[发明专利]一种基于聚焦网格筛选的声学成像和多声源定位方法

说明书

本发明公开了一种基于聚焦网格筛选的声学成像和多声源定位方法。该方法包括基于聚焦网格筛选的反卷积波束形成步骤、声源计数及定位步骤，其中，基于聚焦网格筛选的反卷积波束形成步骤通过将聚焦平面网格点划分子区域的方式，初步筛选可能存在声源的子区域，再对潜在声源的子区域采用DAMAS2方法求解，该方法相比DAMAS2方法大幅减小了时间开销。其中，声源计数和定位步骤通过筛选边缘子区域，通过判断所有边缘子区域之间的连通情况确定声源个数，通过相机标定坐标转换实现了多声源定位，避免了对每个聚焦平面网格点的声功率计算，大幅减小了处理过程中时间开销。

技术领域

本发明属于电力设备故障检测领域，具体涉及一种基于聚焦网格筛选的声学成像和多声源定位方法。

背景技术

随着构建智能电网战略的不断推进，电力设备的故障诊断技术日益多样化。可听声是指20Hz～20kHz频段的声信号，蕴含了电力设备大量的运行状态信息，由可听声信号检测技术演变而来的声学成像技术，又名声学相机，是指利用传声器阵列采集多通道的音频数据，使用声学成像方法计算出声源聚焦平面上的声功率分布情况，该方法能够直观了解目标设备的声场分布情况，确定声源的空间位置。波束形成是声学成像的一种常见方法，包括延时求和波束形成方法、互谱波束形成算方法、反卷积波束形成方法等。反卷积波束形成(DAMAS)虽然显著提高了波束图的空间分辨率和有效动态范围，但该方法是以多次迭代为代价，需要计算每个聚焦平面网格点的点扩散函数(psf)，时间开销很大，不利于工程上的应用，而基于DAMAS改进的DAMAS2方法虽然只需计算声源聚焦平面中心点的psf，时间开销相比DAMAS有所减小，但DAMAS2耗时的绝对数值依然较大，需要对该方法进一步改进，以减小时间开销。

现有的声学成像方法中的声源定位功能，多数只能对单声源进行定位，但实际情况下设备可能存在不止一个声源，对声源个数进行计数和分别定位的需求较为强烈。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于聚焦网格筛选的声学成像和多声源定位方法，用于电力设备故障检修。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于聚焦网格筛选的声学成像和多声源定位方法，所述方法包括以下步骤：

S1、建立空间直角坐标系，确定传声器阵列中各传声器的位置、摄像头的位置、声源聚焦平面的位置；

S2、将声源聚焦平面S划分为若干个子区域集合D₀，设D₀中的某个子区域为d_ij，其中i和j分别为子区域的行下标和列下标，对D₀中的所有d_ij采用互谱波束形成方法计算声功率分布矩阵，设定阈值γ，筛选出可能存在声源的d_ij集合D₁和不存在声源的d_ij集合D₂，将D₁中的每个d_ij作为新的声源聚焦平面，分别采用DAMAS2方法计算每个d_ij内部网格的声功率分布，将D₂中所有d_ij的内部网格的声功率置0处理，将D₁和D₂中所有d_ij内部网格的声功率分布求并集，得到整个声源聚焦平面S的声功率分布；