高性能波束形成声源识别方法

基于传声器阵列测量的波束形成声源识别技术在军事、工业、环境等领域的目标探测、故障诊断和噪声控制中具有广阔应用前景。《高性能波束形成声源识别方法》以褚志刚教授、杨洋副教授团队过去十余年的研究成果为核心，并参考国内外众多同行学者的*新研究成果系统归纳整理而成。内容涵盖平面和球面传声器阵列，包括反卷积波束形成、函数型波束形成和压缩波束形成三类高性能方法。

目录
第1章 绪论 1
1.1 反卷积波束形成研究现状 2
1.1.1 平面传声器阵列 4
1.1.2 球面传声器阵列 6
1.2 函数型波束形成研究现状 6
1.2.1 平面传声器阵列 7
1.2.2 球面传声器阵列 7
1.3 压缩波束形成研究现状 7
1.3.1 平面传声器阵列 9
1.3.2 球面传声器阵列 11
1.4 本书主要内容 12
第2章 平面传声器阵列的反卷积波束形成 14
2.1 传统延迟求和波束形成基本理论 14
2.1.1 输出量 14
2.1.2 点传播函数 15
2.2 反卷积波束形成基本理论 17
2.2.1 **类反卷积 17
2.2.2 第二类反卷积 20
2.2.3 第三类反卷积 20
2.2.4 第四类反卷积 24
2.3 综合性能对比分析 25
2.3.1 数值模拟 25
2.3.2 验证试验 42
2.4 第三类反卷积波束形成性能增强 47
2.4.1 提高PSF空间转移不变性的二维不规则聚焦点分布 47
2.4.2 数值模拟 51
2.4.3 验证试验 53
2.5 第四类反卷积波束形成性能增强 54
2.5.1 基本理论 55
2.5.2 数值模拟 57
2.5.3 验证试验 57
2.6 本章小结 58
第3章 球面传声器阵列的反卷积波束形成 60
3.1 球谐函数波束形成 61
3.1.1 基本理论 61
3.1.2 数值模拟 70
3.2 **类和第二类反卷积波束形成 71
3.2.1 基本理论 71
3.2.2 数值模拟 73
3.3 第三类反卷积波束形成 80
3.3.1 基本理论 80
3.3.2 数值模拟 82
3.4 第四类反卷积波束形成 88
3.4.1 基本理论 88
3.4.2 数值模拟 90
3.5 基于试验的综合性能验证与对比分析 91
3.5.1 工况 93
3.5.2 工况 99
3.6 本章小结 101
第4章 球面传声器阵列的函数型延迟求和波束形成 103
4.1 延迟求和波束形成 103
4.1.1 基本理论 103
4.1.2 数值模拟 105
4.2 函数型延迟求和波束形成 108
4.2.1 基本理论 108
4.2.2 数值模拟 108
4.2.3 验证试验 127
4.3 函数型延迟求和波束形成性能增强 131
4.3.1 基本理论 131
4.3.2 数值模拟 133
4.3.3 验证试验 135
4.4 函数型延迟求和与反卷积的综合性能对比分析 136
4.4.1 试验布局 136
4.4.2 试验结果 136
4.5 分布声源识别的探讨 141
4.6 本章小结 142
第5章 平面传声器阵列的无网格连续压缩波束形成 144
5.1 测量模型 144
5.2 传统有网格离散压缩波束形成 146
5.2.1 基本理论 146
5.2.2 基不匹配缺陷 147
5.3 无网格连续压缩波束形成 148
5.3.1 基本理论 148
5.3.2 基不匹配缺陷的规避 153
5.3.3 典型因素的影响 153
5.4 无网格连续压缩波束形成性能增强 164
5.4.1 计算效率提高 164
5.4.2 稀疏性增强 168
5.5 基于试验的综合性能验证与对比分析 184
5.5.1 声源不完全相干工况 185
5.5.2 声源完全相干工况 190
5.6 本章小结 195
第6章 球面传声器阵列的无网格连续压缩波束形成 196
6.1 测量模型 197
6.2 传统球面ESPRIT理论 198
6.2.1 输入形式 199
6.2.2 球谐函数递归关系 199
6.2.3 新版本实施步骤 202
6.3 无网格连续压缩波束形成理论 204
6.3.1 去噪声数学模型建立 204
6.3.2 去噪声数学模型求解 206
6.3.3 声源DOA估计及强度量化 211
6.4 数值模拟 212
6.4.1 不同频率工况 213
6.4.2 不同声源相干性工况 215
6.4.3 不同数据快拍数目和SNR工况 216
6.5 验证试验 222
6.5.1 半消声室内试验 222
6.5.2 普通房间内试验 225
6.6 本章小结 226
第7章 总结与展望 227
7.1 工作总结 227
7.2 展望 228
参考文献 230