1.一种基于四元传声器阵列群的声源定位数据互补方法,其特征在于,包括:步骤1:建立四元传声器主阵列模型,所述四元传声器主阵列模型包括4个传声器,分别是:和
其中,d表示阵元间距;
声源S所处的空间位置为(x1,y1,z1),r表示声源S到阵元中心(0,0,0)的距离,r1表示声源S到传声器A1的距离;
S'为声源S在X0Y平面上的投影点,方位角X0S'为 仰角Z0S为θ1;
步骤2:建立四元传声器阵列群模型,具体为:基于四元传声器主阵列,建立包含主阵列和第一副阵列、第二副阵列的四元传声器阵列群;
所述第一副阵列和第二副阵列与主阵列的阵元排布相同;
为第一副阵列的中心, 为第二副阵列的中心;
其中,d表示阵元间距;
步骤3:基于四元传声器主阵列模型和四元传声器阵列群模型,对声源S共同定位;
步骤3中,以主阵列所在坐标系为基准,联合第一副阵列和第二副阵列,对声源S共同定位,包括以下步骤:步骤a:基于四元传声器阵列群,得到基于主阵列测得的声源坐标(x1,y1,z1);
基于第一副阵列测得的声源坐标(x2,y2,z2);
基于第二副阵列测得的声源坐标(x3,y3,z3);
步骤b:对各阵列测得数据进行互补处理后,得到声源坐标(x,y,z)、方位角 和仰角θ;
步骤a中:
r1为声源S到传声器A1的距
离,d表示阵元间距;
r2为声源S到传声器A2的距离;
r3为声源S到传声器A3的距离;
t21为声源信号先到达传声器B1与后到达传声器A1的时间差;
t31为声源信号先到达C1与后到达传声器A1的时间差;
t41为声源信号先到达D1与后到达传声器A1的时间差;
声源S产生的声波以速度为c的球面波形式进行传播,d21、d31、d41分别为对应时延值t21、t31、t41的声程差;
同时,t5、t6、t7、t8分别是声源S传播到传声器A2(2d,0,0)、 C2(d,0,0)、的时间,三组相对时延值为:t65=t6‑t5,t75=t7‑t5,t85=t8‑t5,声程差为:d65=ct65,d75=ct75,d85=ct85;
t9,t10,t11,t12分别是声源S传播到传声器 B3(0,2d,0)、 D3(0,d,0)的时间,三组相对时延值为:t10,9=t10‑t9,t11,9=t11‑t9,t12,9=t12‑t9,声程差为:d10,9=ct10,9,d11,9=ct11,9,d12,9=ct12,9;
步骤b中:
1)对于(xi,yi,zi),i=1,2,3,当主阵列与第一副阵列和第二副阵列各轴数据误差均小于P%时,对各轴数据进行互补处理,得到声源位置为:当 i=2,3时,
2)对于(xi,yi,zi),i=1,2,3,当主阵列与第一副阵列和第二副阵列中任一副阵列各轴数据误差大于P%,且主阵列与另一副阵列各轴数据误差小于P%时,利用数据处理方法后得到的表达式如下:当 或 或 且
时,
3)对于(xi,yi,zi),i=1,2,3,当任意两个阵列之间测得的任意轴数据误差均大于P%时,将声源定位数据置零,对应表达式为:当 或 或 且 或
或 i=2,3时,
4)对于(xi,yi,zi),i=1,2,3,当第一副阵列和第二副阵列测得的各轴数据误差均小于p%,且第一副阵列和第二副阵列与主阵列间的各轴误差大于P%时,利用数据处理方法后得到的表达式如下:当 且 或 或
i=2,3时,