CN116086599A - 航空器低空辐射声场获取方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种航空器低空辐射声场获取方法、装置、设备及存储介质，涉及航空技术领域，具体实现方案包括：通过线性声阵列采集航空器的第一辐射噪声数据，第一辐射噪声数据包括采集的噪声数据、线性声阵列的空间位置坐标，以及航空器的飞行状态和飞行航迹；以航空器作为参照物，线性声阵列相对航空器运动，将第一辐射噪声数据转化为第二辐射噪声数据，第二辐射噪声数据包括分段截取的噪声数据、以及线性声阵列接收到每段分段截取的噪声数据时在地面坐标系中的坐标；根据第二辐射噪声数据、均匀球面网格以及地面网格，获取航空器的低空辐射声场数据。本公开可以快速、准确地获取航空器的低空辐射声场数据，成本较低。

Description

航空器低空辐射声场获取方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本公开涉及航空技术领域，尤其涉及一种航空器低空辐射声场获取方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

航空器低空飞行过程中，会向外部和地面辐射噪声，影响航空器环保性、地面人员工效性与健康保护以及结构生存力。通过飞行试验进行航空器低空飞行过程中的辐射声场测试与分析，是非常必要的。

其中，获取空中声辐射球（即距离航空器一定距离的航迹下方半球面的声场）是进行航空器低空飞行过程中的辐射声场测试与分析中重要的内容。

目前，获取空中声辐射球时，对声阵列设计、试验场地和飞行状态要求较高，获取难度和成本较高。

发明内容

本公开提供了一种航空器低空辐射声场获取方法、装置、设备及存储介质，可以快速、准确地获取航空器的低空辐射声场数据，成本较低。

根据本公开的第一方面，提供了一种航空器低空辐射声场获取方法，该方法包括：在航空器按照预设的飞行状态沿预设飞行航迹飞行时，通过设置在地面的线性声阵列采集航空器的第一辐射噪声数据，第一辐射噪声数据包括线性声阵列采集的噪声数据、线性声阵列的空间位置坐标，以及接收噪声时航空器的飞行状态和飞行航迹；以航空器作为参照物，线性声阵列相对航空器运动，将第一辐射噪声数据转化为第二辐射噪声数据，第二辐射噪声数据包括按照预设时间长度连续分段截取的噪声数据、以及线性声阵列接收到每段分段截取的噪声数据时线性声阵列在地面坐标系中的坐标，地面坐标系是根据线性声阵列与预设飞行航迹在地面的投影的交点作为原点绘制的，地面坐标系的横轴方向指向航空器的飞行航向；根据第二辐射噪声数据、均匀球面网格、以及地面网格，获取航空器的低空辐射声场数据，均匀球面网格是在航空器在地面的投影位于线性声阵列上时，以航空器为原点绘制的，地面网格是基于地面坐标系和均匀球面网格按照声发射角度一致的原则映射得到的。

一些实施方式中，将第一辐射噪声数据转化为第二辐射噪声数据，包括：根据第一辐射噪声数据，按照预设时间长度连续分段截取线性声阵列采集的噪声数据；根据第一辐射噪声数据，将线性声阵列与预设飞行航迹在地面的投影的交点作为原点建立地面坐标系；根据线性声阵列的空间位置坐标、线性声阵列接收到每段分段截取的噪声数据时航空器的空间位置坐标，以航空器在地面的投影位于地面坐标系的原点且相对静止，线性声阵列相对运动，将线性声阵列相对于航空器的相对位置坐标转换至地面坐标系内，得到线性声阵列接收到每段分段截取的噪声数据时线性声阵列在地面坐标系中的坐标，航空器的空间位置坐标是根据航空器的飞行状态和飞行航迹确定的。

一些实施方式中，根据第二辐射噪声数据、均匀球面网格、地面网格获取航空器的低空辐射声场数据，包括：根据每段分段截取的噪声数据，以及线性声阵列接收到每段分段截取的噪声数据时线性声阵列在地面坐标系中的坐标，通过第一插值算法对地面网格进行插值，得到地面网格的噪声结果；根据传声路径和地面网格的噪声结果，通过第二插值算法对均匀球面网格进行插值，得到均匀球面网格的噪声结果；其中，低空辐射声场数据包括均匀球面网格的噪声结果组成的声辐射球。

一些实施方式中，均匀球面网格的原点为航空器的几何中心、或航空器中至少一个发声部件的几何中心；均匀球面网格的半径大于航空器中的至少一个目标发声部件的特征尺寸，小于所述航空器到所述线性声阵列的最小距离，且不超过航空器的噪声被环境噪声掩蔽的边界。

一些实施方式中，线性声阵列的长度大于或等于地面网格的范围。

根据本公开的第二方面，提供了一种航空器低空辐射声场获取装置，包括：采集模块，用于在航空器按照预设的飞行状态沿预设飞行航迹飞行时，通过设置在地面的线性声阵列采集航空器的第一辐射噪声数据，第一辐射噪声数据包括线性声阵列采集的噪声数据、线性声阵列的空间位置坐标，以及接收噪声时航空器的飞行状态和飞行航迹。

转化模块，用于以航空器作为参照物，线性声阵列相对航空器运动，将第一辐射噪声数据转化为第二辐射噪声数据，第二辐射噪声数据包括按照预设时间长度连续分段截取的噪声数据、以及线性声阵列接收到每段分段截取的噪声数据时线性声阵列在地面坐标系中的坐标，地面坐标系是根据线性声阵列与预设飞行航迹在地面的投影的交点作为原点绘制的，地面坐标系的横轴方向指向航空器的飞行航向。

获取模块，用于根据第二辐射噪声数据、均匀球面网格、以及地面网格，获取航空器的低空辐射声场数据，均匀球面网格是在航空器在地面的投影位于线性声阵列上时，以航空器为原点绘制的，地面网格是基于地面坐标系和均匀球面网格按照声发射角度一致的原则映射得到的。

一些实施方式中，转化模块，具体用于：根据第一辐射噪声数据，按照预设时间长度连续分段截取线性声阵列采集的噪声数据；根据第一辐射噪声数据，将线性声阵列与预设飞行航迹在地面的投影的交点作为原点建立地面坐标系；根据线性声阵列的空间位置坐标、线性声阵列接收到每段分段截取的噪声数据时航空器的空间位置坐标，以航空器在地面的投影位于地面坐标系的原点且相对静止，线性声阵列相对运动，将线性声阵列相对于航空器的相对位置坐标转换至地面坐标系内，得到线性声阵列接收到每段分段截取的噪声数据时线性声阵列在地面坐标系中的坐标，航空器的空间位置坐标是根据航空器的飞行状态和飞行航迹确定的。

一些实施方式中，获取模块，具体用于：根据每段分段截取的噪声数据，以及线性声阵列接收到每段分段截取的噪声数据时线性声阵列在地面坐标系中的坐标，通过第一插值算法对地面网格进行插值，得到地面网格的噪声结果；根据传声路径和地面网格的噪声结果，通过第二插值算法对均匀球面网格进行插值，得到均匀球面网格的噪声结果；其中，低空辐射声场数据包括均匀球面网格的噪声结果组成的声辐射球。

一些实施方式中，均匀球面网格的原点为航空器的几何中心、或航空器中至少一个发声部件的几何中心；均匀球面网格的半径大于航空器中的至少一个目标发声部件的特征尺寸，小于所述航空器到所述线性声阵列的最小距离，且不超过航空器的噪声被环境噪声掩蔽的边界。

一些实施方式中，线性声阵列的长度大于或等于地面网格的范围。

根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行如第一方面提供的方法。

根据本公开的第四方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，计算机指令用于使计算机执行根据第一方面提供的方法。

根据本公开的第五方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，计算机程序在被处理器执行时实现根据第一方面提供的方法。

本公开在航空器按照预设的飞行状态沿预设的飞行航迹飞行时，通过设置在地面的线性声阵列采集航空器的第一辐射噪声数据，并以航空器作为参照物，线性声阵列相对航空器运动，将第一辐射噪声数据转换为第二辐射噪声数据，根据第二辐射噪声数据、均匀球面网格、以及地面网格获取航空器的低空辐射声场数据，实现了兼顾航空器低空辐射声场飞行试验的成本、效率和声场计算精度，能够在较低的成本下，高效、高精度的一体化计算得到航空器的低空辐射声场数据，如地面声场分布数据和声辐射球数据。也即，本公开可以快速、准确地获取航空器的低空辐射声场数据，且成本较低。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：

图1为本公开实施例提供的一种航空器低空辐射声场获取方法的流程示意图；

图2为本公开实施例提供的图1中S120的一种实现流程示意图；

图3为本公开实施例提供的一种航空器低空辐射声场获取方法应用时的流程示意图；

图4为本公开实施例提供的一种航空器低空辐射声场获取方法中噪声测量的示意图；

图5为本公开实施例提供的一种航空器低空辐射声场获取方法中声辐射球球面网格与预设地面平面网格的映射关系的示意图；

图6为本公开实施例提供的一种航空器低空辐射声场获取方法中地面声场分布和声辐射球声场分布云图；

图7为本公开实施例提供的一种低空辐射声场数据采集装置的组成示意图；

图8示出了可以用来实施本公开的实施例的示例电子设备800的示意性框图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

航空器低空飞行过程中，会向外部和地面辐射噪声，影响航空器环保性、地面人员工效性与健康保护以及结构生存力。在环保性、地面人员工效性与健康保护方面，大多数国家制定了严格的噪声标准来限制航空器辐射的地面噪声水平。

评估航空器辐射的地面噪声水平需要通过飞行试验和分析计算表明其满足限值。对于航空器，其低空飞行主动辐射的外部噪声可暴露其位置、速度、轨迹等信息，可被地面的声探测设备发现和跟踪，降低了其生存力，是隐身需要考虑的重要影响因素。

因此，通过飞行试验进行航空器低空飞行过程中的辐射的地面声场和空中声场测试与分析，是航空器设计研制、设计定型、运营考核的重要手段和必要要求。

进行航空器低空辐射测量和分析的主要目的之一是获得地面声场分布，以及距离航空器一定距离的空中球面声场分布。其中，空中球面声场分布称为声辐射球，主要用于进行航空器声辐射指向性和空间分布特征分析。

航空器低空辐射噪声的范围大、指向性强，地面和空间声场分布不均匀，且与飞行状态、飞行航迹、声环境、大气条件、地面地形等相关性大，通过飞行试验进行测量和分析的难度大、成本高。尽管大量研究人员开展了研究，但如何通过合理的飞行试验进行航空器低空辐射声场的测试与分析，尚未形成兼顾成本、效率与精度且被广泛认可的方法。

总而言之，现有的航空器辐射声场测试与计算方法存在成本高、计算量大且精度较低的问题。

对此，本公开提供了一种航空器低空辐射声场获取方法，可以快速、准确地获取航空器的低空辐射声场数据，成本较低。该方法可以应用于电子设备，电子设备可以是电脑、机载电脑或者服务器等。这些设备的操作系统不作限制。

图1为本公开实施例提供的一种航空器低空辐射声场获取方法的流程示意图。

如图1所示，航空器低空辐射声场获取方法包括以下步骤。

S110、在航空器按照预设的飞行状态沿预设飞行航迹飞行时，通过设置在地面的线性声阵列采集航空器的第一辐射噪声数据。

其中，第一辐射噪声数据包括线性声阵列采集的噪声数据、线性声阵列的空间位置坐标，以及线性声阵列接收噪声时航空器的飞行状态和飞行航迹。

一些实施方式中，预设飞行航迹映射至地面时，可以垂直通过设置在地面的线性声阵列。

一些实施方式中，该线性声阵列可以布置于平坦空旷的地面上，垂直于飞行航迹布置，范围应尽可能大，该线性声阵列可以采用均匀或非均匀间距设计，无需按照辐射球映射角度进行非均匀设计。

作为示例，选择线性声阵列设计的关键参数，可以包括：线性声阵列的长度、声测量传感器个数、声阵列测量传感器间距等。例如，可以根据地面辐射声场分布和声辐射球的计算范围，考虑场地的空间限制和背景环境优良的范围，在地面布置非均匀或均匀的线性声阵列，组建相应的测试系统，进行噪声测试。

一些实施方式中，线性声阵列的长度大于或等于地面网格的范围，例如，线性声阵列的长度大于或等于地面网格的直径。地面网格可以参见下述实施例中所述。

例如，线性声阵列的长度不小于地面网格的直径，其阵元布置不要求在地面平面内均匀间隔布置或者按照声发射角度间隔相等均匀布置，阵元数不小于5，最小间距无特殊限制。截取的噪声测试结果大于背景环境噪声和测试系统本底噪声两者最大值的3dB以上。

一些实施方式中，可以基于设计的线性声阵列设计飞行试验状态点，以使得航空器以预设飞行状态和预设飞行航迹通过地面线性声阵列上空时，地面线性声阵列连续进行辐射噪声测量。

其中，基于设计的线性声阵列设计飞行试验状态点时，可以根据线性声阵列布置位置、长度以及辐射声场分布计算范围为边界条件，进行飞行试验状态点（即预设飞行状态和预设飞行航迹）的设计。飞行试验状态点的设计关键参数包括：飞行方法、飞行高度、飞行速度、航空器飞行姿态(俯仰角、滚转角、航向)、飞行航迹、重量、重心位置、发动机运行状态等。飞行高度应大于声辐射球半径，飞行速度包括常用的速度范围，飞行方法通常有平飞、爬升、下滑等。飞行航迹垂直于线性声阵列，通过线性声阵列中心。保持试验状态的空间范围应尽可能大，飞行航迹切入点应选择在航空器噪声与背景环境噪声相近的地方，该范围内航空器保持飞行状态不变。

例如，可以根据地面线性声阵列长度以及所处的声环境为边界条件，进行飞行试验状态的设计。其中，飞行高度应大于声辐射球半径（声辐射球的半径即下文所述的均匀球面网格的半径）；飞行航迹垂直于线性声阵列，通过线性声阵列中心。飞行航迹切入点应选择在航空器噪声与背景环境噪声或测试系统本底噪声两者最大值相近的地方。飞越地面线性声阵列上空时保持飞行状态不变等。

S120、以航空器作为参照物，线性声阵列相对航空器运动，将第一辐射噪声数据转化为第二辐射噪声数据。

其中，第二辐射噪声数据包括按照一定时间长度（可以称为预设时间长度）连续分段截取的噪声数据、以及线性声阵列接收到每段分段截取的噪声数据时线性声阵列在地面坐标系中的坐标，地面坐标系是根据线性声阵列与预设飞行航迹在地面的投影的交点作为原点绘制的，地面坐标系的横轴方向指向航空器的飞行航向。以分段截取的噪声数据包括多段为例，每段分段截取的噪声数据可以对应一组坐标，即，可以对应得到线性声阵列在地面坐标系中的多组坐标。

图2为本公开实施例提供的图1中S120的一种实现流程示意图。

一些实施方式中，参考图2，将第一辐射噪声数据转化为第二辐射噪声数据可以包括以下步骤。

S210、根据第一辐射噪声数据，按照预设时间长度连续分段截取线性声阵列采集的噪声数据。

S220、根据第一辐射噪声数据，将线性声阵列与预设飞行航迹在地面的投影的交点作为原点建立地面坐标系。

S230、根据线性声阵列的空间位置坐标、线性声阵列接收到每段分段截取的噪声数据时航空器的空间位置坐标，以航空器在地面的投影位于地面坐标系的原点且相对静止，线性声阵列相对运动，将线性声阵列相对于航空器的相对位置坐标转换至地面坐标系内，得到线性声阵列接收到每段分段截取的噪声数据时线性声阵列在地面坐标系中的坐标，航空器的空间位置坐标是根据航空器的飞行状态和飞行航迹确定的。

作为示例，可以以航空器作为参照物，线性声阵列相对航空器运动，按实际的飞行航迹，计算线性声阵列在地面坐标系中的多组新坐标。每组新坐标为线性声阵列接收到每段分段截取的噪声数据时在地面坐标系中的坐标。

例如，可以根据线性声阵列的空间位置坐标、线性声阵列接收到每段分段截取的噪声数据时航空器的空间位置坐标，以线性声阵列接收到每段分段截取的噪声数据时航空器在地面平面的投影坐标为圆心，建立初始坐标系，初始坐标系的横轴方向与航空器实际的飞行航向一致，每段分段截取的噪声数据对应一个初始坐标系，初始坐标系的原点可以为对应的这一段截取的噪声数据被采集时，航空器所在的位置。初始坐标系也可以称为飞机坐标系或航空器坐标系。

最后，以航空器在地面的投影位于地面坐标系的原点且相对静止，线性声阵列相对运动，将线性声阵列相对于航空器的相对位置坐标转换至地面坐标系内，得到线性声阵列接收到每段分段截取的噪声数据时线性声阵列在地面坐标系中的坐标，即得到线性声阵列在地面坐标系中的多组坐标（称为新坐标）。线性声阵列相对于航空器的相对位置坐标是指线性声阵列在上述初始坐标系下的坐标。此时所述的地面坐标系不同于前述初始坐标系，可以认为线性声阵列的多组新坐标处于地面坐标系内，地面坐标系的O点为实际的飞行轨迹投影与线性声阵列的交点，横轴方向与实际的飞行航向一致。

S130、根据第二辐射噪声数据、均匀球面网格、以及地面网格，获取航空器的低空辐射声场数据。

其中，均匀球面网格是在航空器在地面的投影位于线性声阵列上时，以航空器为原点绘制的，地面网格是基于地面坐标系和均匀球面网格按照声发射角度一致的原则映射得到的。

示例性地，可以将航空器在地面的投影位于线性声阵列上时航空器所在的位置或者航空器上的某个点作为原点，按照选定半径，绘制生成均匀球面网格。在得到均匀球面网格后，还可以按照声发射角度一致的原则，将均匀球面网格向地面坐标系映射，得到地面网格。

一些实施方式中，根据所述第二辐射噪声数据、均匀球面网格、以及地面网格，获取所述航空器的低空辐射声场数据，包括：根据每段分段截取的噪声数据，以及线性声阵列接收到每段分段截取的噪声数据时线性声阵列在地面坐标系中的坐标，通过第一插值算法对地面网格进行插值，得到地面网格的噪声结果；根据传声路径和地面网格的噪声结果，通过第二插值算法对均匀球面网格进行插值，得到均匀球面网格的噪声结果。

其中，低空辐射声场数据包括均匀球面网格的噪声结果组成的声辐射球。

可选地，第一插值算法和第二插值算法可以相同，也可以不同，在此不作限制。例如，第一插值算法和第二插值算法可以为样条插值算法。

在得到地面网格的噪声结果后，可以根据传声路径进行大气中的声传播修正，将地面网格的噪声结果映射至均匀球面网格，并采用第二插值算法进行计算，得到均匀球面网格的噪声结果。作为示例，大气中的声传播修正可以包括但不限于大气声吸收修正、声发散修正等。均匀球面网格的噪声结果可以组成一个声辐射球（可以是下半球），低空辐射声场数据可以包括均匀球面网格的噪声结果组成的声辐射球。

可选地，地面网格的噪声结果也可以称为地面声场分布数据，低空辐射声场数据还可以包括地面声场分布数据。

一些实施方式中，在绘制均匀球面网格时，可以选择球心和半径尺寸。球心也即均匀球面网格的原点。均匀球面网格的原点可以为航空器的几何中心、或航空器中至少一个发声部件的几何中心。

均匀球面网格的半径大于航空器中的至少一个目标发声部件的特征尺寸，小于所述航空器到所述线性声阵列的最小距离，且不超过航空器的噪声被环境噪声掩蔽的边界。

也即，本实施例中，可以先确定航空器的声辐射中心，航空器的声辐射中心包括航空器的几何中心或预设的至少一个发声部件的几何中心。其中，预设的至少一个发声部件可以是最重要的声源部位，例如，可以包括直升机的旋翼中心，螺旋桨驱动飞机的螺旋桨中心或螺旋桨所在平面的几何中心，喷气式发动机飞机的多发发动机喷口所在平面的几何中心等。然后，可以根据声辐射中心以及航空器的低空辐射声场数据，获取声辐射球。声辐射球的球心，即声辐射计算的参考点。可以将声辐射球的原点（球心）设置在声辐射中心。声辐射球的半径的选取原则为其大于航空器或最重要发声源部件的特征尺寸，即声辐射球的半径大于声辐射中所在航空器或至少一个发声部件的尺寸。而且，声辐射球的半径应小于所述航空器到线性声阵列的最小距离，并不超过航空器噪声被环境噪声掩蔽的边界。

可选地，对声辐射球球面进行均匀网格划分时，网格的尺寸不大于最高分析频率对应波长的一半。最高分析频率根据航空器的辐射噪声频谱特性选定。

可选地，噪声结果的计算指标通常是声压或声压级，可以是频带结果或感兴趣频带的累积结果。插值算法（如上述第一插值算法和第二插值算法）根据数据特征合理选择，可选取最邻近插值、线性插值、样条插值和立方插值等，通过对比分析选定，在此也不作限制。

本公开中，在航空器按照预设的飞行状态沿预设的飞行航迹飞行时，通过设置在地面的线性声阵列采集航空器的第一辐射噪声数据，并以航空器作为参照物，线性声阵列相对航空器运动，将第一辐射噪声数据转换为第二辐射噪声数据，根据第二辐射噪声数据、均匀球面网格、以及地面网格获取航空器的低空辐射声场数据，实现了兼顾航空器低空辐射声场飞行试验的成本、效率和声场计算精度，能够在较低的成本下，高效、高精度的一体化计算得到航空器的低空辐射声场数据，如地面声场分布数据和声辐射球数据。

下面以某型直升机低空平飞状态的辐射声场测试与分析来对本公开提出的航空器低空辐射声场获取方法进行详细的说明。

图3为本公开实施例提供的一种航空器低空辐射声场获取方法应用时的流程示意图。

参考图3，本实施例中包括以下步骤。

S310、地面线性声阵列设计。

在本实施例中，地面线性声阵列可以布置于平坦空旷的地面上，垂直于飞行航迹布置，以飞行航迹地面投影线对称分布。考虑场地限制，声阵列长度为500m，阵元数量为11。以飞行高度50m为目标飞行高度，根据各阵元映射至声辐射球面后的点在球面上均匀分布的原则来布置声阵列阵元位置，进行非均匀线性阵列设计，以左侧阵元分布为例，阵元距离飞行航迹地面投影线的垂直距离分别为0m、20m、40m、82m、140m、250m。

S320、飞行试验点设计。

基于设计的声阵列设计飞行试验点，直升机以稳定直线平飞状态、离地50m高度飞越地面声阵列上空。飞行速度选择160km/h。飞行航迹地面投影线垂直于声阵列，通过声阵列中点上方。根据试验场背景声环境和直升机外部辐射噪声水平，飞行航迹长度范围为距离声阵列前后各500m的范围。该次飞行试验设计的试验状态点还有爬升、下滑等。

S330、噪声测试系统搭建。

基于设计的声阵列，采用分布式的噪声数据采集记录设备搭建噪声测试系统。采用基于声阵列搭建的地面噪声测试系统进行飞行过程全程的噪声测试，采用机载飞机飞行状态参数测试系统进行飞行状态测试，采用差分全球定位系统（Differential GlobalPosition System，DGPS）的测试设备进行飞行航迹测试，采用地面气象测试系统进行试验场气象测试，各测试采用全球定位系统（Global Position System，GPS）时间进行时间统一。

S340、噪声及多项测试。

图4为本公开实施例提供的一种航空器低空辐射声场获取方法中噪声测量的示意图。

图5为本公开实施例提供的一种航空器低空辐射声场获取方法中声辐射球球面网格与预设地面平面网格的映射关系的示意图。

参考图4中的a、图4中的b以及图5。地面线性声阵列以0.5s为时间间隔进行噪声数据截取，对各阵元测得的噪声信号进行频谱分析，计算声压级，即得到第一辐射噪声数据。然后，按照声发射角度一致的原则将截取的噪声声压级排布在地面平面内，得到第二辐射噪声数据。

作为示例，可以将声辐射球的圆心选择在直升机旋翼的几何中心，半径设为50m。

参考图5，可以对声辐射球球面进均匀网格划分，将球面网格映射至地面平面，得到声阵列所处地面平面内的预设计算网格，声辐射球球面网格与地面平面网格为基于声发射角一致的映射关系。

参考图4中的a、图4中的b，首先，按照声发射角度一致的原则、以0.5s为时间间隔截取声阵列测试的噪声结果。将声阵列每个传感器测量的噪声排布在地面平面内，垂直于航迹的长度范围与声阵列长度一致，为500m，沿航迹方向的纵向长度范围为飞越声阵列前后各500m。然后，以航空器作为参照物，线性声阵列相对航空器运动为前提，按实际的飞行航迹，计算线性声阵列的多组新坐标。线性声阵列的每组新坐标为接收到每段截取的噪声时的坐标。具体可以参见前述实施例中所述。

S350、数据处理。

首先，采用插值算法计算地面声场以及映射到地面网格节点上的噪声结果，本实施例中采用了样条插值计算。然后，通过传声路径调整向声辐射球球面进行映射，得到声辐射球面均匀网格节点上的噪声结果，本实施例进行了大气声吸收修正和声发散修正。最后，根据声辐射球面均匀网格节点上的噪声结果，通过插值计算得到声辐射球。

图6为本公开实施例提供的一种航空器低空辐射声场获取方法中地面声场分布和声辐射球声场分布云图。

采用球面插值计算得到的速度为160km/h的稳定直线平飞状态的地面声场分布如图6中的a所示，计算得到的声辐射球声场分布云图如图6中的b所示。

本发明采用地面均匀或非线性声阵列进行噪声测量，在地面平面内按照声发射角度一致的原则截取噪声测试结果，采用插值计算航空器地面辐射声场分布，采用地面辐射声场分布的计算结果，通过传声路径调整向声辐射球球面进行映射，采用插值计算得到声辐射球声场分布。本方法不要求进行均匀或辐射状线阵列的严格设计，降低了试验成本与难度，提升了地面声场和声辐射球的计算精度的一致性。本方法还同时得到了具有重要工程意义的地面平面的声场分布和空中声场分布。本方法可广泛应用于低空飞行辐射噪声飞行试验中，对航空器的设计研制、设计定型、运营具有重要意义。

示例性实施例中，本公开实施例还提供一种低空辐射声场数据采集装置，可以用于实现如前述实施例提供的航空器低空辐射声场获取方法。

图7为本公开实施例提供的一种航空器低空辐射声场获取装置的组成示意图。

如图7所示，该装置可以包括：采集模块71，用于在航空器按照预设的飞行状态沿预设飞行航迹飞行时，通过设置在地面的线性声阵列采集航空器的第一辐射噪声数据，第一辐射噪声数据包括线性声阵列采集的噪声数据、线性声阵列的空间位置坐标，以及接收噪声时航空器的飞行状态和飞行航迹。

转化模块72，用于以航空器作为参照物，线性声阵列相对航空器运动，将第一辐射噪声数据转化为第二辐射噪声数据，第二辐射噪声数据包括按照预设时间长度连续分段截取的噪声数据、以及线性声阵列接收到每段分段截取的噪声数据时线性声阵列在地面坐标系中的坐标，地面坐标系是根据线性声阵列与预设飞行航迹在地面的投影的交点作为原点绘制的，地面坐标系的横轴方向指向航空器的飞行航向。

获取模块73，用于根据第二辐射噪声数据、均匀球面网格、地面网格获取航空器的低空辐射声场数据，均匀球面网格是在航空器在地面的投影位于线性声阵列上时，以航空器为原点绘制的，地面网格是基于地面坐标系和均匀球面网格按照声发射角度一致的原则映射得到的。

一些实施方式中，转化模块72，具体用于：根据第一辐射噪声数据，按照预设时间长度连续分段截取线性声阵列采集的噪声数据；根据第一辐射噪声数据，将线性声阵列与预设飞行航迹在地面的投影的交点作为原点建立地面坐标系；根据线性声阵列的空间位置坐标、线性声阵列接收到每段分段截取的噪声数据时航空器的空间位置坐标，以航空器在地面的投影位于地面坐标系的原点且相对静止，线性声阵列相对运动，将线性声阵列相对于航空器的相对位置坐标转换至地面坐标系内，得到线性声阵列接收到每段分段截取的噪声数据时线性声阵列在地面坐标系中的坐标，航空器的空间位置坐标是根据航空器的飞行状态和飞行航迹确定的。

一些实施方式中，获取模块73，具体用于：根据每段分段截取的噪声数据，以及线性声阵列接收到每段分段截取的噪声数据时线性声阵列在地面坐标系中的坐标，通过第一插值算法对地面网格进行插值，得到地面网格的噪声结果；根据传声路径和地面网格的噪声结果，通过第二插值算法对均匀球面网格进行插值，得到均匀球面网格的噪声结果；其中，低空辐射声场数据包括均匀球面网格的噪声结果组成的声辐射球。

一些实施方式中，均匀球面网格的原点为航空器的几何中心、或航空器中至少一个发声部件的几何中心；均匀球面网格的半径大于航空器中的至少一个目标发声部件的特征尺寸，小于所述航空器到所述线性声阵列的最小距离，且不超过航空器的噪声被环境噪声掩蔽的边界。

一些实施方式中，线性声阵列的长度大于或等于地面网格的范围。

本公开的技术方案中，所涉及的用户个人信息的获取，存储和应用等，均符合相关法律法规的规定，且不违背公序良俗。

根据本公开的实施例，本公开还提供了一种电子设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品。

电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如以上实施例中提供的方法。

示例性实施例中，可读存储介质可以是存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据以上实施例中提供的方法。

示例性实施例中，计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现根据以上实施例中提供的方法。

图8示出了可以用来实施本公开的实施例的示例电子设备800的示意性框图。

电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，车载电脑、膝上型计算机、平板电脑、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本公开的实现。

如图8所示，电子设备800包括计算单元801，其可以根据存储在只读存储器（ROM）802中的计算机程序或者从存储单元808加载到随机访问存储器（RAM）803中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 803中，还可存储电子设备800操作所需的各种程序和数据。计算单元801、ROM 802以及RAM 803通过总线804彼此相连。输入/输出（I/O）接口805也连接至总线804。

电子设备800中的多个部件连接至I/O接口805，包括：输入单元806，例如键盘、鼠标等；输出单元807，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元808，例如磁盘、光盘等；以及通信单元809，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元809允许设备800通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

计算单元801可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元801的一些示例包括但不限于中央处理单元（CPU）、图形处理单元（GPU）、各种专用的人工智能（AI）计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器（DSP）、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元801执行上文所描述的各个方法和处理，例如页面渲染方法。例如，在一些实施例中，页面渲染方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元808。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 802和/或通信单元809而被载入和/或安装到电子设备800上。当计算机程序加载到RAM 803并由计算单元801执行时，可以执行上文描述的页面渲染方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元801可以通过其他任何适当的方式（例如，借助于固件）而被配置为执行航空器低空辐射声场获取方法。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、现场可编程门阵列（FPGA）、专用集成电路（ASIC）、专用标准产品（ASSP）、芯片上系统的系统（SOC）、负载可编程逻辑设备（CPLD）、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM或快闪存储器）、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器（CD-ROM）、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置（例如，CRT（阴极射线管）或者LCD（液晶显示器）监视器）；以及键盘和指向装置（例如，鼠标或者轨迹球），用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈（例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈）；并且可以用任何形式（包括声输入、语音输入或者、触觉输入）来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统（例如，作为数据服务器）、或者包括中间件部件的计算系统（例如，应用服务器）、或者包括前端部件的计算系统（例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互）、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信（例如，通信网络）来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网（LAN）、广域网（WAN）和互联网。

计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims (12)

1.一种航空器低空辐射声场获取方法，其特征在于，所述方法包括：

在航空器按照预设的飞行状态沿预设飞行航迹飞行时，通过设置在地面的线性声阵列采集所述航空器的第一辐射噪声数据，所述第一辐射噪声数据包括所述线性声阵列采集的噪声数据、所述线性声阵列的空间位置坐标，以及所述线性声阵列接收噪声时所述航空器的飞行状态和飞行航迹；

以所述航空器作为参照物，所述线性声阵列相对所述航空器运动，将所述第一辐射噪声数据转化为第二辐射噪声数据，所述第二辐射噪声数据包括按照预设时间长度连续分段截取的噪声数据、以及所述线性声阵列接收到每段所述分段截取的噪声数据时所述线性声阵列在地面坐标系中的坐标，所述地面坐标系是根据所述线性声阵列与所述预设飞行航迹在地面的投影的交点作为原点绘制的，所述地面坐标系的横轴方向指向所述航空器的飞行航向；

根据所述第二辐射噪声数据、均匀球面网格、以及地面网格，获取所述航空器的低空辐射声场数据，所述均匀球面网格是在所述航空器在地面的投影位于所述线性声阵列上时，以所述航空器为原点绘制的，所述地面网格是基于所述地面坐标系和所述均匀球面网格按照声发射角度一致的原则映射得到的。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述第一辐射噪声数据转化为第二辐射噪声数据，包括：

根据所述第一辐射噪声数据，按照所述预设时间长度连续分段截取所述线性声阵列采集的噪声数据；

根据所述第一辐射噪声数据，将所述线性声阵列与所述预设飞行航迹在地面的投影的交点作为原点建立所述地面坐标系；

根据所述线性声阵列的空间位置坐标、所述线性声阵列接收到每段所述分段截取的噪声数据时所述航空器的空间位置坐标，以所述航空器在地面的投影位于所述地面坐标系的原点且相对静止，所述线性声阵列相对运动，将所述线性声阵列相对于所述航空器的相对位置坐标转换至所述地面坐标系内，得到所述线性声阵列接收到每段所述分段截取的噪声数据时所述线性声阵列在所述地面坐标系中的坐标，所述航空器的空间位置坐标是根据所述航空器的飞行状态和飞行航迹确定的。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二辐射噪声数据、均匀球面网格、以及地面网格，获取所述航空器的低空辐射声场数据，包括：

根据每段所述分段截取的噪声数据，以及所述线性声阵列接收到每段所述分段截取的噪声数据时所述线性声阵列在所述地面坐标系中的坐标，通过第一插值算法对所述地面网格进行插值，得到所述地面网格的噪声结果；

根据传声路径和所述地面网格的噪声结果，通过第二插值算法对所述均匀球面网格进行插值，得到所述均匀球面网格的噪声结果；

其中，所述低空辐射声场数据包括所述均匀球面网格的噪声结果组成的声辐射球。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述均匀球面网格的原点为所述航空器的几何中心、或所述航空器中至少一个发声部件的几何中心；

所述均匀球面网格的半径大于所述航空器中的至少一个目标发声部件的特征尺寸，小于所述航空器到所述线性声阵列的最小距离，且不超过所述航空器的噪声被环境噪声掩蔽的边界。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述线性声阵列的长度大于或等于所述地面网格的范围。

6.一种航空器低空辐射声场获取装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于在航空器按照预设的飞行状态沿预设飞行航迹飞行时，通过设置在地面的线性声阵列采集所述航空器的第一辐射噪声数据，所述第一辐射噪声数据包括所述线性声阵列采集的噪声数据、所述线性声阵列的空间位置坐标，以及接收噪声时所述航空器的飞行状态和飞行航迹；

转化模块，用于以所述航空器作为参照物，所述线性声阵列相对所述航空器运动，将所述第一辐射噪声数据转化为第二辐射噪声数据，所述第二辐射噪声数据包括按照预设时间长度连续分段截取的噪声数据、以及所述线性声阵列接收到每段所述分段截取的噪声数据时所述线性声阵列在地面坐标系中的坐标，所述地面坐标系是根据所述线性声阵列与所述预设飞行航迹在地面的投影的交点作为原点绘制的，所述地面坐标系的横轴方向指向所述航空器的飞行航向；

获取模块，用于根据所述第二辐射噪声数据、均匀球面网格、以及地面网格，获取所述航空器的低空辐射声场数据，所述均匀球面网格是在所述航空器在地面的投影位于所述线性声阵列上时，以所述航空器为原点绘制的，所述地面网格是基于所述地面坐标系和所述均匀球面网格按照声发射角度一致的原则映射得到的。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述转化模块，具体用于：

根据所述第一辐射噪声数据，按照所述预设时间长度连续分段截取所述线性声阵列采集的噪声数据；

根据所述第一辐射噪声数据，将所述线性声阵列与所述预设飞行航迹在地面的投影的交点作为原点建立所述地面坐标系；

根据所述线性声阵列的空间位置坐标、所述线性声阵列接收到每段所述分段截取的噪声数据时所述航空器的空间位置坐标，以所述航空器在地面的投影位于所述地面坐标系的原点且相对静止，所述线性声阵列相对运动，将所述线性声阵列相对于所述航空器的相对位置坐标转换至所述地面坐标系内，得到所述线性声阵列接收到每段所述分段截取的噪声数据时所述线性声阵列在所述地面坐标系中的坐标，所述航空器的空间位置坐标是根据所述航空器的飞行状态和飞行航迹确定的。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述获取模块，具体用于：

根据每段所述分段截取的噪声数据，以及所述线性声阵列接收到每段所述分段截取的噪声数据时所述线性声阵列在所述地面坐标系中的坐标，通过第一插值算法对所述地面网格进行插值，得到所述地面网格的噪声结果；

根据传声路径和所述地面网格的噪声结果，通过第二插值算法对所述均匀球面网格进行插值，得到所述均匀球面网格的噪声结果；

其中，所述低空辐射声场数据包括所述均匀球面网格的噪声结果组成的声辐射球。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述均匀球面网格的原点为所述航空器的几何中心、或所述航空器中至少一个发声部件的几何中心；

所述均匀球面网格的半径大于所述航空器中的至少一个目标发声部件的特征尺寸，小于所述航空器到所述线性声阵列的最小距离，且不超过所述航空器的噪声被环境噪声掩蔽的边界。

10.据权利要求6-9任一项所述的装置，其特征在于，所述线性声阵列的长度大于或等于所述地面网格的范围。

11.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；

其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-5任一项所述的方法。

12.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据权利要求1-5任一项所述的方法。

Images