四元十字麦克风阵声源定位算法研究

为对声源进行精确定位,该文设计一种基于广义互相关法时延估计的四元十字麦克风阵的声源定位算法。推导目标声源的方位角、俯仰角以及距离的计算公式,搭建实验和仿真平台,将该算法运用于平面声源定位中进行验证。采用LabVIEW软件进行算法的三维空间仿真实验,通过对各麦克风采集信号进行相关分析和处理,实现声源的定位,测试该系统在实际应用中的性能。二维平面定位实验结果声源距离的误差范围在0.01～0.02 m之间,距离偏差百分比误差范围在5.5%之内,仿真结果坐标与实际声源坐标的结果误差范围在10%～15%,该系统的坐标偏差误差在7%之内,距离偏差百分比误差范围在4%之内。搭建实验平台进行三维空间定位测试,实验结论表明,距离偏差百分比低于9%,表明该系统对声源定位速度较快,误差在合理范围内,精度理想,能够比较准确地对声源进行定位。     

室内五元十字阵被动声定位

研究了在室内利用五元十字阵实现被动声定位方法.提出了目标象限判断方法,俯仰角修正方法,近距离精度计算修正方法,给出了距离和方位角精度计算表达式以及俯仰角和目标定位精度数值模拟结果.文章在一定条件下做了定位误差仿真,仿真结果表明精度修正计算方法合理有效.在实验室中成功地做了近距离静止小目标精确定位实验.在大约2m的距离内...     

声发射检测中背景噪声对线定位精度影响研究

为了定量分析背景噪声对声发射源线定位的影响,分别在半消声室、一般实验室和建筑工地三种环境下,进行了声发射模拟源直线定位的测试,并且通过改变门槛值分析测量定位值同实际定位值之间的误差.实验结果表明,背景噪声对声发射传感器附近声源的影响大于定位区间中部的声源.     

旋转叶片高频涡脱落噪声源的双阵列声成像试验研究

旋转叶片的涡脱落噪声是一类典型的指向性声源,但由于叶片的旋转尚无法准确测量旋转叶片涡流噪声的指向性。利用两个平面阵列在叶片旋转面的平行和垂直两个方向对声源进行了声成像试验研究。试验中选择不同的叶片旋转方位角位置对涡脱落气动噪声进行波束形成声成像,通过比较声源在叶片不同方位角以及不同阵列方向的声成像结果验证了旋转叶片涡脱落噪声的指向性,并且分析了不同的叶片旋转方位角对涡脱落噪声的影响。试验结果验证了双阵列声成像测量方案的可行性和有效性,成像结果的对比表明使用的NACA0012桨叶在2.5 kHz下的旋转气动噪声源为指向性声源。     

采用波束形成和传递路径分析的室内噪声源评价

在室内噪声控制中,由于噪声源数量多且室内声场复杂,造成噪声源评价困难。提出一种室内噪声源评价方法：首先根据声源可能存在的位置进行区域划分,然后在各区域内利用波束形成方法进行声源定位,找到该区域A计权声压级最大的噪声源。再将各主要声源对噪声评价位置进行传递路径分析,计算各声源对该位置的贡献量。最后通过传递路径分析合成的噪声与该位置实际所测噪声的误差分析判断主要声源识别的有效性。仿真研究表明该方法能有效降低室内混响对声源定位的影响,减小传递路径方法的工作量,便于找到对评价位置影响最大的主噪声源。     

时间反转在列车转向架声发射源定位中的应用

针对高速列车转向架的动态检测提出一种新的损伤声源定位方法,采用声发射检测技术对转向架易损伤的焊接部位进行时间反转定位方法研究。首先利用有限元软件建立转向架焊接部位结构有限元模型;然后在模型上模拟发出一个声发射损伤信号,通过预置的声发射传感器接收声发射源信号;最后根据时间反转聚焦原理对接收信号进行处理,并通过检测区域成像,确定损伤声发射源的准确位置。数值仿真实验结果表明:该定位方法能够准确定位声源位置,定位结果比常规四点圆弧法更精确。     

主/被动联合多基地航空搜潜定位及误差分析

根据主／被动联合多基地航空搜潜中主动声源、目标、被动接收器之间的空间几何位置关系,建立了目标位置的数学模型,确立了目标空间位置与主动声源-被动接收器声传播时间、主动声源-目标-被动接收器声传播时间、浮标方位角之间的关系;在此基础上,建立了各参量测量误差对目标定位误差影响的数学模型;最后,对所建定位及误差模型进行了仿真分析。     

基于坐标变换的N维空间声源位置的定位算法

以三维空间声源定位为实际物理模型,将三维模型推广到N维空间,建立起该模型的N维二次非线性方程组.通过坐标平移和旋转变换方法,得到新坐标系下系数矩阵为半角矩阵的N维二次非线性方程组.通过不完全归纳法得到该方程组的通解.通过与坐标变换相反的逆变换,得到N维空间声源位置,并且得出了N维二次非线性方程组的通用求解方法.实验结果表明,运用该方法得到的理论声源位置坐标与实际坐标最大误差为0.0132%.     

基于图像处理器的传声器阵列实时声成像方法

为了解决传声器阵列用于声场分析时的精确且快速声成像的技术难题,提出了一种利用图像处理器(Graphics Processing Unit,GPU)的通用计算技术实现快速声成像算法。可控响应功率算法是广泛应用的一种声源定位算法,但计算量巨大,阻碍了它在实际场合中的应用。通过将可控响应功率算法进行任务分解及线程映射,实现了利用计算统一设备架构实现的基于GPU的可控响应功率声源成像定位算法,在特定阵元通道数和信号长度情况下,与基于CPU的声源定位计算方法相比,综合计算效率提高了约20倍,并将其成功地应用于平面螺旋阵的声成像应用中,实现了实时声成像定位。     

基于交比不变性的太阳定位算法的研究

提出了一种太阳定位算法。利用日冕的原理,通过测量杆影方位和与杆实际长度的比得到太阳的俯仰角和方位角。杆影位置及长度的测量是利用ccD相机线性成像的交比不变性原理和灭点产生原理,根据模板上标识的平行线组,求解出2坐标轴向的灭点;再根据灭点和待测点的像坐标计算出其连线与坐标轴的交点,最后利用交比不变性原理解出杆影顶点在模板平面上的坐标。实验证明,本文方法具有较高的定位精度,且免去了一般视觉测量中的相机定标步骤。在太阳能接受设备控制领域,有较好的使用价值。     

应用于传声器阵列定位校准的空间点声源声场拟合方法

介绍了一种用于传声器阵列声源定位精度校准的空间点声源声场模拟方法,并基于该方法设计了一套空间点声源模拟系统,完成了一个传声器阵列的定位位置精度校准。文章采用多通道点声源空间声场合成算法模拟了一个位于自由场空间的点声源,根据传声器阵列中每一个传声器的空间位置坐标,计算出传感器所处位置声场的动态声信号。通过耦合腔标准声源将对应的多通道电压信号输入被校准阵列系统,完成点声源的模拟。然后,该阵列运用波束形成算法进行声源定位,得出点声源的位置,并与模拟点声源的位置进行比对,实现对阵列定位准确性的校准。     

声学多普勒测速仪标校技术研究

为了提高声学多普勒测速仪输出速度的准确度,安装过程中测速基阵与载体之间的偏差角不可忽略,安装偏差角包括航向偏角,横摇角及纵摇角三类。介绍了一种三维空间上的多普勒标定技术,通过高精度的GPS导航仪以及多普勒测速仪对海底测速,利用速度比值差校准航偏角。通过纵向剖面的几何关系,从航偏角出发进而获得纵摇角和横摇角的大小,完成了三维方向上多普勒测速仪的校准,使多普勒测速仪坐标系与载体坐标系能够进行精确转换,从而提高了声学多普勒测速仪输出速度的准确度。外场试验较好地证明了该方法的有效性,分析结论看出在二维平面上,造成误差的原因主要在于安装偏角的航向偏角,而在三维空间上,尤其垂向速度,误差主要由纵摇角和横摇角产生。该方法可以快速地对三维安装偏角进行校准,运算量小,并且在对海水测速后续研究中可以形成一套体系。     

一种声速-位置联合估计的水声导航定位方法

长基线水声导航定位方法利用各信标到水下航行器的信号传播时间和等效声速来估计水下航行器的位置,但各信标到水下航行器的等效声速估计存在误差,导致定位误差较大,且随着导航距离的增加,定位误差呈增长趋势。针对这一问题,提出了一种基于粒子滤波的水声导航定位方法,将等效声速和水下航行器的位置作为估计状态参量,通过测量信标信号到水下航行器的传播时间,建立粒子滤波模型对其位置进行估计,准确地估计并跟踪等效声速变化,从而提高定位精度,减小估计误差。仿真结果表明,在水下航行器初始位置未知的情况下,与常规方法相比,文中所提方法的定位精度提高了4倍左右。     

基于机器视觉的聚焦换能器焦点快速定位研究

提出一种基于机器视觉的聚焦换能器焦点快速定位方法,结合聚焦换能器的几何中心即焦点的特性,基于边缘连接的快速椭圆检测算法检测换能器边缘轮廓信息,从而得到焦点位置,通过坐标间的转换关系来计算机械臂坐标系下的焦点坐标,实现机械臂对换能器焦点的快速定位。对焦平面进行声场扫描得到换能器的实际焦点坐标以验证该方法所得焦点坐标准确性。实验结果表明:该方法所定位焦点在-3dB实际焦点直径范围内定位准确。     

一种二分迭代实时声线修正算法

为提高对水下目标的定位精度,提出并实现了一种二分迭代实时声线修正算法。首先通过二分迭代法快速搜索出水下声源所发出的定位声信号传播声线的初始掠射角,然后以该初始掠射角对应的唯一声线为基础,根据斯涅耳(Snell)声线折射定理计算得到声源与水下接收阵元的距离值,最终利用与声线相符的三路测距值进行交汇解算,完成实时声线修正定位。湖上试验结果表明,该算法简单易行、运算速度快,能够满足实时修正处理的要求,在复杂水文条件下提高了水声定位系统的定位精度。该算法具有良好的工程实用性和通用性,可推广应用于同类水声跟踪定位系统。     

一种基于PFA的多子阵聚束合成孔径声呐成像方法

文章提出了一种基于极坐标格式算法（Polar Format Algorithm,PFA）进行聚束多子阵合成孔径声呐成像的改进方法,建立了非“停-走-停”条件下的斜视成像模型,推导了信号由时域到波数域的解析表达式,给出了信号处理流程。该方法首先使用场景中心点的精确距离史对平台运动误差进行补偿,并通过极坐标算法处理得到粗聚焦的图像。其次,为了解决非场景中心点的残余空变相位误差的补偿问题,对粗聚焦图像进行分块自聚焦处理,使场景边缘点的聚焦效果得到改善。最后,经过子图拼接及几何校正后得到完整的精聚焦图像。仿真及分析结果表明,该方法提高了方位向性能指标,同时也能准确补偿平台运动误差,可以很好地应用于多子阵声呐成像。该方法在大运动误差、大斜视情况下仍具有较好的鲁棒性。     

平面螺旋声阵列近场旋转扫描全息成像研究

针对一平面螺旋阵列在噪声源成像应用,分析了波束形成方法在低频段噪声成像能力的局限性,采用等效源法实现了对低频噪声的全息成像。为提高近程声全息成像性能,本文提出并采用不规则平面阵进行旋转扫描测量,重点研究了无参考传感器条件下对扫描数据的相位处理方法,实现了不同时刻测量数据的相位同步,利用仿真研究验证了该方法的有效性和优越性,并通过实际实验进行验证,对450Hz以下频率噪声的成像能力有显著提高。该方法测试条件要求低,测试结果可靠,相关结论具有参考价值。     

车灯模组的照度检测研究

针对在车灯模组的照度检测过程中,车灯模组照度图像采集时由于摄像系统安装位置产生的畸变问题,采用平面模板法,通过畸变校正算法对系统进行畸变校正,减小因图像坐标位置失真造成的测量误差;针对摄像系统像面照度不均匀性对图像灰度值的影响,通过照度均匀度校正实验获取摄像系统的校正系数后,采用基于麦夸特法与通用全局优化算法结合的曲面拟合法对校正系数进行处理,得到像素坐标与校正系数的函数模型,实现图像灰度值的校正。对校正后的摄像系统进行灰度-照度标定,建立灰度-照度关系,提高车灯模组照度检测的精度。实验结果表明:车灯模组照度检测的误差基本控制在10%以内,重复性误差小于1%,具有较高的准确性和可靠性。