压缩感知算法的低频声源定位研究

朱亚辉 章林柯 刘 畅 国玉阔 李祥祥

(武汉理工大学能源与动力工程学院 武汉 430063)

0 引 言

传声器阵列声源识别定位技术主要采用近场声全息和波束形成两种方法.近场声全息需要利用声源的倏逝波信息，其测量平面到声源面的距离是波长的几分之一，只适合近距离对中低频声源识别定位,很难满足实际的工程应用[1].波束形成阵列利用测量的声压信号和特定的后处理算法，在实际声源位置处聚焦形成极大值的主瓣，非声源位置处形成比主瓣幅值较小的旁瓣，从而对噪声源加以识别定位.其声源定位的空间分辨率与阵列孔径和测量声源波长的比值成正比，即阵列尺寸越大、频率越高声源定位成像越好.乔渭阳等[2]采用111个传声器设计动态范围从250～3 500 Hz大于10 dB的大型平面阵，对飞机进场着陆过程噪声进行了实验研究；陈日林等[3]基于改进粒子群算法优化阵形，设计出直径约4 m的最优立体传声器阵列,该阵列最低声源定位成像频率可达150 Hz.波束形成算法低频声源定位空间分辨率受“瑞利限”物理条件限制，要求设计的阵列几何尺寸大、传感器数量多，导致设计、制造阵列的成本高昂，且测试往往受实际条件限制，大阵列低频声源定位系统很难普及到工程应用.为解决小孔径阵列低频声源定位这一难题，Lei等[4]把水下声呐、雷达、医学成像移动阵列虚拟成大孔径阵列的方法应用到空气噪声源的识别定位中，针对低频相干声源识别定位，研究了基于合成孔径方法的波束形成压缩感知算法；……