[发明专利]一种使用运动虚拟声源识别声源运动轨迹的方法

摘要

本发明提供了一种使用运动虚拟声源识别声源运动轨迹的方法，包括如下步骤：声源运动的时间区域划分；确定Tns时间段内真实声源声压向量；确定Tns时段内静止虚拟声源频域声压向量；确定时间段Tn内运动声源起始点初步估计位置；确定时间段Tn内运动声源终止点初步估计位置；实际声源频域声压向量；确定构建的运动虚拟声源频域声压向量env；Tn时间段内运动声源轨迹的识别；声源运动的全部时间区域识别。本发明可以通过对声源逐段速度的实时修正，减小多普勒效应带来的影响，能够对非匀速及非规则运动声源的轨迹进行有效的的识别。

主权项

1.一种使用运动虚拟声源识别声源运动轨迹的方法，其特征在于，包括如下步骤：声源运动的时间区域划分：取阵列中任一位置传声器接收到的声压信号进行傅里叶变换，得到测量声源的频率估算值ω0；将声源运动的全部时间区域等分为N个时间段Tn(n＝1，2，…，N)；传声器阵列布置记为Mij(i＝1，2，…，m；j＝1，2，…，n)，其坐标为(xi，yj，0)；确定T_ns时间段内真实声源声压向量：取T_n内初始时间段T_ns内声压信号p_ns进行积分变换：计算得出整个阵列声压信号的频域声压值，将其表示为P_ns(x_i,y_j,ω₀)，其中T_ns取T_n内的前10％‑20％；对声源频域声压值按照传声器的位置顺序进行整合，得到T_ns内真实声源声压向量：pns＝(Pns(x1,y1,ω0),Pns(x2,y1,ω0),...,Pns(xi,yj,ω0),...,Pns(xm,yn,ω0))；确定T_ns时段内静止虚拟声源频域声压向量：在声源面内以频率估算值ω_c构建一虚拟静止点声源，其中坐标为(x_vn，y_vn，z_vn)，计算得出在T_ns时段内传声器阵列接收到的虚拟声源辐射声压信号，通过积分变换得到其频域声压值P_vns(x_i，y_j，ω_c)，其中坐标(x_vn，y_vn，z_vn)为声源面内任意点；将虚拟声源频域声压值进行整合得出静止虚拟声源频域声压向量：pvns＝(Pvns(x1,y1,ωc),Pvns(x2,y1,ωc),...,Pvns(xi,yj,ωc),...,Pvns(xm,yn,ωc))，归一化处理得；确定时间段Tn内运动声源起始点初步估计位置：对真实声源声压向量pns和静止虚拟声源频域声压向量en做内积运算，根据内积相关性原理：||≤||pns||||en||，使用优化算法搜索其内积模极值，得到时间段Tn内运动声源起始点初步估计位置(xns，yns，zns)；确定时间段Tn内运动声源终止点初步估计位置：取Tn内终止时间段Tnf的声压信号进行分析，用Tnf替换Tns，重复所述确定Tns时间段内真实声源声压向量、所述确定Tns时段内静止虚拟声源频域声压向量和所述确定时间段Tn内运动声源起始点初步估计位置，得到时间段Tn内运动声源终止点初步估计位置(xnf，ynf，znf)，其中Tnf取取Tn内的后10％‑20％；实际声源频域声压向量：对传声器阵列在Tn时段内接收到的实际声源声压信号进行积分运算，计算得出整个阵列声压信号的频域声压值，将其表示为Pn(xi，yj),对频域声压信号按传声器位置顺序进行整合，得到实际声源频域声压向量pn＝(Pn(x1,y1),Pn(x2,y1),...,Pn(xi,yj),...,Pn(xm,yn))；确定构建的运动虚拟声源频域声压向量env：构建一运动虚拟声源，用ωv表示运动虚拟声源频率，运动虚拟初始位置坐标表示为(xvs，yvs，zvs)，其终止位置坐标表示为(xvf，yvf，zvf)，运动速度表示为u，计算得出在Tn时段内传声器阵列接收到的运动虚拟声源时域声压信号，通过积分变换得到其频域声压值Pn(xvi，yvj)，对运动虚拟声源频域声压值进行整合得到声压向量：pnv＝(Pn(xv1,yv1),Pn(xv2,yv1),...,Pn(xvi,yvj),...,Pn(xvm,yvn))，进行归一化处理得到运动虚拟声源频域声压向量env；其中，运动虚拟初始位置和终止位置均为空间任意位置；T_n时间段内运动声源轨迹的识别：实际声源频域声压向量p_n和运动虚拟声源频域声压向量e_nv做内积运算，以声源频率估算值ω_c、初始点位置初步估计坐标(x_ns，y_ns，z_ns)、终止点初步估计坐标(x_nf，y_nf，z_nf)和声源运动速度估算值v_n构建优化计算初始条件，通过优化计算搜索内积模极值，获得内积模极值处对应的运动虚拟声源初始位置终止位置速度值和频率值其中声源运动的全部时间区域识别：当n

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