面向HBT干涉定位的直线式传感阵列结构优化
2020-06-13刘梦然李善强
科学技术与工程 2020年13期
刘梦然,李善强,贾 雯,聂 磊
(湖北工业大学湖北省现代制造质量工程重点实验室,武汉 430068)
声学定位技术是声学、电学、信号处理等多门交叉学科的集成应用,广泛应用于军事、生活、工业检测等领域。目前,声学定位技术主要通过声传感器来获取声源信号,对采集的声源信号进行处理,从而确定声源的位置。声学定位的方法可以归纳为以下三类:基于到达时差法[1]、可控波束形成定位法[2-3]、基于声压幅度比定位法[4]。相比后面两类定位方法, 基于到达时差法的定位技术具有结构简单、计算量小等优点,应用较为广泛[5]。特别对于到达时差法,可基于光场HBT(Hanbury Brown and Twiss)干涉原理进行声场干涉目标定位,这种方法考察了信号之间的相关性,可排除无内禀相干性的干扰信号,因此能够实现在低信噪比情况下低频信号的远距离准确定位[6]。
经典的声传感器定位阵列拓扑结构有直线阵、十字阵、圆形阵和L型阵等结构。从几何上看,这些经典拓扑结构都可以看作直线阵列的延伸,而且直线阵具有加工简单、收放便利的优点,非常适合于各种载具的实际应用,因此直线阵列拓扑结构的研究具有非常重要的意义。现今众多学者针对定位传感阵列冗余问题开展了阵列优化研究[7-13]。
基于声场HBT干涉定位方法,设计了一种优化算法,以对声源的定位误差范围在1%以内为目标,对八元直线传感阵列进行了拓扑仿真优化;通过实验检测,筛选出了满足实际应用的直线阵列。
