[发明专利]一种基于正交匹配追踪算法的声源定位方法

摘要

本发明涉及噪声源的识别和定位领域，具体涉及一种基于正交匹配追踪算法的声源定位方法。本发明包括以下步骤：形成测量面；采集各个传感器处的声压数据；形成聚焦面，获得聚焦点；建立声源源强向量与麦克风阵列声压测量值之间的关系：对声源识别模型进行求解，获得聚焦面各网格点的声源源强：依据求解获得的各网格点的声源源强的模进行声源的识别与定位。本发明对正交匹配追踪算法的原子选择过程进行了改进，从而提高了在原子间强相关性条件下的算法重建性能，并且进一步提高声源识别的分辨率，实现了对强相关环境下声源的高分辨率定位，同时对中低频信号的识别能力也得到了有效提升。

主权项

1.一种基于新型正交匹配追踪算法的声源定位方法，其特征在于包括以下步骤：1)、在K个声源辐射形成的声场中布置M个传感器；M个传感器形成传感器阵列，称为测量面W；采集各个传感器处的声压数据；2)、离散声源计算平面形成一个网格面，称为聚焦面T；聚焦面T包含N个网格点，每个网格点也称为聚焦点；将每个聚焦点作为潜在声源点，构造未知声源源强q，其中：q＝[q(r1),q(r2),…q(rn)]式中，rn表示聚焦面T上第n个聚焦点的坐标向量，n＝1,2,3,…N；根据自由场格林函数建立聚焦面各网格节点与麦克风阵列之间的传递矩阵G，公式如下：式中，j为虚数单位，f为声源频率，c为声速，d_mn为第n个聚焦点到第m个麦克风之间的距离，m＝1,2,3,…M；3)、利用传递矩阵G,建立声源源强向量q与麦克风阵列声压测量值p之间的关系：p＝Gq+e式中，p＝[p(r1),p(r2),…p(rm)]，rm表示测量面W上第m个测量点的坐标向量，e为测量声压数据中包含的噪声项；4)、通过正交匹配追踪算法对声源识别模型进行求解，通过以下子步骤，获得聚焦面各网格点的声源源强q：(a)、初始化残差r₀＝p，支撑集为空集，迭代次数k＝1；(b)、对传递矩阵G进行奇异值分解，计算最优正则化参数λ，采用Tikhonov正则化方法求解声源源强向量的粗略解F；(c)、将声源源强的粗略解F作为先验信息指导原子筛选，按照下式找出F中最大元素所在位置：然后通过下式更新索引集Γk：Γk＝Γk‑1∪ik其中Γk‑1为前一次迭代索引集，ik为F中最大元素所在位置的索引值；(d)、利用索引集Γ_k从传递矩阵G中筛选出相应的原子组成支撑集矩阵并求解声源源强向量表示矩阵的转置；(e)、通过下式更新残差：(f)、迭代次数k＝k+1，如果满足终止条件k＝K，K为迭代次，则停止迭代，输出声源源强向量最终解否则，转回到步骤(b)；5)、依据求解获得的各网格点的声源源强q的模进行声源的识别与定位。