声源近场与远场定位及方法

声波是纵波，即媒质中质点沿传播方向运动的波。声波是一种振动波，声源发声振动后，声源四周的媒质跟着振动，声波随着媒质向四周扩散，所以是球面波。

根据声源和麦克风阵列距离的远近，可将声场模型分为两种：近场模型和远场模型。近场模型将声波看成球面波，它考虑麦克风阵元接收信号间的幅度差；远场模型则将声波看成平面波，它忽略各阵元接收信号间的幅度差，近似认为各接收信号之间是简单的时延关系。显然远场模型是对实际模型的简化，极大地简化了处理难度。一般语音增强方法就是基于远场模型。

近场模型和远场模型的划分没有绝对的标准，一般认为声源离麦克风阵列中心参考点的距离远大于信号波长时为远场；反之，则为近场。设均匀线性阵列相邻阵元之间的距离(又称阵列孔径)为D=n*d，n为阵列间距个数，一般是M-1；声源最高频率语音的波长(即声源的最小波长)为λmin，如果声源到阵列中心的距离大于2D²/λ_min，则为远场模型，否则为近场模型，如下图所示。

MVDR近场聚焦波束形成等噪声源定位方法是利用相位补偿重建测量平面,实现噪声源近场高分辨定位。但该方法适用于中高频段的噪声源定位,在低频段其定位性能严重下降,同时无法实现噪声源强度估计.

MVDR高分辨方位估计方法是保持期望信号幅值不发生畸变的条件下,使整个系统输出的能量最小,可以将系统所受干扰及噪声的影响降至最低.

由潜艇的辐射噪声主要集中在低频段,为了提高噪声源定位识别方法在低频段的定位性能,在木小节中将研究基于MUSIC算法的近场高分辨定位识别方法。MUSIC算法是基于对基阵接收数据协方差矩阵进行特征分解,从而得到与信号分量相对应的信号子空间和噪声子空间,利用两子空间的正交性估计目标方位,具有很高的分辨率、估计精度及稳定性。

参考文献：http://blog.csdn.net/yjjat1989/article/details/21529349

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