二维声源定位算法仿真

电子测量技术

年第二期

二维声源定位算法仿真 黄洪光 摘要文中提出新的高精度 ,

李街光 。

东北大学

快速二维声源定位算法 。

计算机采集四个声音传感器

,

一个风速传感器和一个风向传感器的

信号

,

计算出声源的位置和当地的声速 ,

用

田语言进行的仿真分析结果以及用、所设计的交互式虚拟二维声源定位系统软

件的使用表明 关键词

该算法是实用和有效的 评价函数

。

二维声源定位

极小值搜索

仿真

一

一 ,,

一

,

八尸

一

声源定位算法原理 二维声源定位系统如图 伪感邢

速及风向传感器的信号而得到当地的风速 重 。。

和风向

所示 采集

设声源点位置 ,

,

,

声速成立

,

在如图 、之

所

左感器似号二及甲丫不考虑风速下估算声源位丑下‘取由确定户源的范幽和搜索步长 ,

。

,

。

示的结构中

,

有如下方程组 △ 一

毛

伪感雄

七

△玛△ △柑 ,

几 〕

我搜索双内求评价函数的最小心幼得卢源坐标 ,,

缩小搜粥范用和搜索步长 一

‘

、

、产

一

工

侧〕 ,

。

。

,

蜀 ,

分别为声传感器信号 , ,

其中 ,

为传感器间距

在靶点位笠测皿中 。

其范 △ 。 ,

,

分别为这吠传感器的位倪坐标,甲分别为风速风向传感基伯兮 ,,

。

。

得到演明掀并算得当地声速

鲜牙采

下 ,

,

围可在

米到 △ ,

米之间 △ ,

为当地的声速 ,,,

。

△

,

分别为风速在 它们可用风速

及 和测 ,

图

二维声源定位系统原理图及算法流程图 ,, ,

方向上的分量 量点坐标 △ ,,

风向平 。

四个相同的声音传感器

按如图所示放 ,

的数学关系式表达 的表达式代人方程组 ,

将△ 中后 ,

丑

。

当任意点 ,

,

处有声源产生时 。 ,

声波传到 ,,

△

。

,

△

,

声音传感器 。

分别产生四个信号

和

得到一个四元高次方程组 。 ,

未知量为 ,

,

,

和

上位机获得四个采样启始时刻以及四组声波的 ,

这个方程组没有解析解 ,

为此要采用适当的数值 ,

采样数据后

可以经过数字滤波消除声波信号中的干 ,

扰是 间

,

求出声源到达四个声音传感器的相对时间 ,,

和当地的声速于是提出如下计算方法宋求得的一种准确快速的声源定位算法算法的流程图如 。

。

声源到达四个声音传感器的实际时间 ,

图

所示

。

。

毛

,

十

。,

十

。

其中

,

为声

首先在假定风速

下 , ,

,

可从方程组 。

解 任

音事件开始到假定四个声音传感器同时开始采样的时 ,

得近似的声源位置坐标 的声源位置坐标范围 , ,

然后确定实际 ,

它是一个待求的未知量 ,

。

实际上四个声音传感器

,

一

,

十

。

不必同时开始采样可 ,

它们只需有同一个定时基准即这由上位机给基于微处理器的四个声音传感器发 。

十 。

。

其中 ,

值

由 ,

风速 ,

和传感器距 ,

离

确定

程序在这个范围内

以适当的步长△

定时信号实现

上位机同时采集来自测量区域旁的风

通过搜索评价函数

的最小值

求出满足精

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