CN104678359A - 一种声场识别的多孔声全息方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种声场识别的多孔声全息方法，包括以下步骤：1)设计加工单传声器阵列，并通过仿真计算寻找限定空间内多孔传声器阵列的最优布置方式；2)根据步骤1)得到的多孔传声器阵列的最优布置方式在实际测试空间布置n个单传声器阵列；3)利用空间多孔传声器阵列采集目标声源的声压信号，在目标声源与多孔传声器阵列之间选择声场重建面，对目标声源进行多孔声全息声场重建，得到目标声源的声场图，其中，声场图中主瓣中心位置即为目标声源的位置估计。本发明尤其可以广泛应用于大型施工机械，以及高速运动的汽车、火车、飞机等噪声治理中。

Description

一种声场识别的多孔声全息方法

技术领域

本发明涉及噪声分析与控制技术领域，特别是关于一种声场识别的多孔声全息方法。

背景技术

现代社会，噪声污染问题日益严重。大型施工机械，以及高速运动的汽车、火车、飞机等，都给附近的居民带来严重的噪声困扰。要针对性地治理噪声，首先要对噪声源和声场进行准确识别定位。

远场声全息方法可以实现声场重建和声源定位，为噪声治理提供依据，因而得到了广泛应用。传统的声全息方法采用单个传声器阵列，其声场识别分辨率随传声器阵列孔径的增大和测量距离的减小而提高。然而，受加工、安装、运输等因素影响，单个传声器阵列的孔径不可能过大，当传声器阵列无法靠近目标声源时，传统远场声全息方法的声场识别分辨率较差，难以对声源进行准确定位。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够有效提高大尺度空间内声场识别分辨率，进而能够对声源进行准确定位的声场识别的多孔声全息方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种声场识别的多孔声全息方法，包括以下步骤：

1)设计加工单传声器阵列，并通过仿真计算寻找限定空间内多孔传声器阵列的最优布置方式，具体过程为：

1.1)设计每个单传声器阵列的相关参数，其中，每个单传声器阵列的相关参数均包括传声器阵列孔径D₀、传声器个数m和传声器布置形式；

1.2)建立空间坐标系，根据实际测试需要确定多孔传声器阵列的空间布置范围，其中，空间坐标系建立过程为：面向声源，以水平向右方向为x轴正向，以竖直向下方向为y轴正向，垂直于x轴、y轴并指向声源的方向为z轴正向，如果声源是运动的，则需要使得xoy平面平行于声源运动方向；

1.3)将空间布置范围以所选择的单传声器阵列孔径D₀为单元划分成网格，假设共有k₁×k₂×k₃个网格点；

1.4)根据空间布置范围，确定多孔传声器阵列的孔径个数n，其中，n小于网格点总数；

1.5)设计仿真声源，仿真声源的强度表示为其中，仿真声源包含频率成分f₁、f₂...f_L，各个频率成分的强度分别为q₁、q₂...q_L；

1.6)在仿真声源与多孔传声器阵列之间选择声场重建面，声场重建面应平行于xoy平面，并尽量靠近仿真声源的预估位置，记声场重建面为

1.7)将声场重建面进行离散化，得到一系列重建点；

1.8)将n个单传声器阵列的中心随机放置于k₁×k₂×k₃个网格点中的任意n处，针对此种多孔传声器阵列在限定空间内的布置方式，对仿真声源进行多孔声全息声场重建，得到仿真声源的声场图，具体过程为：

①选择重建面上某个重建点(ζ,η)；

②假设第i个单传声器阵列的中心位置为(x_i,y_i,z_i)，第i个单传声器阵列中第j个传声器的位置为(x_i,j,y_i,j,z_i,j)，如果仿真声源运动速度，则第i个单传声器阵列中第j个传声器的位置收到的仿真声压信号为则进入步骤③；如果则第i个单传声器阵列中第j个传声器的位置收到的仿真声压信号为消除仿真声压信号中的多普勒效应后进入步骤③；

③对仿真声压信号信号进行傅里叶变换：

${\tilde{H}}_{i,j}\left(f\right)=\mathrm{FFT}\left[{\tilde{p}}_{i,j}^{*}\left(t\right)\right]$

④对每一单传声器阵列中的每一传声器分别重复步骤②～③，处理完成后对进行基尔霍夫衍射积分声全息声场重建，重建点(ζ,η)的重建结果为：

${\tilde{U}}_H(\mathrm{\ζ},\mathrm{\η},f)=\frac{\mathrm{jk}}{4\mathrm{\π}}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\tilde{H}}_{i,j}\left(f\right)\frac{e^{\mathrm{jk}{\tilde{r}}_{i,j}}}{{\tilde{r}}_{i,j}}[1-(1-\frac{1}{\mathrm{jk}{\tilde{r}}_{i,j}})\frac{z_{i,j}-\widetilde{z_H}}{{\tilde{r}}_{i,j}}]$

⑤遍历重建面上所有重建点，反复进行①～④步骤，得到整个重建面上所有重建点的重建结果并将重建结果进行图形化，得到仿真声源的声场图；

1.9)根据仿真声源的声场图计算-6dB主瓣面积MLA和最大旁瓣高度比其中，h_s为最大旁瓣高度，h_m为主瓣高度；

1.10)计算目标函数g＝a₁MLA+a₂SLR，其中，a₁和a₂为线性调节系数；

1.11)遍历限定空间内所有的多孔传声器阵列的布置方式，反复进行步骤1.8)～1.10)，使得目标函数g最小化，寻找得到限定空间内的多孔传声器阵列最优布置方式：

ming＝a₁MLA+a₂SLR；

2)根据步骤1)得到的多孔传声器阵列的最优布置方式在实际测试空间布置n个单传声器阵列；

3)利用空间多孔传声器阵列采集目标声源的声压信号，在目标声源与多孔传声器阵列之间选择声场重建面，对目标声源进行多孔声全息声场重建，得到目标声源的声场图，其中，声场图中主瓣中心位置即为目标声源的位置估计。

所述步骤②中如果则第i个单传声器阵列中第j个传声器的位置收到的仿真声压信号为消除仿真声压信号中的多普勒效应，具体公式为：

${\tilde{p}}_{i,j}^{*}\left(t\right)=((\tilde{M}-\cos {\widetilde{\mathrm{\θ}}}_{i,j}\left(t\right))\tilde{v}{\∫\tilde{p}}_{i,j}\left(t\right)\mathrm{dt}+{\tilde{R}}_{i,j}\left(t\right){(1-\tilde{M}\cos {\widetilde{\mathrm{\θ}}}_{i,j}\left(t\right))}^2{\tilde{p}}_{i,j}\left(t\right))\frac{e^{\mathrm{jk}({\tilde{R}}_{i,j}\left(t\right)-{\tilde{r}}_{i,j}\left(t\right))}}{{\tilde{r}}_{i,j}\left(t\right)}$

式中，c为声速，为马赫数，为声压信号传播方向角， ${\tilde{R}}_{i,j}\left(t\right)=\frac{\tilde{M}(x_{i,j}-\mathrm{\ζ})+\sqrt{{(x_{i,j}-\mathrm{\ζ})}^2+(1-{\tilde{M}}^2)[{(y_{i,j}-\mathrm{\η})}^2+{(z_{i,j}-\widetilde{z_H})]}^2}}{1-{\tilde{M}}^2}$ 为从重建点(ζ,η)发出并在t时刻到达传声器i，j的声压信号所经历的传播距离，为t时刻点(ζ,η)到传声器i，j的距离，k为波数。

所述步骤3)利用空间多孔传声器阵列采集目标声源的声压信号，在目标声源与多孔传声器阵列之间选择声场重建面，对目标声源进行多孔声全息声场重建，具体重建过程为：

3.1)在目标声源与多孔传声器阵列之间选择声场重建面，声场重建面应平行于xoy平面，并尽量靠近目标声源的预估位置，记声场重建面为z＝z_H；

3.2)将声场重建面z＝z_H进行离散化，得到一系列重建点；

3.3)对目标声源进行多孔声全息声场重建，得到待测声源的声场重建结果，具体过程为：

①选择重建面上某个重建点(ζ,η)；

②假设第i个单传声器阵列的中心位置为(x_i,y_i,z_i)，第i个单传声器阵列中第j个传声器的位置为(x_i,j,y_i,j,z_i,j)，如果仿真声源运动速度v＝0，则第i个单传声器阵列中第j个传声器的位置收到的仿真声压信号为则进入步骤③；如果v≠0，则第i个单传声器阵列中第j个传声器收到的仿真声压信号为p_i,j(t)消除仿真声压信号中的多普勒效应，进入步骤③，其中，消除多普勒效应的公式为：

$p_{i,j}^{*}\left(t\right)=((M-{\cos \mathrm{\θ}}_{i,j}\left(t\right))v{\∫p}_{i,j}\left(t\right)\mathrm{dt}+R_{i,j}\left(t\right){(1-M\cos {\mathrm{\θ}}_{i,j}\left(t\right))}^2{p}_{i,j}\left(t\right))\frac{e^{\mathrm{jk}(R_{i,j}\left(t\right)-r_{i,j}\left(t\right))}}{r_{i,j}\left(t\right)}$

式中，c为声速，为马赫数，为声信号传播方向角， $R_{i,j}\left(t\right)=\frac{M(x_{i,j}-\mathrm{vt})+\sqrt{{(x_{i,j}-\mathrm{\ζ})}^2+(1-M^2)[{(y_{i,j}-\mathrm{\η})}^2+{(z_{i,j}-z_H)}^2]}}{1-M^2}$ 从重建假想声源点(ζ,η)发出并在t时刻到达传声器i，j的声信号所经历的传播距离，r_i,j(t)为t时刻点(ζ,η)到传声器i，j的距离，k为波数；

③对信号进行傅里叶变换：

$H_{i,j}\left(f\right)=\mathrm{FFT}\left[p_{i,j}^{*}\left(t\right)\right];$

④对每一单传声器阵列中的每一传声器分别重复步骤②～③，处理完成后对H_i,j(f)进行基尔霍夫衍射积分声全息声场重建，重建点(ζ,η)的重建结果为：

$U_H(\mathrm{\ζ},\mathrm{\η},f)=\frac{\mathrm{jk}}{4\mathrm{\π}}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{H}_{i,j}\left(f\right)\frac{e^{{\mathrm{jkr}}_{i,j}}}{r_{i,j}}[1-(1-\frac{1}{{\mathrm{jkr}}_{i,j}})\frac{z_{i,j}-z_H}{r_{i,j}}]$

⑤遍历重建面上所有重建点，反复进行①～④步骤，得到整个重建面上所有重建点的重建结果U_H(f)，并将重建结果U_H(f)进行图形化，得到待测声源的声场图，其中，声场图中主瓣中心位置即为待测声源的位置估计。

所述步骤1.1)中的单传声器阵列孔径D₀取值范围为0.5～3m，单传声器阵列中传声器个数m为10～50个；单传声器阵列布置形式采用一字、十字、X形、米字形、圆形和轮辐形中的一种。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明首先是根据最小化主瓣面积和旁主瓣高度比的优化目标通过仿真计算寻找限定空间内的多孔传声器阵列最优化布置方式，然后根据计算得出的多孔传声器阵列最优化布置方式搭建空间多孔传声器阵列对目标声源进行测量，并利用多孔声全息方法处理空间声压信息并重建目标声场定位目标声源，因此能够有效提高声场识别分辨率，进而能够对声源进行准确定位。2、本发明可以在保持单个传声器阵列孔径较小的条件下，获得较大的等效传声器阵列孔径，得到主瓣面积和旁主瓣高度比都最小化的最优空间多孔阵列，实现对大尺度空间内目标声源的更准确识别，与现有技术相比，多孔传声器阵列更容易加工、安装和运输，因此使本发明更适用于定位远距离、大尺度空间内的噪声源，为降噪工作提供更为准确的依据。本发明尤其可以广泛应用于大型施工机械，以及高速运动的汽车、火车、飞机等噪声治理中。

附图说明

图1是本发明的方法流程示意图；

图2是本发明的单传声器阵列布置形式示意图，其中，(a)为一字形；(b)为十字形；(c)为X字形；(d)为米字形；(e)为圆形；(f)为轮辐形；

图3是本发明采用三孔单传声器阵列仿真计算得出的声场示意图；

图4是应用本发明方法进行声场测量的现场效果示意图。

具体实施方式

以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。

如图1所示，本发明的声场识别的多孔声全息方法，包括以下步骤：

1、设计加工单传声器阵列，并通过仿真计算寻找限定空间内的多孔传声器阵列的最优布置方式，具体过程为：

1)根据加工安装需求设计每个单传声器阵列的相关参数，其中，每个单传声器阵列的相关参数均包括传声器阵列孔径D₀、传声器个数m和传声器布置形式。

如图2所示，单传声器阵列孔径D₀取值范围为0.5～3m(针对任意形状的单传声器阵列，在其传声器布置平面内作圆，能够包容下所有传声器的最小圆的直径，即为该传声器阵列的孔径)，单传声器阵列中传声器个数m为10～50个；单传声器阵列布置形式可以采用一字、十字、X形、米字形、圆形或轮辐形中的一种。

2)面向声源，以水平向右方向为x轴正向，以竖直向下方向为y轴正向，垂直于x轴、y轴并指向声源的方向为z轴正向，建立空间坐标系，如果声源是运动的，则还应使得xoy平面平行于声源运动方向，并根据实际测试需要确定多孔传声器阵列的空间布置范围：

{[x_minx_max][y_miny_max][z_minz_max]}。

3)将空间布置范围{[x_minx_max][y_miny_max][z_minz_max]}以所选择的单传声器阵列孔径D₀为单元划分成网格，假设共有k₁×k₂×k₃个网格点。

4)根据空间布置范围，确定多孔传声器阵列的孔径个数n(所使用的单传声器阵列个数n)n的取值一般为2～6，其中，n小于k₁×k₂×k₃。

5)设计仿真声源，仿真声源的强度可以表示为其中，仿真声源与仿真传声器阵列之间的距离应与实际测量条件基本一致，仿真声源的频率成分及运动形式应与实际待测声源一致，仿真声源包含频率成分为f₁、f₂...f_L，各个频率成分的强度分别为q₁、q₂...q_L；

6)在仿真声源与多孔传声器阵列之间选择声场重建面，声场重建面应平行于xoy平面，并尽量靠近声源的预估位置，记声场重建面为

7)将声场重建面以一定间隔进行离散化，得到一系列重建点，根据声场重建精度要求的不同，间隔通常取0.01～0.1m。

8)将n个单传声器阵列的中心随机放置于k₁×k₂×k₃个网格点中的任意n处，针对此种多孔传声器阵列在限定空间内的布置方式，对仿真声源进行多孔声全息声场重建，得到仿真声源的声场图，具体过程为：

①选择重建面上某个重建点(ζ,η)；

②假设第i个单传声器阵列的中心位置为(x_i,y_i,z_i)，第i个单传声器阵列中第j个传声器的位置为(x_i,j,y_i,j,z_i,j)，如果仿真声源运动速度，则第i个单传声器阵列中第j个传声器的位置收到的仿真声压信号为则进入步骤③；如果则第i个单传声器阵列中第j个传声器收到的仿真声压信号为消除仿真声压信号中的多普勒效应后进入步骤③，其中，消除多普勒效应的公式为：

${\tilde{p}}_{i,j}^{*}\left(t\right)=((\tilde{M}-\cos {\widetilde{\mathrm{\θ}}}_{i,j}\left(t\right))\tilde{v}{\∫\tilde{p}}_{i,j}\left(t\right)\mathrm{dt}+{\tilde{R}}_{i,j}\left(t\right){(1-\tilde{M}\cos {\widetilde{\mathrm{\θ}}}_{i,j}\left(t\right))}^2{\tilde{p}}_{i,j}\left(t\right))\frac{e^{\mathrm{jk}({\tilde{R}}_{i,j}\left(t\right)-{\tilde{r}}_{i,j}\left(t\right))}}{{\tilde{r}}_{i,j}\left(t\right)}$

式中，c为声速，为马赫数，为声压信号传播方向角， ${\tilde{R}}_{i,j}\left(t\right)=\frac{\tilde{M}(x_{i,j}-\mathrm{\ζ})+\sqrt{{(x_{i,j}-\mathrm{\ζ})}^2+(1-{\tilde{M}}^2)[{(y_{i,j}-\mathrm{\η})}^2+{(z_{i,j}-\widetilde{z_H})]}^2}}{1-{\tilde{M}}^2}$ 为从重建点(ζ,η)发出并在t时刻到达传声器i，j的声压信号所经历的传播距离，为t时刻点(ζ,η)到传声器i，j的距离，k为波数。

③对信号进行傅里叶变换：

${\tilde{H}}_{i,j}\left(f\right)=\mathrm{FFT}\left[{\tilde{p}}_{i,j}^{*}\left(t\right)\right]$

④对每一单传声器阵列中的每一传声器分别重复步骤②～③，处理完成后对进行基尔霍夫衍射积分声全息声场重建，重建点(ζ,η)的重建结果为：

${\tilde{U}}_H(\mathrm{\ζ},\mathrm{\η},f)=\frac{\mathrm{jk}}{4\mathrm{\π}}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\tilde{H}}_{i,j}\left(f\right)\frac{e^{\mathrm{jk}{\tilde{r}}_{i,j}}}{{\tilde{r}}_{i,j}}[1-(1-\frac{1}{\mathrm{jk}{\tilde{r}}_{i,j}})\frac{z_{i,j}-\widetilde{z_H}}{{\tilde{r}}_{i,j}}]$

⑤遍历重建面上所有重建点，反复进行①～④步骤，得到整个重建面上所有重建点的重建结果并将重建结果进行图形化，得到仿真声源的声场图。

9)如图3所示，根据仿真声源的声场图计算-6dB主瓣面积MLA和最大旁瓣高度比其中，h_s为最大旁瓣高度，h_m为主瓣高度。

10)计算目标函数g＝a₁MLA+a₂SLR，其中，a₁和a₂为线性调节系数。

11)遍历限定空间内所有的多孔传声器阵列的布置方式，反复进行8)～10)步骤，使得目标函数g最小化，寻找得到限定空间内的多孔传声器阵列最优布置方式：

min g＝a₁MLA+a₂SLR。

2、根据步骤1)得到的多孔传声器阵列的最优布置方式在实际测试空间布置n个单传声器阵列。

3、如图4所示，利用空间多孔传声器阵列采集目标声源的声压信号，通过数据采集设备将所有传声器采集的声压信号发送到计算机内进行处理，具体是：在目标声源与多孔传声器阵列之间选择声场重建面，对目标声源进行多孔声全息声场重建，得到目标声源的声场图，具体过程为：

3.1)在目标声源与多孔传声器阵列之间选择声场重建面，声场重建面应平行于xoy平面，并尽量靠近目标声源的预估位置，记声场重建面为z＝z_H；

3.2)将声场重建面z＝z_H进行离散化，得到一系列重建点；

3.3)对目标声源进行多孔声全息声场重建，得到待测声源的声场重建结果，具体过程为：

①选择重建面上某个重建点(ζ,η)；

②假设第i个单传声器阵列的中心位置为(x_i,y_i,z_i)，第i个单传声器阵列中第j个传声器的位置为(x_i,j,y_i,j,z_i,j)，如果仿真声源运动速度v＝0，则第i个单传声器阵列中第j个传声器的位置收到的仿真声压信号为则进入步骤③；如果v≠0，则第i个单传声器阵列中第j个传声器收到的仿真声压信号为p_i,j(t)消除仿真声压信号中的多普勒效应，进入步骤③，其中，消除多普勒效应的公式为：

$p_{i,j}^{*}\left(t\right)=((M-{\cos \mathrm{\θ}}_{i,j}\left(t\right))v{\∫p}_{i,j}\left(t\right)\mathrm{dt}+R_{i,j}\left(t\right){(1-M\cos {\mathrm{\θ}}_{i,j}\left(t\right))}^2{p}_{i,j}\left(t\right))\frac{e^{\mathrm{jk}(R_{i,j}\left(t\right)-r_{i,j}\left(t\right))}}{r_{i,j}\left(t\right)}$

式中，c为声速，为马赫数，为声信号传播方向角， $R_{i,j}\left(t\right)=\frac{M(x_{i,j}-\mathrm{vt})+\sqrt{{(x_{i,j}-\mathrm{\ζ})}^2+(1-M^2)[{(y_{i,j}-\mathrm{\η})}^2+{(z_{i,j}-z_H)}^2]}}{1-M^2}$ 从重建假想声源点(ζ,η)发出并在t时刻到达传声器i，j的声信号所经历的传播距离，r_i,j(t)为t时刻点(ζ,η)到传声器i，j的距离，k为波数。

③对信号进行傅里叶变换：

$H_{i,j}\left(f\right)=\mathrm{FFT}\left[p_{i,j}^{*}\left(t\right)\right]$

④对每一单传声器阵列中的每一传声器分别重复步骤②～③，处理完成后对H_i,j(f)进行基尔霍夫衍射积分声全息声场重建，重建点(ζ,η)的重建结果为：

$U_H(\mathrm{\ζ},\mathrm{\η},f)=\frac{\mathrm{jk}}{4\mathrm{\π}}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{H}_{i,j}\left(f\right)\frac{e^{{\mathrm{jkr}}_{i,j}}}{r_{i,j}}[1-(1-\frac{1}{{\mathrm{jkr}}_{i,j}})\frac{z_{i,j}-z_H}{r_{i,j}}]$

⑤遍历重建面上所有重建点，反复进行①～④步骤，得到整个重建面上所有重建点的重建结果U_H(f)，并将重建结果U_H(f)进行图形化，得到待测声源的声场图，其中，声场图中主瓣中心位置即为待测声源的位置估计。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中方法的各实施步骤等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (5)

1.一种声场识别的多孔声全息方法，包括以下步骤：

1)设计加工单传声器阵列，并通过仿真计算寻找限定空间内多孔传声器阵列的最优布置方式，具体过程为：

1.1)设计每个单传声器阵列的相关参数，其中，每个单传声器阵列的相关参数均包括传声器阵列孔径D₀、传声器个数m和传声器布置形式；

1.2)建立空间坐标系，根据实际测试需要确定多孔传声器阵列的空间布置范围，其中，空间坐标系建立过程为：面向声源，以水平向右方向为x轴正向，以竖直向下方向为y轴正向，垂直于x轴、y轴并指向声源的方向为z轴正向，如果声源是运动的，则需要使得xoy平面平行于声源运动方向；

1.3)将空间布置范围以所选择的单传声器阵列孔径D₀为单元划分成网格，假设共有k₁×k₂×k₃个网格点；

1.4)根据空间布置范围，确定多孔传声器阵列的孔径个数n，其中，n小于网格点总数；

1.5)设计仿真声源，仿真声源的强度表示为其中，仿真声源包含频率成分f₁、f₂...f_L，各个频率成分的强度分别为q₁、q₂...q_L；

1.6)在仿真声源与多孔传声器阵列之间选择声场重建面，声场重建面应平行于xoy平面，并尽量靠近仿真声源的预估位置，记声场重建面为

1.7)将声场重建面进行离散化，得到一系列重建点；

1.8)将n个单传声器阵列的中心随机放置于k₁×k₂×k₃个网格点中的任意n处，针对此种多孔传声器阵列在限定空间内的布置方式，对仿真声源进行多孔声全息声场重建，得到仿真声源的声场图，具体过程为：

①选择重建面上某个重建点(ζ,η)；

②假设第i个单传声器阵列的中心位置为(x_i,y_i,z_i)，第i个单传声器阵列中第j个传声器的位置为(x_i,j,y_i,j,z_i,j)，如果仿真声源运动速度则第_i个单传声器阵列中第j个传声器的位置收到的仿真声压信号为则进入步骤③；如果则第i个单传声器阵列中第j个传声器的位置收到的仿真声压信号为消除仿真声压信号中的多普勒效应后进入步骤③；

③对仿真声压信号信号进行傅里叶变换：

${\tilde{H}}_{i,j,}\left(f\right)=\mathrm{FFT}\left[{\tilde{p}}_{i,j}^{*}\left(t\right)\right]$

④对每一单传声器阵列中的每一传声器分别重复步骤②～③，处理完成后对进行基尔霍夫衍射积分声全息声场重建，重建点(ζ,η)的重建结果为：

${\tilde{U}}_H(\mathrm{\ζ},\mathrm{\η},f)=\frac{\mathrm{jk}}{4\mathrm{\π}}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\tilde{H}}_{i,j}\left(f\right)\frac{e^{\mathrm{jk}{\tilde{r}}_{i,j}}}{{\tilde{r}}_{i,j}}[1-(1-\frac{1}{\mathrm{jk}{\tilde{r}}_{i,j}}\frac{z_{i,j}-z_H^{~}}{{\tilde{r}}_{i,j}})]$

⑤遍历重建面上所有重建点，反复进行①～④步骤，得到整个重建面上所有重建点的重建结果并将重建结果进行图形化，得到仿真声源的声场图；

1.9)根据仿真声源的声场图计算-6dB主瓣面积MLA和最大旁瓣高度比其中，h_s为最大旁瓣高度，h_m为主瓣高度；

1.10)计算目标函数g＝a₁MLA+a₂SLR，其中，a₁和a₂为线性调节系数；

1.11)遍历限定空间内所有的多孔传声器阵列的布置方式，反复进行步骤1.8)～1.10)，使得目标函数g最小化，寻找得到限定空间内的多孔传声器阵列最优布置方式：

ming＝a₁MLA+a₂SLR；

2)根据步骤1)得到的多孔传声器阵列的最优布置方式在实际测试空间布置n个单传声器阵列；

3)利用空间多孔传声器阵列采集目标声源的声压信号，在目标声源与多孔传声器阵列之间选择声场重建面，对目标声源进行多孔声全息声场重建，得到目标声源的声场图，其中，声场图中主瓣中心位置即为目标声源的位置估计。

2.如权利要求1所述的一种声场识别的多孔声全息方法，其特征在于：所述步骤②中如果则第i个单传声器阵列中第j个传声器的位置收到的仿真声压信号为消除仿真声压信号中的多普勒效应，具体公式为：

${\tilde{p}}_{i,j}^{*}\left(t\right)={((\tilde{M}-\cos {\widetilde{\mathrm{\θ}}}_{i,j}\left(t\right))\tilde{v}\∫{\tilde{p}}_{i,j}\left(t\right)\mathrm{dt}+{\tilde{R}}_{i,j}\left(t\right)(1-\tilde{M}\cos {\widetilde{\mathrm{\θ}}}_{i,j}))}^2{\tilde{p}}_{i,j}\left(t\right))\frac{e^{\mathrm{jk}({\tilde{R}}_{i,j}\left(t\right)-{\tilde{r}}_{i,j}\left(t\right))}}{{\tilde{r}}_{i,j}\left(t\right)}$

式中，c为声速，为马赫数，为声压信号传播方向角， ${\tilde{R}}_{i,j}\left(t\right)=\frac{\tilde{M}(x_{i,j}-\mathrm{\ζ})+\sqrt{{(x_{i,j}-\mathrm{\ζ})}^2+\left(1-{\tilde{M}}^2\right)[{(y_{i,j}-\mathrm{\η})}^2+{(z_{i,j}-z_H^{~})}^2}}{1-{\tilde{M}}^2}$ 为从重建点(ζ,η)发出并在t时刻到达传声器i，j的声压信号所经历的传播距离，为t时刻点(ζ,η)到传声器i，j的距离，k为波数。

3.如权利要求1所述的一种声场识别的多孔声全息方法，其特征在于：所述步骤3)利用空间多孔传声器阵列采集目标声源的声压信号，在目标声源与多孔传声器阵列之间选择声场重建面，对目标声源进行多孔声全息声场重建，具体重建过程为：

3.1)在目标声源与多孔传声器阵列之间选择声场重建面，声场重建面应平行于xoy平面，并尽量靠近目标声源的预估位置，记声场重建面为z＝z_H；

3.2)将声场重建面z＝z_H进行离散化，得到一系列重建点；

3.3)对目标声源进行多孔声全息声场重建，得到待测声源的声场重建结果，具体过程为：

①选择重建面上某个重建点(ζ,η)；

②假设第i个单传声器阵列的中心位置为(x_i,y_i,z_i)，第i个单传声器阵列中第j个传声器的位置为(x_i,j,y_i,j,z_i,j)，如果仿真声源运动速度v＝0，则第i个单传声器阵列中第j个传声器的位置收到的仿真声压信号为则进入步骤③；如果v≠0，则第i个单传声器阵列中第j个传声器收到的仿真声压信号为p_i,j(t)消除仿真声压信号中的多普勒效应，进入步骤③，其中，消除多普勒效应的公式为：

$p_{i,j}^{*}\left(t\right)=((M-\cos {\mathrm{\θ}}_{i,j}\left(t\right))v\∫p_{i,j}\left(t\right)\mathrm{dt}+R_{i,j}\left(t\right)(1-M\cos {\mathrm{\θ}}_{i,j}{\left(t)\right)}^2{p}_{i,j}\left(t\right))\frac{e^{\mathrm{jk}(R_{i,j}\left(t\right)-r_{i,j}\left(t\right))}}{r_{i,j}\left(t\right)}$

式中，c为声速，为马赫数，为声信号传播方向角， $R_{i,j}\left(t\right)=\frac{M(x_{i,j}-\mathrm{vt})+\sqrt{{(x_{i,j}-\mathrm{\ζ})}^2+(1-M^2)[{(y_{i,j}-\mathrm{\η})}^2+{(z_{i,j}-z_H)}^2}]}{1-M^2}$ 从重建假想声源点(ζ,η)发出并在t时刻到达传声器i，j的声信号所经历的传播距离，r_i,j(t)为t时刻点(ζ,η)到传声器i，j的距离，k为波数；

③对信号进行傅里叶变换：

$H_{i,j}\left(f\right)=\mathrm{FFT}\left[p_{i,j}^{*}\left(t\right)\right];$

④对每一单传声器阵列中的每一传声器分别重复步骤②～③，处理完成后对H_i,j(f)进行基尔霍夫衍射积分声全息声场重建，重建点(ζ,η)的重建结果为：

$U_H(\mathrm{\ζ},\mathrm{\η},f)=\frac{\mathrm{jk}}{4\mathrm{\π}}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{H}_{i,j}\left(f\right)\frac{e^{{\mathrm{jkr}}_{i,j}}}{r_{i,j}}[1-(1-\frac{1}{{\mathrm{jkr}}_{i,j}})\frac{z_{i,j}-z_H}{r_{i,j}}]$

⑤遍历重建面上所有重建点，反复进行①～④步骤，得到整个重建面上所有重建点的重建结果U_H(f)，并将重建结果U_H(f)进行图形化，得到待测声源的声场图，其中，声场图中主瓣中心位置即为待测声源的位置估计。

4.如权利要求2所述的一种声场识别的多孔声全息方法，其特征在于：所述步骤3)利用空间多孔传声器阵列采集目标声源的声压信号，在目标声源与多孔传声器阵列之间选择声场重建面，对目标声源进行多孔声全息声场重建，具体重建过程为：

3.1)在目标声源与多孔传声器阵列之间选择声场重建面，声场重建面应平行于xoy平面，并尽量靠近目标声源的预估位置，记声场重建面为z＝z_H；

3.2)将声场重建面z＝z_H进行离散化，得到一系列重建点；

3.3)对目标声源进行多孔声全息声场重建，得到待测声源的声场重建结果，具体过程为：

①选择重建面上某个重建点(ζ,η)；

②假设第i个单传声器阵列的中心位置为(x_i,y_i,z_i)，第i个单传声器阵列中第j个传声器的位置为(x_i,j,y_i,j,z_i,j)，如果仿真声源运动速度v＝0，则第i个单传声器阵列中第j个传声器的位置收到的仿真声压信号为则进入步骤③；如果v≠0，则第i个单传声器阵列中第j个传声器收到的仿真声压信号为p_i,j(t)消除仿真声压信号中的多普勒效应，进入步骤③，其中，消除多普勒效应的公式为：

$p_{i,j}^{*}\left(t\right)=((M-\cos {\mathrm{\θ}}_{i,j}\left(t\right))v\∫p_{i,j}\left(t\right)\mathrm{dt}+R_{i,j}\left(t\right)(1-M\cos {\mathrm{\θ}}_{i,j}{\left(t)\right)}^2{p}_{i,j}\left(t\right))\frac{e^{\mathrm{jk}(R_{i,j}\left(t\right)-r_{i,j}\left(t\right))}}{r_{i,j}\left(t\right)}$

式中，c为声速，为马赫数，为声信号传播方向角， $R_{i,j}\left(t\right)=\frac{M(x_{i,j}-\mathrm{vt})+\sqrt{{(x_{i,j}-\mathrm{\ζ})}^2+(1-M^2)[{(y_{i,j}-\mathrm{\η})}^2+{(z_{i,j}-z_H)}^2}]}{1-M^2}$ 从重建假想声源点(ζ,η)发出并在t时刻到达传声器i，j的声信号所经历的传播距离，r_i,j(t)为t时刻点(ζ,η)到传声器i，j的距离，k为波数；

③对信号进行傅里叶变换：

$H_{i,j}\left(f\right)=\mathrm{FFT}\left[p_{i,j}^{*}\left(t\right)\right];$

④对每一单传声器阵列中的每一传声器分别重复步骤②～③，处理完成后对H_i,j(f)进行基尔霍夫衍射积分声全息声场重建，重建点(ζ,η)的重建结果为：

$U_H(\mathrm{\ζ},\mathrm{\η},f)=\frac{\mathrm{jk}}{4\mathrm{\π}}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{H}_{i,j}\left(f\right)\frac{e^{{\mathrm{jkr}}_{i,j}}}{r_{i,j}}[1-(1-\frac{1}{{\mathrm{jkr}}_{i,j}})\frac{z_{i,j}-z_H}{r_{i,j}}]$

⑤遍历重建面上所有重建点，反复进行①～④步骤，得到整个重建面上所有重建点的重建结果U_H(f)，并将重建结果U_H(f)进行图形化，得到待测声源的声场图，其中，声场图中主瓣中心位置即为待测声源的位置估计。

5.如权利要求1～4任一项所述的一种声场识别的多孔声全息方法，其特征在于：所述步骤1.1)中的单传声器阵列孔径D₀取值范围为0.5～3m，单传声器阵列中传声器个数m为10～50个；单传声器阵列布置形式采用一字、十字、X形、米字形、圆形和轮辐形中的一种。