及仪表;2011年12期

8 朱洪斌;苏欢;;激光监听与声源定位[J];电子制作;2013年08期

9 周迪,庄文雄;声源定位—机械噪声源的鉴别[J];噪声与振动控制;1984年01期

10 龚惠哲;;一种简单的三维空间声源定位方法(英文)[J];华南理工大学学报(自然科学版);2007年S1期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 汪增福;刘克辉;王东;韩文善;;基于声压幅度比的声源定位[A];2001年中国智能自动化会议论文集（下册）[C];2001年

2 饶丹;谢菠荪;;声源指向性对双耳可听化质量的影响[A];2005年声频工程学术交流会论文集[C];2005年

3 饶丹;谢菠荪;;声源指向性对双耳可听化质量的影响[A];中国声学学会2007年青年学术会议论文集（上）[C];2007年

4 沈常宇;郭宝金;姜守军;蒋坤军;;小区域高精度实时三维声源定位系统[A];中国声学学会2007年青年学术会议论文集（上）[C];2007年

5 原晶晶;;3-7岁正常儿童声源定位能力的研究[A];2010全国耳鼻咽喉头颈外科中青年学术会议论文汇编[C];2010年

6 全海英;张旭;邓军民;于红玉;徐瑾;孙涌;何宝新;水玉海;王宁宇;;声源定位测听系统的设计[A];中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集（上册）[C];2007年

7 刘哲;陈日林;罗伦楷;滕鹏晓;杨亦春;;探测距离对声源定位精度的影响[A];泛在信息社会中的声学——中国声学学会2010年全国会员代表大会暨学术会议论文集[C];2010年

8 黄益旺;杨士莪;吕钱浩;;基于时延的匹配场声源定位[A];中国声学学会2002年全国声学学术会议论文集[C];2002年

9 刘红云;刘桂礼;罗倩;;基于改进时延估计的声源定位方法实现[A];2011年通信与信息技术新进展——第八届中国通信学会学术年会论文集[C];2011年

10 朱胜佳;任海鹏;;基于混沌共轭梯度法的二维声源定位方法研究[A];2010振动与噪声测试峰会论文集[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 李函;人是如何定位声源的？[N];科技日报;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 王子腾;高速车辆的声源定量识别方法[D];清华大学;2014年

2 丁浩;可识别声源深度的三维声聚焦波束形成方法研究[D];浙江工业大学;2013年

3 杨志国;马尔可夫状态—空间模型下的声源定位与跟踪[D];浙江大学;2013年

4 周成;人耳声源定位与编码技术研究[D];武汉大学;2011年

5 刘松;基于相位共轭方法进行声源识别和定位[D];大连理工大学;2011年

6 黄益旺;浅海远距离匹配场声源定位研究[D];哈尔滨工程大学;2005年

7 张承云;虚拟听觉环境实时绘制系统平台研究[D];华南理工大学;2012年

8 陈韶华;海洋声源信息获取与传输技术研究[D];西北工业大学;2006年

9 徐勤奇;基于正四面体传声器阵列的机器人声源定位方法研究[D];河北工业大学;2014年

10 饶丹;双耳可听化质量及其影响因素的研究[D];华南理工大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李贺;基于波束形成算法的声源定位研究及DSP实现[D];南京信息工程大学;2015年

2 刘慧珠;基于麦克风阵列的声源方位估计算法研究[D];西南交通大学;2015年

3 薛伟诚;锯齿尾缘翼型降噪实验研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2015年

4 肖骏;基于麦克风阵列的实时声源定位技术研究[D];电子科技大学;2015年

5 刘茜茜;基于人耳听觉系统的盲声源分离方法研究[D];电子科技大学;2015年

6 李扬;基于小型麦克风阵列的声源定位系统设计与实现[D];哈尔滨工业大学;2014年

7 李哲;声源定位系统的设计与实现[D];河北科技大学;2015年

8 仲维灿;不确定性条件下机器人声源定位模型研究[D];河北工业大学;2015年

9 杨博元;传感器声源目标定位算法研究[D];西安工业大学;2013年

10 徐亦达;时变海洋声速剖面移动声源反演方法研究[D];浙江大学;2015年

，

本文编号：913032