HBT干涉声源定位技术的拓扑结构优化研究

本文研究了应用于声场HanburyBrown-Twiss(HBT)干涉空间被动定位方法中的传感器阵列拓扑结构,优化了传感器阵列结构,实现了对目标声源的精确定位.基于理论和仿真,对多种拓扑结构的阵列进行参数影响分析,通过空气中的声源定位实验,对所设计的拓扑结构进行验证.结果表明,当阵元间距在20~100 cm范围内,阵间距为7.5 m时,综合性能最优的拓扑结构为双五元阵.实验结果和仿真保持一致,实现了在阵元间距1 m情况下对56.5 m远处声源的定位,误差为0.3 m.

面向HBT干涉定位的直线式传感阵列结构优化

针对阵列中传感器阵元对声源定位性能的贡献率不同,开展了基于Hanbury Brown and Twiss干涉定位的阵列优化研究。首先,根据声场HBT干涉定位原理,建立了八元直线传感阵列的声学定位理论模型。其次,以阵列定位误差在1%以内为目标,对八元直线传感阵列进行拓扑仿真优化,得到5种四元直线传感阵列。最后,通过实验验证,仿真优化得到的5种四元直线传感阵列中有2种阵列的定位误差在1%以内。通过对传感阵列拓扑优化的研究,能够降低传感器的个数,且保证对声源的定位性能不变,从而减少了阵列信号处理的复杂性。

基于遗传算法的HBT干涉声定位阵列优化

针对声学定位性能易受麦克风阵列结构影响的问题,提出一种适用于汉伯瑞·布朗和特威斯(HBT)干涉定位的遗传算法阵列结构优化方案。该方法以相邻两阵元距离差值为个体构造中间种群,按基因由升序排序转换到距离间隔种群。接着以方向图函数为适应度函数,构造基于最大旁瓣电平的目标函数,将麦克风间距作为优化对象,把目标函数转化为无约束优化问题。通过遗传算法求解该问题,得到定位性能最高的阵列结构。仿真结果表明七元阵优化效果最为显著,近点定位旁瓣峰值由0.4374降低至0,远点定位干扰旁瓣数降低至0,该方法可以有效提高定位精度。

基于声场HBT干涉的空间定位方法研究

为了实现介质中声源远距离高精度定位的目标,提出了一种基于声场Hanbury Brown-Twiss(HBT)干涉的空间定位方法,建立了HBT干涉目标定位模型,通过仿真验证了HBT干涉空间定位原理的正确性与精度,分析了传感器基阵在不同信噪比下对声源位置的探测效果。仿真分析表明,通过该方法使用6个传感器(两个基阵)在信噪比为0.04的情况下仍可较准确地找到声源的位置。同时还进行了在空气中的定位实验,结果与仿真吻合,验证了HBT定位方法的原理正确性,并实现了对声源级为85dB,距离为42m处的定位,定位误差为0.1m。

基于HBT干涉定位的八元L型阵列拓扑优化

Hanbury Brown-Twiss(HBT)干涉在光学测量中具有超灵敏的性能,声波与光波具有相同特性,该原理在声学定位中亦有较好的定位性能。针对定位阵列拓扑结构中存在冗余阵元,该文对基于声场HBT干涉定位法的传感阵列拓扑结构进行了研究,优化阵元个数的同时不影响其定位精度。通过对八元L型阵列拓扑结构进行编码,并对所有可能出现的拓扑结构进行定位仿真,得到4组四元拓扑结构的定位误差小于八元L型阵列的定位误差。最后,通过实验对优化所得的四元阵列拓扑结构进行验证。实验结果表明,四元拓扑结构00101011的定位性能最好,误差为1.26%,与八元L型阵列定位效果一致,该实验验证了该文阵列拓扑优化的可行性和有效性。

强子复合性对π介子影响的研究

在重离子碰撞中,由于强子不能占据较近的时空点,因而强子的形成与类点物体不同.如果两个玻色子距离太近,它们就会无法区分,这样的玻色子认为是没有经历玻色-爱因斯坦统计的玻色子,而这种性质就定义为强子的复合性.强子的复合性对HBT关联的影响与强子的大小和源的尺寸有关.我们利用理想流体动力学去描述(2+1)维零重子密度的横向膨胀源,同时结合Bjorken关于源纵向膨胀的增强不变的假设,根据HBT干涉学,分析了对于不同尺寸的源,研究了复合性对π介子产生的影响,同时利用高斯公式对2π关联函数进行了拟合.拟合结果表明,复合性对于HBT半径和混沌参量的影响是非常小的,对于很小的演化源,复合性导致归一化参数明显减小,而且HBT半径减小,归一化参数也会减小.