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基于无线声阵列传感器网络的实时多目标跟踪平台设计及实验

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仪器仪表学报 2012年第1期33卷 146-154页

作者：李元实王智鲍明冯大航卓书果浙江大学杭州310027 中国科学院声学研究所北京100190

介绍了一套自主开发和实现的无线声阵列传感器网络多目标跟踪平台。在相关的多目标跟踪技术的基础上,结合无线声阵列传感器网络的特点,对系统平台的工作流程进行了整体设计并实现了相关算法模块,并在该平台下进行了多目标跟踪实验。实... 详细信息

介绍了一套自主开发和实现的无线声阵列传感器网络多目标跟踪平台。在相关的多目标跟踪技术的基础上,结合无线声阵列传感器网络的特点,对系统平台的工作流程进行了整体设计并实现了相关算法模块,并在该平台下进行了多目标跟踪实验。实验中利用随机部署在实验区域中的多个声阵列传感器实现了对多个目标实时跟踪,同时还根据实验数据的分析建立了多目标下声阵列传感器的量测模型,并展示了平台下多目标跟踪实验的总体效果及各支撑模块的性能分析。实验表明该平台的设计达到预期要求,是无线声阵列传感器网络在多目标跟踪领域的前沿研究和实践。

关键词：声阵列无线传感器网络多目标跟踪 DOA估计实验平台

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双面声阵列波束形成的正则化改进算法

声学学报 2017年第2期42卷 178-185页

作者：张志飞陈思徐中明贺岩松黎术重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400030 重庆大学汽车工程学院重庆400030

双面声阵列波束形成能够区分识别位于不同扫描平面的相干声源,然而该算法在低信噪比条件下识别精度较低。针对此问题提出一种迭代正则化改进算法,通过迭代方法更新正则化矩阵与波束形成输出,在不断提升正则化稳定性、抑制干扰旁瓣的基... 详细信息

双面声阵列波束形成能够区分识别位于不同扫描平面的相干声源,然而该算法在低信噪比条件下识别精度较低。针对此问题提出一种迭代正则化改进算法,通过迭代方法更新正则化矩阵与波束形成输出,在不断提升正则化稳定性、抑制干扰旁瓣的基础上使声学云图主瓣向实际相干声源点处聚焦。数值仿真与实验算例结果显示,改进算法在中高频代表频率下能够正确区分相干声源前后方位,并具有相对原算法更高的识别精度。从而表明:从反问题正则化角度对原算法进行优化改进是理论可行的;正则化矩阵的具体形式与广义逆波束形成输出的空间分辨率紧密相关,且可通过迭代方法将二者整合以提高声源识别精度。

关键词：正则化矩阵改进算法波束形成声阵列双面相干声源识别精度迭代方法

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单声阵列的低空目标轨迹估计方法

声学学报 2016年第5期41卷 665-673页

作者：佟建飞谢维胡小青鲍明李晓东中国科学院声学研究所北京100190

针对低空飞行目标轨迹估计问题,提出了一种单传声器阵列的目标运动轨迹估计方法。该方法利用窄带信号的多普勒效应估计出匀速直线运动目标飞行参数,结合波达方向估计计算目标的轨迹方向、水平偏置和高度,依据几何模型确定其运动轨迹,并... 详细信息

针对低空飞行目标轨迹估计问题,提出了一种单传声器阵列的目标运动轨迹估计方法。该方法利用窄带信号的多普勒效应估计出匀速直线运动目标飞行参数,结合波达方向估计计算目标的轨迹方向、水平偏置和高度,依据几何模型确定其运动轨迹,并对信号传播时延造成的估计误差进行修正。仿真和实验结果验证了算法有效性,实现了小孔径单声阵列对目标轨迹的估计。

关键词：估计方法目标轨迹低空飞行声阵列波达方向估计运动轨迹窄带信号传声器阵列

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基于远场声阵列技术的摩托车噪声源特性分析

天津大学学报 2007年第6期40卷 655-660页

作者：包铁成苏梅杜青天津内燃机研究所天津300072

利用基于波束成形的远场声阵列噪声源分析技术研究了摩托车辐射噪声的声源特性.利用加速噪声测量得到的结果,确定了最大噪声级所对应的发动机转速.在此条件下,研究了摩托车整车左右两侧噪声源辐射的频率特性和能量分布特性,并利用声学... 详细信息

利用基于波束成形的远场声阵列噪声源分析技术研究了摩托车辐射噪声的声源特性.利用加速噪声测量得到的结果,确定了最大噪声级所对应的发动机转速.在此条件下,研究了摩托车整车左右两侧噪声源辐射的频率特性和能量分布特性,并利用声学重建技术构建了具有最大声压级频率分布特性的全场声压分布特性.通过与光学图像的自动重叠,获得了摩托车整车最大噪声源的频率和空间位置及产生来源,由此确定了合理降噪技术路线.试验结果表明,声阵列技术能够快速有效地进行噪声源诊断和声源空间定位.

关键词：波束成形声阵列声源定位摩托车

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声阵列与光探测组合测试弹着点坐标的研究

压电与声光 2012年第2期34卷 177-179页

作者：冯斌石秀华康智强马时亮西北工业大学航海学院陕西西安710072 西安工业大学光电学院陕西西安710032

在立靶密集度测试中,为构建更大的测试靶面(10m×10m),且要求测试系统具有较高的精度,在声探测阵列中增加了光探测器,组成了一种新的测量模型。该模型既具有声阵列能构成巨大测试靶面的特点,又通过引入光探测来提高测试系统的精度。推... 详细信息

在立靶密集度测试中,为构建更大的测试靶面(10m×10m),且要求测试系统具有较高的精度,在声探测阵列中增加了光探测器,组成了一种新的测量模型。该模型既具有声阵列能构成巨大测试靶面的特点,又通过引入光探测来提高测试系统的精度。推导了该模型的测量公式,并进行误差分析和仿真,得到了x坐标误差为5mm、y坐标误差为15mm的理论测试精度。

关键词：立靶密集度声阵列光探测弹着点坐标测量模型

基于独立成分分析与声阵列技术的汽油机噪声源识别

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内燃机工程 2016年第5期37卷 146-151,159页

作者：张志强吴坚曾志新韦静思高文志天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072 广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院广州511434

采用基于声信号的内燃机测试分析技术对汽油机的噪声源识别展开研究,以某车用汽油机为研究对象,采用独立成分分析的方法对九点噪声信号进行盲源分离,分析各独立成分的幅值和频率随时间的变化特性,并结合汽油机的结构和噪声辐射机理,分... 详细信息

采用基于声信号的内燃机测试分析技术对汽油机的噪声源识别展开研究,以某车用汽油机为研究对象,采用独立成分分析的方法对九点噪声信号进行盲源分离,分析各独立成分的幅值和频率随时间的变化特性,并结合汽油机的结构和噪声辐射机理,分析各独立成分的产生原因,以此来识别噪声源。同时,利用声阵列法在特定频率下对汽油机进行可视化声源定位测试。研究结果表明:利用独立成分分析的方法,可以识别汽油机的燃烧噪声、空压机驱动轮的机械啮合噪声及发电机的电磁噪声。并利用声阵列测试技术验证了盲源分离结果的可靠性。

关键词：内燃机汽油机独立成分分析声阵列噪声源识别

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开口风洞声阵列测量的剪切层修正方法

实验流体力学 2018年第4期32卷 39-46页

作者：张军王勋年张俊龙卢翔宇陈正武中国空气动力研究与发展中心气动噪声控制重点实验室四川绵阳621000 中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室四川绵阳621000

开口风洞中的相位传声器阵列测量,必须进行剪切层修正才能得到真实的噪声源位置信息。在0.55m×0.40m声学风洞中开展了剪切层修正的实验研究,得到了不同风速条件下的剪切层速度剖面、声波传播延迟时间和声源定位的结果。根据实验结果,... 详细信息

开口风洞中的相位传声器阵列测量,必须进行剪切层修正才能得到真实的噪声源位置信息。在0.55m×0.40m声学风洞中开展了剪切层修正的实验研究,得到了不同风速条件下的剪切层速度剖面、声波传播延迟时间和声源定位的结果。根据实验结果,对剪切层速度剖面的Gortler理论解进行了验证,并对比分析了4种剪切层修正方法。研究结果表明:选择自相似参数σ=9,ξ0=0.2时剪切层速度剖面测量值与理论值符合较好;剪切层厚度与轴向距离的关系为y=0.15x;马赫数Ma≤0.3、测量角θm在40°～140°范围内,不同剪切层修正方法对声波延迟时间计算结果的相对误差在1%以内。提出了射线追踪快速计算方法,该方法较常规射线追踪法的计算速度可提高2个数量级,从而使其适用于声阵列在线测量。

关键词：开口风洞声阵列声源定位剪切层修正声波折射效应

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声阵列超指向性形成及数值分析

机械设计与制造 2019年第5期 79-83页

作者：李燕超刘志红仪垂杰王文明青岛理工大学机械工程学院山东青岛266520

首先对超指向性的形成进行了分析,得出了声阵列的最大信噪比超指向性的一般数学模型。然后对声阵列的超指向性的数值模拟仿真进行了研究。利用指向性图分别从阵列形状、阵元数目以及阵列孔径上对规则阵列中的矩形阵列和圆形阵列以及非... 详细信息

首先对超指向性的形成进行了分析,得出了声阵列的最大信噪比超指向性的一般数学模型。然后对声阵列的超指向性的数值模拟仿真进行了研究。利用指向性图分别从阵列形状、阵元数目以及阵列孔径上对规则阵列中的矩形阵列和圆形阵列以及非规则阵列中的阿基米德螺旋阵列和对数螺旋阵列进行了指向性分析与比较,同时,经研究提出了规则传声器阵列在运动声源测试及应用中的不足之处,并给出了一种随机生成的随机阵列的方法,并经过仿真和实验测试证明此方法能够获得超指向性良好的阵列,实现了利用有限的传声器数量来得到最佳的指向性效果。

关键词：声阵列指向性随机阵列模拟仿真

基于移动信标和DOA的声阵列网络自定位机制

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信息与控制 2011年第6期40卷 777-784页

作者：薛海亮王智骆吉安鲍明王志波管鲁阳陈善涛浙江大学浙江杭州310027 中国科学院声学研究所北京100190

研究了面向声阵列网络的自定位问题,提出了三种基于移动信标和波达方向(DOA)的最大似然自定位机制:基本最大似然估计(BML)、具有声信号传播延时补偿功能的最大似然估计(PCML)和基于二次计算的最大似然估计(RML).研究了声信号传播延时效... 详细信息

研究了面向声阵列网络的自定位问题,提出了三种基于移动信标和波达方向(DOA)的最大似然自定位机制:基本最大似然估计(BML)、具有声信号传播延时补偿功能的最大似然估计(PCML)和基于二次计算的最大似然估计(RML).研究了声信号传播延时效应,并采用PCML和RML对此进行了补偿.详细分析了信标移动速度、DOA误差和信标广播间隔等关键因素对以上三种节点自定位方法的精度和计算复杂度等方面的影响.仿真和实验数据表明,这三种方法具有不同的计算复杂度,可实现不同精度的位置和声阵列朝向信息估计.

关键词：无线传感器网络声阵列自定位 DOA 移动信标最大似然