航空噪声声场复现方法技术

本发明专利技术公开了一种航空噪声声场复现方法，其包括以下步骤：S1、通过传声器阵列采集航空噪声的目标声场的声压矩阵P；S2、通过扬声器对目标声场进行采样，根据对应的电声传递关系，得出电声传递函数矩阵H；S3、把最大曲率对应的岭参数引入到求解中以获得扬声器驱动信号矩阵E的估计值

The method of reproducing airborne noise field

【技术实现步骤摘要】
航空噪声声场复现方法
本专利技术涉及航空噪声分析
，特别是涉及一种航空噪声声场复现方法。
技术介绍
声场复现中，声场复现的传递函数模型描述了从扬声器到重现区域响应点之间的正向传递关系。对于声场重现而言，其目标是在区域重现目标声场，即PM×1＝[p1，p2，L，pM]T已知，求解扬声器电信号输入EL×1＝[e1，e2，L，eL]T，这是一个逆问题，其表达式为：但在实际应用中，由于测量的误差等因素，矩阵H会存在严重的病态性，无法进行简单的求解，因此需要有相应的约束条件及相应的数值方法来求解。声场复现中，传统的传递函数模型在求解驱动信号的过程中，电声传递函数矩阵H和目标声场采样向量P均通过实验测量计算得到，实验过程中声压信号都是通过传声器测量得到，而传声器是一种对温度、湿度等环境因素敏感的传感器，因此实验测量过程中不可避免地会存在测量误差。同时，在信号处理的过程中，也会存在一定的计算误差。这会导致求解矩阵的病态性，使求解结果出现严重的偏差，从而导致复现出的声场相对于采样的目标声场出现很大的偏差。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的问题和不足，提供一种航空噪声声场复现方法。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：本专利技术提供一种航空噪声声场复现方法，其特点在于，其包括以下步骤：S1、通过传声器阵列采集航空噪声的目标声场的声压矩阵P；S2、通过扬声器对目标声场进行采样，根据对应的电声传递关系，得出电声传递函数矩阵H；S3、设定P＝HE+Δ(1)其中，E为扬声器驱动信号矩阵，△为扰动量，式(1)的最小二乘解为E＝(HTH)-1HTP；为了解决病态问题，通过下式其中，α为岭参数，为稳态泛函，为E的估计值；将和都看作是α的函数，选择不同的α值来计算和的值，然后对比与即：以η/2为横坐标、ξ/2为纵坐标形成一条曲线，由曲率公式可得式(3)中，ξ′、η′、ξ″、η″分别表示ξ、η的一阶导数和二阶导数，最大曲率κmax所对应的α值即为合适的岭参数。对式(2)进行求导，以得到岭估计的解为式(4)中，I为单位矩阵；S4、通过驱动扬声器发声以达到三维声场复现效果。在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本专利技术各较佳实例。本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术非常有利于通过程序自动选取岭参数，通过把最大曲率引入岭参数求解中，可以有效地求解病态方程，从而使得能够精确地复现出目标声场。附图说明图1为本专利技术较佳实施例的航空噪声声场复现方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本实施例提供一种航空噪声声场复现方法，其包括以下步骤：步骤101、通过传声器阵列采集航空噪声的目标声场的声压矩阵P。步骤102、通过扬声器对目标声场进行采样，根据对应的电声传递关系，得出电声传递函数矩阵H。步骤103、把最大曲率引入岭参数求解中以获得扬声器驱动信号矩阵E的估计伯以δH表示电声传递函数的测量误差，以δP表示目标声场的声压测量误差，以δE表示扬声器驱动信号的计算误差，根据公式HM×L*EL×1＝PM×1，其中，HM×L表示电声传递函数矩阵，EL×1表示扬声器驱动信号矩阵，PM×1表示目标声场的声压矩阵，可得(H+δH)(E+δE)＝P+δP将上式展开后去掉高阶小量δHδE，可得δH*E+H*δE＝δP根据矩阵范数理论，当||H-1||||δH||＜1时，有上式中，为电声传递函数矩阵测量相对误差，为目标声场的声压测量相对误差，为扬声器驱动信号相对计算误差，cond(H)为电声传递函数矩阵的条件数。因此，由δH和δP引起解的扰动δE，其相对误差可以估计为的cond(H)倍，当cond(H)＞＞1时，测量误差将会被放大，从而引起扬声器驱动信号的计算误差增大。通过相关约束条件来克服矩阵的病态性，使求解结果不会由于测量的误差而出现巨大的偏差，从而可以更好的服务于工程应用。具体地，设定P＝HE+Δ(1)其中，E为扬声器驱动信号矩阵，△为扰动量，式(1)的最小二乘解为E＝(HTH)-1HTP。为了解决病态问题，通过下式其中，α为岭参数，为稳态泛函，对式(2)进行求导，以得到岭估计的解为式(3)中，为E的估计值，I为单位矩阵，当选取一个合适的岭参数α，通过αI的修正，HTH+αI的病态性相比HTH可以得到很好的抑制，因此，关键点是选取一个合适的岭参数。将和都看作是α的函数，选择不同的α值来计算和的值，然后对比与即：以η/2为横坐标、ξ/2为纵坐标形成一条曲线，由曲率公式可得式(4)中，ξ′、η′、ξ″、η″分别表示ξ、η的一阶导数和二阶导数，最大曲率κmax所对应的α值即为合适的岭参数。通过式(4)计算出步骤104、通过驱动扬声器发声以达到三维声场复现效果。虽然以上描述了本专利技术的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本专利技术的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本专利技术的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航空噪声声场复现方法，其特征在于，其包括以下步骤：/nS1、通过传声器阵列采集航空噪声的目标声场的声压矩阵P；/nS2、通过扬声器对目标声场进行采样，根据对应的电声传递关系，得出电声传递函数矩阵H；/nS3、设定P＝HE+Δ (1)/n其中，E为扬声器驱动信号矩阵，△为扰动量，式(1)的最小二乘解为E＝(H

【技术特征摘要】
1.一种航空噪声声场复现方法，其特征在于，其包括以下步骤：
S1、通过传声器阵列采集航空噪声的目标声场的声压矩阵P；
S2、通过扬声器对目标声场进行采样，根据对应的电声传递关系，得出电声传递函数矩阵H；
S3、设定P＝HE+Δ(1)
其中，E为扬声器驱动信号矩阵，△为扰动量，式(1)的最小二乘解为E＝(HTH)-1HTP；
为了解决病态问题，通过下式



其中，α为岭参数，为稳态泛函，为E的估计值；

【专利技术属性】
技术研发人员：宋步云，陈灏，唐宇倩，
申请(专利权)人：上海索辰信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31