《非規則分布多球陣列多寬頻源高精度定向方法研究》是依託北京理工大學，由潘曦擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：非規則分布多球陣列多寬頻源高精度定向方法研究
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：潘曦
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目以目標聲場物理特性為切入點，基於球諧波理論研究非均勻分布多球陣列的聲場重建方法；結合重建的聲場利用子空間定向方法研究多聲源高解析度定向算法；然後在球諧域分離角度信息與頻率信息，利用頻率平滑方法解決多寬頻聲源定向問題。. 課題主要創新點在於：1.改變傳統定向方法多基於陣列信號處理方式直接處理有限採樣信號的局限，從聲傳播物理特性角度提出球諧波分析和子空間定向算法相結合的高解析度定向方法。2.改變傳統球諧波分析基於規則分布陣列的設計思想，構建非規則多球陣列模型並實現聲場重建，對球諧理論是一個有益補充。3. 基於多球陣列，利用球諧域中頻率信息與角度信息易於分離這一特點，提出頻率平滑算法解決寬頻源問題。多球結構的聲場重建與頻率平滑算法的組合方案是一個有效解決寬頻源定向的新方法。 本項目的研究成果為基於聲場分析的寬頻源定向問題提供了可行的解決方法，對於被動聲目標探測具有重要意義。
結題摘要
本項目以目標聲場的物理特性為切入點，設計非規則分布多球陣列並研究聲場重建方法。在重建聲場基礎上，提出多目標聲源定向方法，並在球諧域分離角度信息與頻率信息的基礎上研究多寬頻聲源目標定向算法。項目主要研究內容：非規則空間分布多球陣列的聲場重建方法；基於重建聲場的多聲源高分辨定向算法；基於多球陣列的多寬頻源目標的高解析度定向方法；多球陣列與傳播運算元類算法相結合的多寬頻源快速定向算法；多球陣列結構特性與多聲源定向性能的規律分析。 項目取得了如下研究成果： （1）研究了基於球諧理論的非規則空間分布多球陣列的聲場重建方法，推導了重建聲場與子空間算法相結合的高分辨定向算法，球諧MUSIC算法（SH-MUSIC）及多球陣列的設計在多聲源定向上表現出定向精度高的優勢。 （2）研究了多球陣列結構特性與聲場重建特性以及多聲源定向性能的規律，提煉出基於多球陣列實現多聲源高分辨定向的陣列結構設計指導。 （3）研究了頻率平滑算法與子空間算法相結合的定向算法，建立多寬頻聲源聲場模型，實現了多寬頻聲源目標的高解析度定向。 （4）以雙開放球為例研究了多球陣列與傳播運算元類算法相結合的快速定向算法，增加了可處理頻率範圍，減小了算法計算複雜度。 （5）搭建了球麥克風陣列多通道信號採集實驗平台，驗證了基於球麥克風陣列寬頻聲源波達方向快速估計算法的有效性。 項目創新點在於：1.改變傳統定向方法基於陣列信號處理方式處理有限採樣信號的局限，從聲傳播物理特性角度提出球諧波分析和子空間算法相結合的高解析度定向方法，解決多聲源定向問題。2.改變傳統球諧波分析基於規則分布陣列的設計思想，構建非規則多球陣列模型並實現聲場重建，對球諧理論是一個有益補充。3. 基於多球陣列，利用球諧域中頻率信息與角度信息易於分離這一特點，提出頻率平滑算法解決寬頻源問題。本項目的研究成果為基於聲場分析的寬頻源定向問題提供了可行的解決方法，對於被動聲目標探測具有重要意義。
