1.一种采用平面阵列识别声源三维坐标的方法,其特征在于:按如下步骤进行:(1)设定初始声场重构面距平面阵列的距离z=z0,截至距离zN以及z方向的搜索步长其中N为整数;
(2)将x和y坐标确定的声场重构面在感兴趣的矩形区间内进行声场网格化,假设共产生了P×Q个节点;
(3)将网格的节点即重构点作为假定声源的空间位置(x,y,z),确定声波传播到不同传声器时产生的时延。
重构点距参考传声器的距离为|r|,其表达式为:第m个传感器的坐标为(xm,ym,zm),重构点距第m个传声器的距离为|rm|,其表达式为:第m个传声器相对于参考传声器的时延表示为τ(rm),其表达式如下:其中c为介质中的声速;
(4)波束形成的权向量为
其中ω为声源的角频率,将整个搜索平面内所有节点的波束形成的权向量组成3维矩阵:其中c(xp,yq,z)为节点空间坐标为(xp,yq,z)所对应的波束形成的权向量。
(5)将平面阵列上的传声器接收到的信号,按各个通道进行快速傅立叶变换,选取感兴趣的频点,以公式(4)确定的波束形成的权向量进行加权求和输出,获得声场重构面的波束形成输出,表示为一个P×Q维的矩阵Bz(6)设定下一个搜索面距平面阵列的距离z=z+Δz,回到步骤(3),获得相应的声场重构面上波束形成的输出Bz+Δz;
直到z=zN,循环结束,共获得了N个搜索面上的P×Q维的波束形成输出响应矩阵;
(7)找出N个二维波束形成输出响应矩阵的最大值,并记录相应的三维坐标;
(8)再从N个最大值中找出整个三维空间波束形成输出的最大值,对应的坐标(xs,ys,zs)即声源三维坐标。