小波变换在被动声源定位中应用

被动声源定位是电子生物EB(Electronic Biology)中的重要组成部分,首先简单介绍了目前流行的被动声源定位的基本算法,然后引入了小波变换作为信号的预处理手段,在被动声音定位中来消除干扰音的方法,使系统能够在有变频信号噪声干扰的情况下对目标发声物体进行位置识别。最后对该方法进行了数值的仿真试验。

新自适应阈值的小波滤波在被动声源定位中应用

在被动声源定位研究领域,广义互相关法是应为最为广泛的一种定位方法。而基于小波滤波的广义互相关法克服了传统广义互相关法需要信号和噪声先验知识的局限性;很好地提高了相关噪声条件下的非平稳信号的定位精度。针对小波阈值滤波提出一种新的自适应阈值以获得更好的去噪效果,提高基于广义互相关法的声源定位精度。最后,仿真比较了几种自适应阈值去噪效果以说明提出的自适应阈值的优越性,并进行定位实验验证基于新自适应阈值小波滤波的被动声源定位精度得到极大改善。

基于最优四基阵的被动式声源定位估计

针对现有被动式声源定位算法测量精度低、适用范围小等问题,提出了一种基于最优四基阵的被动式声源定位估计方法。该方法通过构建最优四基阵阵列结构以实现多阵元点共用,旨在使用较少的阵元总量实现对目标声源的融合定位估计,从而提高定位精度。并就该阵列模型确定空间目标定位方程组,将求解位置坐标问题转换为求解阵元点之间时延差值问题。进而采用二次分数低阶协方差算法求解脉冲噪声环境下的相应阵元间时延差值,即求得阵元信号的自分数低阶协方差和两阵元间信号的互分数低阶协方差之后,再次计算二者的互分数低阶协方差,以期更大程度上抑制脉冲噪声的影响,提高时延差值估计精度;最终将求得的时延估计信息带回定位方程组已实现对空间声源的定位估计。通过数值仿真和实测实验验证了所提方法的可行性及阵列结构的优越性。在实测实验中对声源定位估计误差仅为0.085 1 m,表明所提方法能较高精度的实现脉冲噪声环境下的声源定位,拓展了被动式声源定位算法的应用场景,具有一定的实际应用价值。

基于二次分数低阶协方差的被动式声源定位方法

针对现有的被动式声源定位算法在强脉冲噪声环境下抗干扰能力弱、定位误差大等问题,提出了一种基于二次分数低阶协方差的被动式声源定位估计方法。首先,构建了一个多点共用的最优四基阵阵列结构,利用有界非线性Sigmoid函数对含有脉冲噪声的接收信号进行处理;然后,对处理后的阵元间信号进行二次分数低阶协方差运算,即求得阵元信号的自分数低阶协方差和两阵元间信号的互分数低阶协方差之后,再次计算二者的互分数低阶协方差,以期更大程度上抑制脉冲噪声的影响;最后,根据求得的时延信息对声源进行定位计算。通过定位试验对所提方法进行了有效性验证。

射流气泡的被动声源成像方法

被动声源成像方法近年来越来越成为研究气泡声源的有效手段之一。本文所阐述的气泡声源成像方法,不仅能从有限数量的水听器测量信号中对气泡声源进行高分辨率的空间定位,还能重构出气泡声源的平均功率分布情况。为此,本文首先需要建立一个合适的气泡声源模型、进一步简化气泡声源在空间传播的多径效应,以便充分利用阵列信号处理的优势;然后,本文简要介绍基于波束形成、最小方差无失真响应和子空间分解等信号处理技术的气泡声源成像方法;并针对研究的射流气泡特点、流速和喷管性状等条件,还讨论了有限数量的水听器阵列对声源成像结果的影响。最后,本文通过仿真模拟说明了被动声源成像方法可以揭示气泡声源在气泡形成、生长和脱离喷管等阶段的声源平均功率高分辨率空间分布情况。该方法能够有效"看见"气泡声源、弥补了高超速相机拍摄气泡图像的不足。

一种基于β-warping变换算子的被动声源距离估计方法

基于浅海简正波水平波数差与波导不变量之间的关系,本文提出了一种适用于水平不变浅海声波导中接收信号自相关函数的频域卷绕变换算子.该算子可以将接收信号自相关函数中的简正波互相关成分变换为时域上可分离的脉冲序列,且脉冲序列的相对延迟时间包含声源距离信息.利用已知距离的引导声源,由单水听器记录的脉冲信号即可实现被动声源距离估计.对仿真和实验获得的脉冲信号数据处理结果验证了该变换算子用于被动声源距离估计的有效性.

基于多域特征提取和深度学习的声源被动测距

采用一种基于多域特征提取的深度学习方法来实现声源被动测距。首先从声信号中提取多域特征,包含时域波形结构特征、时域包络特征、频域谱特征和基于短时傅里叶变换的时频联合域特征;然后基于不同谱表达计算出一组声学参数构成特征空间,在此基础上采用最大相关-最小冗余准则选出特征空间中与声源位置相关性高的关键特征作为模型输入;最后通过一种改进的深度神经网络实现声源距离的估计,引入自适应矩估计优化算法进行模型训练,利用L2和Dropout正则化策略实现网络参数稀疏化。通过声速正梯度浅海环境仿真实例对方法进行验证,对比分析了波形参数对测距性能和模型收敛速度的影响。结果表明,此方法在模型训练过程中收敛速度较快,预测性能较稳定,在所定条件下测试集上声源信号的综合测距精确率达到95%以上。

基于DIR-QPSO的弹丸落点定位声阵列优化布设方法

为了满足有限测点下声阵列定位精度提升的需求,提出了基于双种群量子粒子群(dual-group interaction quantum particle swarm optimization, DIR-QPSO)联合到达时差定位技术(time difference of arrival, TDOA)的单基站声阵列拓扑结构优化布设方法。首先,将声阵列中的声传感器作为粒子,利用Logistic混沌模型全局遍历性的优势初始化种群;其次,利用双种群之间信息共享优势,消除迭代过程中陷入局部最优点;再次,以TDOA模型构建适应度评价函数,得到声传感器最优布设位置;最后,通过仿真验证,得到优化后的声阵列拓扑结构。仿真结果表明,与传统六元正四棱锥阵列及QPSO优化后的阵列相比,方法将几何精度因子减小至1.351 8 m,克拉美罗下界减小至0.481 7 m,均方根误差减小至0.556 4 m。最后进行实验对比验证,实验结果表明,提出的单基站阵列具有更高的定位精度,极大提升了弹丸落点定位精度。

水声传感器网络目标协同定位方法研究

水下传感器网络为水下目标的被动定位提供了新的思路,结合水下声信道的传输特性,研究了基于水下分布式传感器网络目标DOA值估计的最大似然被动定位算法。比较了最大似然定位算法在矩形和菱形网络拓扑结构中不同的定位精度,分析了目标不同声源级及网络规模对定位精度的影响,并与线性和非线性最小二乘定位算法的结果进行了对比,其定位精度优于两者。仿真结果验证了定位算法的有效性,所得结论为水下传感器网络进行目标被动定位提供了参考。

水平变化浅海声波导中模态特征频率与声源距离被动估计

针对水平变化浅海声波导中声源宽容性被动测距问题,理论分析了海底地形水平缓变浅海波导中卷绕变换基础上的低频声场特征频率.推导了绝对硬海底时水平变化波导中声场模态时频到达结构以及模态瞬时相位的表达式,由该表达式给出了特征频率与收发距离的变化关系,进而提出了水平变化浅海波导中声源距离被动估计的修正方法,通过仿真和实验对理论与方法进行了验证.

液晶电视激励异响定位实现方法

旨在解决液晶电视因扬声器激励电视内部产生异响的定位问题,使工程人员能快速侦测异响的声源点,高效解决液晶电视异响问题。具体实施是将被动声源定位方法引入到此问题。从理论角度分析了此方法的可行性,并使用MATLAB对估计误差进行仿真,来确定此方法的精度。模拟的结果显示,此方法可以满足应用要求。

空气超声源成像仪关键参数性能评价

空气超声成像仪是一种利用被动声源定位技术,实现对超声声源定位和成像的设备。通过与光学图像位置的比对,定位超声源的位置、强度等参数。对空气超声成像仪的发展历史和应用前景进行了综述,探究了评价空气超声成像仪的关键计量参数,包括定位误差、横向空间分辨率、声压级准确度等五个关键参数,针对五个关键参数进行评价方法研究,并分析了影响评估过程的因素,实现了对空气超声成像仪的客观评价,保障了国产该类仪器设备的性能。