[發明專利]一種使用運動虛擬聲源識別聲源運動軌跡的方法

有效

• 申請號: 201810573397.1
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN109100727B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 閆凱;趙曉丹;董非;梅德清
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01S15/58
• 分類號: G01S15/58
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種使用運動虛擬聲源識別聲源運動軌跡的方法，其特征在于，包括如下步驟：

聲源運動的時間區域劃分：取陣列中任一位置傳聲器接收到的聲壓信號進行傅里葉變換，得到測量聲源的頻率初始估算值ω₀；將聲源運動的全部時間區域等分為N個時間段T_n(n＝1，2，…，N)；傳聲器按a×b陣列布置記為M_ij(i＝1，2，…，a；j＝1，2，…，b)，其坐標為(x_i，y_j，0)；

確定T_ns時間段內真實聲源聲壓向量：取T_n內初始時間段T_ns內聲壓信號p_ns進行積分變換：式中t為聲源運動內的某一時間；計算得出整個陣列聲壓信號的頻域聲壓值，將其表示為P_ns(x_i,y_j,ω₀)，其中T_ns取T_n內的前10％-20％；對聲源頻域聲壓值按照傳聲器的位置順序進行整合，得到T_ns內真實聲源聲壓向量：

P′_ns＝(P_ns(x₁,y₁,ω₀),P_ns(x₂,y₁,ω₀),…,P_ns(x_i,y_j,ω₀),…,P_ns(x_a,y_b,ω₀))；

確定T_ns時段內靜止虛擬聲源頻域聲壓向量：在聲源面內以頻率估算值ω_c構建一虛擬靜止點聲源，其中坐標為(x_vn，y_vn，z_vn)，計算得出在T_ns時段內傳聲器陣列接收到的虛擬聲源輻射聲壓信號，通過積分變換得到其頻域聲壓值P_vns(x_i，y_j，ω_c)，其中坐標(x_vn，y_vn，z_vn)為聲源面內任意點；將虛擬聲源頻域聲壓值進行整合得出靜止虛擬聲源頻域聲壓向量：

P_vns＝(P_vns(x₁,y₁,ω_c),P_vns(x₂,y₁,ω_c),…,P_vns(x_i,y_j,ω_c),…,P_vns(x_a,y_b,ω_c))，歸一化處理得；

確定時間段T_n內運動聲源起始點初步估計位置：對真實聲源聲壓向量P′_ns和靜止虛擬聲源單位頻域聲壓向量e_n做內積運算，根據內積相關性原理：|P′_ns,e_n|＜||P′_ns||||e_n||，使用優化算法搜索其內積模極值，得到時間段T_n內運動聲源起始點初步估計位置(x_ns，y_ns，z_ns)；

確定時間段T_n內運動聲源終止點初步估計位置：取T_n內終止時間段T_nf的聲壓信號進行分析，用T_nf替換T_ns，重復所述確定T_ns時間段內真實聲源聲壓向量、所述確定T_ns時段內靜止虛擬聲源頻域聲壓向量和所述確定時間段T_n內運動聲源起始點初步估計位置，得到時間段T_n內運動聲源終止點初步估計位置(x_nf，y_nf，z_nf)，其中T_nf取取T_n內的后10％-20％；

實際聲源頻域聲壓向量：對傳聲器陣列在T_n時段內接收到的實際聲源聲壓信號進行積分運算，計算得出整個陣列聲壓信號的頻域聲壓值，將其表示為P_n(x_i，y_j),對頻域聲壓信號按傳聲器位置順序進行整合，得到實際聲源頻域聲壓向量

P_n＝(P_n(x₁,y₁),P_n(x₂,y₁),…,P_n(x_i,y_j),…,P_n(x_a,y_b))；

確定構建的運動虛擬聲源頻域聲壓向量e_nv：構建一運動虛擬聲源，用ω_v表示運動虛擬聲源頻率，運動虛擬初始位置坐標表示為(x_vs，y_vs，z_vs)，其終止位置坐標表示為(x_vf，y_vf，z_vf)，運動速度表示為u，計算得出在T_n時段內傳聲器陣列接收到的運動虛擬聲源時域聲壓信號，通過積分變換得到其頻域聲壓值P_n(x_vi，y_vj)，對運動虛擬聲源頻域聲壓值進行整合得到聲壓向量：

P_nv＝(P_n(x_v1,y_v1),P_n(x_v2,y_v1),…,P_n(x_vi,y_vj),…,P_n(x_va,y_vb))，進行歸一化處理得到運動虛擬聲源頻域聲壓向量e_nv；其中，運動虛擬初始位置和終止位置均為空間任意位置；

T_n時間段內運動聲源軌跡的識別：實際聲源頻域聲壓向量P_n和運動虛擬聲源頻域聲壓向量e_nv做內積運算，以聲源頻率估算值ω_c、時間段T_n內運動聲源起始點初步估計位置(x_ns，y_ns，z_ns)、時間段T_n內運動聲源終止點初步估計位置(x_nf，y_nf，z_nf)和聲源運動速度估算值v_n構建優化計算初始條件，通過優化計算搜索內積模極值，獲得內積模極值處對應的運動虛擬聲源初始位置終止位置速度值和頻率值其中

聲源運動的全部時間區域識別：當nN，n＝n+1,重復上面步驟；當n＝N時，完成運動聲源的軌跡追蹤。