[发明专利]一种测量多源运动声场的非规则声阵列搭建方法

说明书

本发明公开了一种测量多源运动声场的非规则声阵列搭建方法，包括以下步骤：(1)：选择基础声阵列的结构形式，根据测量声场的频率将基础声阵列进行非规则网格划分，生成非规则网格基础声阵列；(2)：将步骤(1)中得到的非规则网格基础声阵列划分区域，根据滤波条件对划分出的各个区域进行网格点的筛选，得到非规则网格候选声阵列；(3)：根据设定的性能参数和筛选准则，对步骤(2)中的候选阵进行性能筛选，获取目标声阵列。本发明减少了测量盲目性，将阵列的随机生成过程转化为位置点极坐标矩阵的运算，提高了阵列传声器位置收索速度，增强针对性，同时生成稳健的阵列波束且在其测量频段上保持鲁棒性，大幅度提高测量精度和效率。

技术领域

本发明属于声阵列测试的技术领域，尤其涉及一种测量多源运动声场的非规则声阵列搭建方法。

背景技术

交通噪声是城市声环境的主要污染源。随着交通强度、交通车辆持有量和道路网络的增加扩展，交通噪声级在逐渐增强。行驶车辆噪声是由多个声源(发动机、车身、轮胎等)的声辐射叠加而成，呈现多源、宽频、非连续性和与运动高度耦合的特征。这类多源运动噪声不仅危害比持续噪声严重，而且测量技术方面，多源运动声场相比于静止声场测量困难。因此，多源运动声场测量已成为声学测试研究亟待解决的问题，同时也是进行城市规划和声环境治理的关键。

目前，多源运动声场广泛应用声阵列方法进行测量，但是声阵列方法存在测试精度低、声场重构难、阵列尺度大、经济性差等问题。若能够提高声阵列的声场分辨力和阵列的处理增益，缩减阵列尺度，必将大幅度改善交通噪声这类多源运动噪声的测量，提高此类测试的附加值，同时降低测试成本，促进声学测量快速发展。

随着阵列理论与信息处理技术的发展，改变声阵列结构以提高其测量性能和优化结构尺度，已成为阵列测量技术亟待解决的难题。在现有技术中，针对多源运动声场的声阵列测量，国内外学者从阵列结构形式选择、阵列配置优化、阵列信号处理等方面进行深入研究，分别提出各具特点的测试方法。然而，运动声场的声阵列测试理论研究还不够完善，研究成果相对较少，尤其针对多源运动声场的声阵列研究更少。因此，开展多源运动声场的声阵列搭建方法研究不仅具有重要的理论意义和工程应用价值，而且具有显著的社会意义与经济效益。目前国内外声阵列测量多源运动声场存在以下问题：

(1)声阵列的多声源空间分辨精度低：

因多源运动声源辐射声场的特殊性，声阵列测量性能受声阵列模式混叠、阵元互耦和旁瓣影响，不能清晰分辨出相距较近的多个噪声源，相干声源分辨力低，定位准确性差；

(2)非规则声阵列的虚假声源抑制性和波束稳健性差：

非规则声阵列的辐射模式中旁瓣变得复杂，虚假声源的抑制性变差；波束的稳健性受测量声源的频率影响大，测量频率越宽，波束形成及其稳健性保证就越难；

(3)非规则声阵列结构随机搭建效率和经济性差：

阵列麦克风位置多由经验、优化或统计方法获取，找出一个合理的阵列配置，即阵列麦克风位置优化，计算计算量大、效率低、搭建盲目性强且成本高。

发明内容

本发明为了解决上述问题，克服现有测量多源运动声场的声阵列的多声源空间分辨精度低、虚假声源抑制性和波束稳健性差、非规则声阵列结构随机搭建效率和经济性差等问题，提供一种测量多源运动声场的非规则声阵列搭建方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种测量多源运动声场的非规则声阵列搭建方法，包括以下步骤：

(1)：选择基础声阵列的结构形式，测量多源运动声场的频率，根据测量频率范围将基础声阵列进行非规则网格划分，生成网格点的数学模型作为非规则网格基础声阵列；