声源稀疏度自适应的变范数等效源近场声全息技术研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lxl0003
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等效源法是近场声全息技术中极具应用潜力的一种全息变换算法。由于现有的几种等效源法在正则化求解过程中均采用固定的l1范数或l2范数惩罚项,而l1范数总会导致稀疏解,l2范数倾向于获得光滑解,故导致了现有方法仅适用于稀疏型或连续型声源的高精度重建。然而,现实中除上述两种声源外,还存在着大量稀疏度介于两者之间的声源,显然,上述算法对于这些声源的重建效果将不尽如人意。考虑到现有方法的弊端,本文通过引入lp范数提出了声源稀疏度自适应的变范数等效源近场声全息技术。该方法能够自适应地改变正则化求解过程中的惩罚项范数,使解得的等效源强稀疏度与声源的实际稀疏度更加一致,从而对不同稀疏度的声源皆能实现精确求解,进而突破现有方法的局限,形成一种具有普适性的近场声全息等效源法。本文的主要研究内容如下:首先,对现有的几种等效源法展开研究。包括分别对常规等效源法与压缩等效源法的理论模型进行推导,通过数值仿真对比分析这两种现有方法存在的差异以及两者分别适用的目标声源类型,为下文对这些方法适用局限性的分析作铺垫。然后,提出了声源稀疏度自适应的变范数等效源近场声全息技术。先对现有等效源法的局限性进行分析,考虑到工程实际中声源稀疏度的多样性,将lp变范数引入等效源法中,构成了声源稀疏度自适应的变范数等效源法理论模型。后指出本方法在具体实施中存在的两个关键技术点,针对这两个难点分别提出了具体的解决方案,并通过串联实施步骤,系统地总结归纳了本方法的算法流程。再分别以不同稀疏度的声源为目标重建对象,通过数值仿真将本方法与其他几种现有方法的全息重建结果进行对比,对所提方法的有效性进行了验证。最后,通过数值仿真和实验研究的方法对声源稀疏度自适应的变范数等效源法的重建性能做了进一步研究。先通过数值仿真的方式,将本方法与其他方法在不同仿真条件下进行了对比讨论,分别包括在不同信噪比、不同测量点数以及不同迭代次数等条件下进行对比,验证了方法的稳定性、有效性和实用性。再通过实验研究的方式,在半消声室中分别对不同稀疏度的声源完成了几组近场声全息实验,进一步地印证了方法在实际应用中的有效性、可靠性。
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