一种使用运动虚拟声源识别声源运动轨迹的方法技术

本发明专利技术提供了一种使用运动虚拟声源识别声源运动轨迹的方法，包括如下步骤：声源运动的时间区域划分；确定Tns时间段内真实声源声压向量；确定Tns时段内静止虚拟声源频域声压向量；确定时间段Tn内运动声源起始点初步估计位置；确定时间段Tn内运动声源终止点初步估计位置；实际声源频域声压向量；确定构建的运动虚拟声源频域声压向量env；Tn时间段内运动声源轨迹的识别；声源运动的全部时间区域识别。本发明专利技术可以通过对声源逐段速度的实时修正，减小多普勒效应带来的影响，能够对非匀速及非规则运动声源的轨迹进行有效的的识别。

【技术实现步骤摘要】
一种使用运动虚拟声源识别声源运动轨迹的方法
本专利技术涉及声源识别领域或者运动声源的轨迹追踪领域。特别涉及一种使用运动虚拟声源识别声源运动轨迹的方法。
技术介绍
随着科学技术的不断进步，人们对生活舒适性要求也越来越高，其中噪声强弱已然成为了产品评估和环境评测的重要指标之一，降低甚至消除噪声的各种方式也就成为了备受关注的课题，而声源识别则是噪声控制的首要工作，并随着对声源识别研究的不断深入，移动声源的识别逐渐成为了关注的焦点。声源在移动过程中，由于其位置随着运动时间改变，导致对移动声源的轨迹追踪相对于静止点源识别更为复杂；当声源速度较高时，声源多普勒效应增强，直接表现为声源频率识别值的增大或减小，从而产生较大的轨迹识别误差。近年来有专家学者提出了使用基于静止虚拟声源的方法用以识别声源信息，该方法主要适用于静止点声源的识别，而对运动声源则无法进行准确的识别，尤其当声源速度较高时，随着识别时间的增加，累积误差逐渐增大，识别结果偏离了真实轨迹，因此对于移动声源的识别需要进一步的研究工作。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种使用运动虚拟声源识别声源运动轨迹的方法，该过程通过对声源逐段速度的实时修正，减小多普勒效应带来的影响，能够对非匀速及非规则运动声源的轨迹进行有效的的识别。本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。一种使用运动虚拟声源识别声源运动轨迹的方法，包括如下步骤：声源运动的时间区域划分：取阵列中任一位置传声器接收到的声压信号进行傅里叶变换，得到测量声源的频率估算值ω0；将声源运动的全部时间区域等分为N个时间段Tn(n＝1，2，…，N)；传声器阵列布置记为Mij(i＝1，2，…，m；j＝1，2，…，n)，其坐标为(xi，yj，0)；确定Tns时间段内真实声源声压向量：取Tn内初始时间段Tns内声压信号pns进行积分变换：计算得出整个阵列声压信号的频域声压值，将其表示为Pns(xi,yj,ω0)，其中Tns取Tn内的前10％-20％；对声源频域声压值按照传声器的位置顺序进行整合，得到Tns内真实声源声压向量：pns＝(Pns(x1,y1,ω0),Pns(x2,y1,ω0),...,Pns(xi,yj,ω0),...,Pns(xm,yn,ω0))；确定Tns时段内静止虚拟声源频域声压向量：在声源面内以频率估算值ωc构建一虚拟静止点声源，其中坐标为(xvn，yvn，zvn)，计算得出在Tns时段内传声器阵列接收到的虚拟声源辐射声压信号，通过积分变换得到其频域声压值Pvns(xi，yj，ωc)，其中坐标(xvn，yvn，zvn)为声源面内任意点；将虚拟声源频域声压值进行整合得出静止虚拟声源频域声压向量：pvns＝(Pvns(x1,y1,ωc),Pvns(x2,y1,ωc),...,Pvns(xi,yj,ωc),...,Pvns(xm,yn,ωc))，归一化处理得；确定时间段Tn内运动声源起始点初步估计位置：对真实声源声压向量pns和静止虚拟声源频域声压向量en做内积运算，根据内积相关性原理：|<pns,en>|≤||pns||||en||，使用优化算法搜索其内积模极值，得到时间段Tn内运动声源起始点初步估计位置(xns，yns，zns)；确定时间段Tn内运动声源终止点初步估计位置：取Tn内终止时间段Tnf的声压信号进行分析，用Tnf替换Tns，重复所述确定Tns时间段内真实声源声压向量、所述确定Tns时段内静止虚拟声源频域声压向量和所述确定时间段Tn内运动声源起始点初步估计位置，得到时间段Tn内运动声源终止点初步估计位置(xnf，ynf，znf)，其中Tnf取取Tn内的后10％-20％；实际声源频域声压向量：对传声器阵列在Tn时段内接收到的实际声源声压信号进行积分运算，计算得出整个阵列声压信号的频域声压值，将其表示为Pn(xi，yj),对频域声压信号按传声器位置顺序进行整合，得到实际声源频域声压向量pn＝(Pn(x1,y1),Pn(x2,y1),...,Pn(xi,yj),...,Pn(xm,yn))；确定构建的运动虚拟声源频域声压向量env：构建一运动虚拟声源，用ωv表示运动虚拟声源频率，运动虚拟初始位置坐标表示为(xvs，yvs，zvs)，其终止位置坐标表示为(xvf，yvf，zvf)，运动速度表示为u，计算得出在Tn时段内传声器阵列接收到的运动虚拟声源时域声压信号，通过积分变换得到其频域声压值Pn(xvi，yvj)，对运动虚拟声源频域声压值进行整合得到声压向量：pnv＝(Pn(xv1,yv1),Pn(xv2,yv1),...,Pn(xvi,yvj),...,Pn(xvm,yvn))，进行归一化处理得到运动虚拟声源频域声压向量env；其中，运动虚拟初始位置和终止位置均为空间任意位置；Tn时间段内运动声源轨迹的识别：实际声源频域声压向量pn和运动虚拟声源频域声压向量env做内积运算，以声源频率估算值ωc、初始点位置初步估计坐标(xns，yns，zns)、终止点初步估计坐标(xnf，ynf，znf)和声源运动速度估算值vn构建优化计算初始条件，通过优化计算搜索内积模极值，获得内积模极值处对应的运动虚拟声源初始位置终止位置速度值和频率值其中声源运动的全部时间区域识别：当n<N，n＝n+1,重复上面步骤；当n＝N时，完成运动声源的轨迹追踪。进一步，所述确定Tns时段内静止虚拟声源频域声压向量中虚拟静止点声源的辐射强度为1，初相位为0。进一步，所述确定构建的运动虚拟声源频域声压向量env中的运动虚拟强度为1，初相位为0。本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术所述的使用运动虚拟声源识别声源运动轨迹的方法，通过对声源逐段速度的实时修正，减小多普勒效应带来的影响，能够对非匀速及非规则运动声源的轨迹进行有效的的识别。2.本专利技术所述的使用运动虚拟声源识别声源运动轨迹的方法，通过内积相关性来识别声源，该方法的特点是不需要解方程；3.本专利技术所述的使用运动虚拟声源识别声源运动轨迹的方法，无需提前预知声源的运动模式，能够对非匀速及非规则运动声源的轨迹进行有效的识别。附图说明图1为本专利技术的实施例1直线加速运动声源轨迹图。图2为本专利技术的实施例1直线加速运动声源速度值诊断结果图。图3为本专利技术的实施例1直线加速运动声源轨迹追踪结果图。图4为本专利技术的实施例2曲线加速运动声源轨迹图。图5为本专利技术的实施例2曲线加速运动声源速度值诊断结果图。图6为本专利技术的实施例2曲线加速运动声源轨迹追踪结果图。图7为本专利技术所述的使用运动虚拟声源识别声源运动轨迹的方法流程图。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。实施例1：加速直线运动声源轨迹识别模拟仿真实设空间z＝1m平面内存在一直线加速运动的点声源，运动点声源初始(t＝0时刻)位置坐标为(0m，6m，1m)，声源频率为1000Hz，声源强度为Q0＝6Pa·m；在z＝0m平面内等0.15m间隔布置11×11规格的传声器阵列，传声器阵列中心在原点处。设置采样频率为10000Hz，对2s内声源运动轨迹进行追踪，该声源位置随时间t变化关系为：图1为z＝1m平面内加速运动声源理论轨迹。用传声器阵列完成整个运本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用运动虚拟声源识别声源运动轨迹的方法，其特征在于，包括如下步骤：声源运动的时间区域划分：取阵列中任一位置传声器接收到的声压信号进行傅里叶变换，得到测量声源的频率估算值ω0；将声源运动的全部时间区域等分为N个时间段Tn(n＝1，2，…，N)；传声器阵列布置记为Mij(i＝1，2，…，m；j＝1，2，…，n)，其坐标为(xi，yj，0)；确定Tns时间段内真实声源声压向量：取Tn内初始时间段Tns内声压信号pns进行积分变换：

【技术特征摘要】
1.一种使用运动虚拟声源识别声源运动轨迹的方法，其特征在于，包括如下步骤：声源运动的时间区域划分：取阵列中任一位置传声器接收到的声压信号进行傅里叶变换，得到测量声源的频率估算值ω0；将声源运动的全部时间区域等分为N个时间段Tn(n＝1，2，…，N)；传声器阵列布置记为Mij(i＝1，2，…，m；j＝1，2，…，n)，其坐标为(xi，yj，0)；确定Tns时间段内真实声源声压向量：取Tn内初始时间段Tns内声压信号pns进行积分变换：计算得出整个阵列声压信号的频域声压值，将其表示为Pns(xi,yj,ω0)，其中Tns取Tn内的前10％-20％；对声源频域声压值按照传声器的位置顺序进行整合，得到Tns内真实声源声压向量：pns＝(Pns(x1,y1,ω0),Pns(x2,y1,ω0),...,Pns(xi,yj,ω0),...,Pns(xm,yn,ω0))；确定Tns时段内静止虚拟声源频域声压向量：在声源面内以频率估算值ωc构建一虚拟静止点声源，其中坐标为(xvn，yvn，zvn)，计算得出在Tns时段内传声器阵列接收到的虚拟声源辐射声压信号，通过积分变换得到其频域声压值Pvns(xi，yj，ωc)，其中坐标(xvn，yvn，zvn)为声源面内任意点；将虚拟声源频域声压值进行整合得出静止虚拟声源频域声压向量：pvns＝(Pvns(x1,y1,ωc),Pvns(x2,y1,ωc),...,Pvns(xi,yj,ωc),...,Pvns(xm,yn,ωc))，归一化处理得；确定时间段Tn内运动声源起始点初步估计位置：对真实声源声压向量pns和静止虚拟声源频域声压向量en做内积运算，根据内积相关性原理：|<pns,en>|≤||pns||||en||，使用优化算法搜索其内积模极值，得到时间段Tn内运动声源起始点初步估计位置(xns，yns，zns)；确定时间段Tn内运动声源终止点初步估计位置：取Tn内终止时间段Tnf的声压信号进行分析，用Tnf替换Tns，重复所述确定Tns时间段内真实声源声压向量、所述确定Tns时段内静止虚拟声源频域声压向量和所述确定时间段Tn内运动声源起始点初...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫凯，赵晓丹，董非，梅德清，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32