机械工程学报

作者：樊小鹏, 余立超, 褚志刚, 杨洋, 李丽

单位：1. 广东电网有限责任公司电力科学研究院 广州 510082;2. 重庆大学机械传动国家重点实验室 重庆 400044;3. 重庆大学汽车工程学院 重庆 400044

关键词：压缩波束形成,动态网格,平面传声器阵列,声源识别,波达方向；

基金：国家自然科学基金（11874096，11704040）和中国南方电网科技（GDKJXM20180152）资助项目。

基于平面传声器阵列测量和固定网格的传统二维压缩波束形成通过建立阵列传声器测量声压信号和假想声源网格点未知源强之间的欠定线性方程组，基于主声源通常为稀疏分布这一事实，利用稀疏促进算法求解上述方程组从而获得声源波达方向和源强的准确估计，进而准确识别声源。然而，当声源波达方向与网格点不一致、即发生基不匹配时，性能会劣化。为克服该问题，提出二维动态网格压缩波束形成声源识别方法。定义网格坐标和源强分布矢量为变量并采用对数求和罚函数构建目标函数以促进解的稀疏性；基于优化最小化框架在目标函数的基础上构造合适的替代函数以降低优化复杂度；通过梯度下降法对替代函数进行迭代优化求解，从而使网格坐标和源强分布矢量逐渐收敛至真实值附近。仿真和试验均表明，相较于传统固定网格的二维压缩波束形成，该方法能够克服基不匹配问题、获得更高的定位精度和量化精度；该方法能够适用于传声器随机分布的平面阵列，且无需先验的信噪比（噪声干扰）及声源稀疏度等信息，即使在传声器数量较少的情况下也能得到低污染高分辨率的声源成像，保证了高精度的二维波达方向估计和源强量化。

来源：2020年第22期

《机械工程学报》期刊编辑部

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