[发明专利]伞形可重组三维传声器阵列识别声源三维坐标的方法

摘要

本发明提供的是一种采用伞形可重组三维传声器阵列识别定位声源三维坐标的方法。该方法基于近场球面波声场，采用波束成形原理，并结合伞形阵列识别定位声源三维坐标。本发明的优点在于能借助伞型阵列消除阵列前侧或后侧的伪声源，突破由于二维平面阵列的局限性造成的前后模糊。以HPWB(即3dB带宽，其物理意义就是功率在减少到一半之前的频带宽度，表示在该带宽内集中了一半的功率)作为评价指标，伞形可重组三维传声器阵列在X、Y轴方向上对声源的识别定位效果要明显好于轮辐阵列。

主权项

伞形可重组三维传声器阵列识别声源三维坐标的方法，按如下步骤进行：(1)开发设计制作一伞形可重组三维传声器，假设其一主轴长为L1，每根连杆长均为L2，每个支杆长均为L3，连杆与支杆联接点到滑动握把距离为L4，连杆数均为N，选取第一个传声器到主轴与连杆连接点的距离为d0；(2)伞形可重组三维传声器阵列的阵元间距d1最小为0.02m，其阵元最大间距约为根据空间采样定律，其可分析频率范围约为200Hz‑8kHz；(3)建立空间直角坐标系，即以主轴与支杆联接点O为原点，主轴为Z轴方向，连杆1在ZOY平面上；由于三根连杆在圆锥面上是均匀分布的，可计算出连杆与主轴之间夹角随滑动握把到小连接环的距离z变化的函数关系，即(4)按照设计要求，连杆与主轴之间夹角变化范围为当夹角为滑动握把运动到极限位置一，阵列具有最小张角主轴上极限位置一到原点O的距离为z1；当夹角为滑动握把运动到极限位置二，阵列具有最大张角θmax＝90°，三根连杆在同一面上，阵列为平面阵列，主轴上极限位置二到原点O的距离为z2；那么，滑动握把最大移动范围Δzmax；在极限位置一处标上刻度θmin，θmin表示主轴与连杆的最小张角，在极限位置二处标上刻度θmax，θmax表示主轴与连杆的最大张角；(5)连杆上每个传声器空间坐标(xij,yij,zij),i＝1，2，3；j＝1，…，M/3，随变化的函数关系，M表示传声器的总数，那么所有传声器在X、Y、Z方向的坐标用矩阵表示如公式所示，其中每行对应每一个连杆，一行中的每列对应一个连杆上每个传声器位置坐标；即X(j)=x1jx2jx3j,Y(j)=y1jy2jy3j,Z(j)=z1jz2jz3j,(j=1,...,M/3)]]>(6)传声器坐标的具体表达式如下：x1j＝0其中Pj(M)为阵元间距变化函数；(7)根据步骤(6)的公式可得到传声器的坐标，再根据识别定位三维声源波束成形的理论，波束成形原理结合轮辐阵列识别定位三维声源的方法，可得伞形可重组三维传声器阵列得到对声源识别定位的三维识别定位效果。