專利名稱：定位聲源的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種定位聲源的技術(shù)。更特別地，本發(fā)明涉及一種定位聲源的技術(shù)，其能夠?qū)Φ皖l噪聲源估算聲壓分布并且能夠?qū)Φ皖l噪聲源提高聲場(chǎng)可視化的分辨率。
背景技術(shù)：
由于各種產(chǎn)品(諸如車輛和家用器具)的噪聲特性被認(rèn)可為一種重要的性能指標(biāo)，所以在研發(fā)階段已經(jīng)做出努力來制造產(chǎn)生更小噪聲的產(chǎn)品。發(fā)現(xiàn)噪聲產(chǎn)生的位置和起因并通過改進(jìn)設(shè)計(jì)來減小噪聲的方法也被用于減小產(chǎn)品的噪聲。為此，首先需要發(fā)現(xiàn)噪聲源的位置的測(cè)量技術(shù)。近來，使用強(qiáng)度探針測(cè)量聲壓強(qiáng)度的方法和使用麥克風(fēng)陣列波束形成法定位聲源的方法已經(jīng)被廣泛采用。新近研發(fā)的使用球形麥克風(fēng)陣列定位聲源的方法使用包括多個(gè)噪聲測(cè)量傳感器的麥克風(fēng)，并且利用通過根據(jù)噪聲源和噪聲測(cè)量 傳感器之間的距離差、使用所測(cè)信號(hào)的相位差進(jìn)行信號(hào)處理來計(jì)算噪聲源的強(qiáng)度分布、并根據(jù)噪聲源的強(qiáng)度來定位噪聲源的位置的技術(shù)。波束形成法的測(cè)量精確度由所使用的傳感器數(shù)目確定。通常已知的是，更多的傳感器會(huì)提聞其性能。另一方面，測(cè)量噪聲源的位置并使車輛內(nèi)部空間中的聲場(chǎng)可視化的方法包括:通過波束形成法估算噪聲源的位置，使用多個(gè)(例如，十二個(gè))圖像傳感器或圖像捕獲裝置(例如，攝像機(jī))獲取噪聲源存在于的車輛內(nèi)部空間的全方向(360度)圖像，以及在由圖像傳感器獲取的全方向圖像上顯示通過波束形成法獲得的噪聲源的位置。本申請(qǐng)人和發(fā)明人于2011年9月15日提交的韓國專利申請(qǐng)第2011-0093086號(hào)公開了一種用于定位噪聲源的球形麥克風(fēng)陣列，特此通過引用將其全部內(nèi)容結(jié)合在本文中。
圖1是示出使用球形麥克風(fēng)陣列的典型波束形成法的視圖。為了使用球形麥克風(fēng)陣列傳感器10定位噪聲源，多個(gè)麥克風(fēng)12被固定地配置在球體11的表面上。在波束形成法中，獲得波束功率來定位聲源。通過計(jì)算每個(gè)聲源候選者的位置和球體11表面上的每個(gè)麥克風(fēng)12之間的時(shí)間延遲來估算實(shí)際聲源21的位置。在這種情況下，計(jì)算每個(gè)麥克風(fēng)12的聲壓信號(hào)和處于每個(gè)聲源候選者的位置上的聲壓信號(hào)之間的相互關(guān)系(波束功率)，并將最高的位置估算為實(shí)際聲源21的位置。在典型的波束形成法中，需要計(jì)算波束功率，并且通過控制每個(gè)麥克風(fēng)接收的聲壓信號(hào)之間的時(shí)間延遲來估算噪聲源的位置。波束功率可以表示為下面的等式(I)。
權(quán)利要求
1.一種定位聲源的方法，包括: 由控制器使用球形麥克風(fēng)陣列傳感器獲取通過麥克風(fēng)測(cè)量的聲壓信號(hào)，其中所述麥克風(fēng)被固定地配置在球體的表面上； 根據(jù)把所述麥克風(fēng)測(cè)量的所述聲壓信號(hào)用作輸入值來計(jì)算球形表面的特定位置處的聲壓的聲壓計(jì)算公式，獲得所述球體的表面上的聲壓分布；以及根據(jù)獲得的聲壓分布來估算所述聲源的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，根據(jù)下面的等式(1)，通過滿足r= a(這里，a是所述球體的半徑)并把聲場(chǎng)分布階數(shù)η限制到下面的考慮了麥克風(fēng)總數(shù)的等式(2)中的最大階數(shù)N來獲得所述聲壓計(jì)算公式:
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述聲壓計(jì)算公式是下面的等式(3):
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述估算聲源的位置的步驟包括:根據(jù)所獲得的聲壓分布的每個(gè)位置處的聲壓級(jí)來估算所述聲源的位置。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述估算聲源的位置的步驟包括: 使用圖像傳感器或攝像機(jī)獲取所述球形麥克風(fēng)陣列傳感器的周圍環(huán)境的全方向平面圖像； 把所獲得的聲壓分布轉(zhuǎn)換成每個(gè)位置處的聲壓級(jí)數(shù)據(jù)并將所述數(shù)據(jù)映射到彩虹色調(diào)色板上；以及 把映射有所述聲壓級(jí)數(shù)據(jù)的所述彩虹色調(diào)色板疊蓋到所述全方向平面圖像上來獲得使所述聲源的位置區(qū)域可視化的圖像。
6.一種定位聲源的系統(tǒng)，包括: 球形麥克風(fēng)陣列傳感器，其被配置成獲取通過麥克風(fēng)測(cè)量的聲壓信號(hào)，其中所述麥克風(fēng)被固定地配置在球體的表面上；以及 控制器，其被配置成根據(jù)把所述麥克風(fēng)測(cè)量的所述聲壓信號(hào)用作輸入值來計(jì)算球形表面的特定位置處的聲壓的聲壓計(jì)算公式來獲得所述球體的表面上的聲壓分布，并根據(jù)獲得的聲壓分布來估算所述聲源的位置。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，根據(jù)下面的等式(1)，通過滿足r= a(這里，a是所述球體的半徑)并把聲場(chǎng)分布階數(shù)η限制到下面的考慮了麥克風(fēng)總數(shù)的等式(2)中的最大階數(shù)N來獲得所述聲壓計(jì)算公式:
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述聲壓計(jì)算公式是下面的等式(3):
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還被配置成根據(jù)所獲得的聲壓分布的每個(gè)位置處的聲壓級(jí)來估算所述聲源的位置。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制器還被配置成: 使用圖像傳感器或攝像機(jī)獲取所述球形麥克風(fēng)陣列傳感器的周圍環(huán)境的全方向平面圖像； 把所獲得的聲壓分布轉(zhuǎn)換成每個(gè)位置處的聲壓級(jí)數(shù)據(jù)并將所述數(shù)據(jù)映射到彩虹色調(diào)色板上；以及 把映射有所述聲壓級(jí)數(shù)據(jù)的所述彩虹色調(diào)色板疊蓋到所述全方向平面圖像上來獲得使所述聲源的位置區(qū)域可視化的圖像。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種定位聲源的方法和系統(tǒng)。定位聲源的方法包括由控制器使用球形麥克風(fēng)陣列傳感器獲取通過麥克風(fēng)測(cè)量的聲壓信號(hào)，其中麥克風(fēng)被固定地配置在球體的表面上；根據(jù)把麥克風(fēng)測(cè)量的聲壓信號(hào)用作輸入值來計(jì)算球形表面的特定位置處的聲壓的聲壓計(jì)算公式，獲得球體的表面上的聲壓分布；以及根據(jù)獲得的聲壓分布來估算聲源的位置。
文檔編號(hào)H04R1/20GK103167373SQ20121013112
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者李鐘賢, 李明漢, 趙文煥, 李康德 申請(qǐng)人:現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社