Page 21 - 《应用声学》2022年第1期

第 41 卷 第 1 期 高玥等： 采用球谐分解的二范数广义逆波束形成 17

2.2 相干声源声成像 谱峰不准确问题。EHR-CLEAN-SC 算法是基于旁
两 个 等 能 量 相 干 白 噪 声 声 源， 在 信 噪 比 瓣与主瓣相干的假设从而降低旁瓣，因此在低频段
15 dB 条件下，300 Hz 处的 6 种算法谱图结果见 相干声源存在时性能大大降低。
图 3。可见在两相干声源存在的条件下，低频段 在 SNR = 15 dB、300 Hz 条件下，通过 50 次
处理时 CFDBF 及以 CFDBF 为基础的两种算法即 Monte-Carlo实验，6 种算法对两相干声源定位误差
FUNBF 和 EHR-CLEAN-SC 的谱图具有一定的相 的均值结果见表1。
似性。CFDBF 由于其波束主瓣宽导致声成像结果 对于低频相干可成像的3 种算法进行进一步计
有虚峰且谱峰位置不准确。而 FUNBF 虽然经过参 算误差方差可得到表2。
数幂次处理后旁瓣降低，但仍然存留着 CFDBF 的

180 1.0
0.9
160
0.8
140
0.7
120 0.6
ο̈́ᝈ/(O) 100 0.5
80
60 0.4
0.3
40 0.2
20 0.1
0
-150-100 -50 0 50 100 150 -150-100 -50 0 50 100 150 -150-100 -50 0 50 100 150
வͯᝈ/(O) வͯᝈ/(O) வͯᝈ/(O)
(a) CFDBFܦ៨ڏ (b) FUNBFܦ៨ڏ (c) EHR-CLEAN SCܦ៨ڏ

180 1.0
0.9
160
0.8
140
0.7
120
ο̈́ᝈ/(O) 100 0.5
0.6
80
60 0.4
0.3
40 0.2
20 0.1
0
-150-100 -50 0 50 100 150 -150-100 -50 0 50 100 150 -150-100 -50 0 50 100 150
வͯᝈ/(O) வͯᝈ/(O) வͯᝈ/(O)
(d) L1-GIBFܦ៨ڏ (e) ုៈጇ஝ͥᝠขܦ៨ڏ (f) SHD-L2-GIBFܦ៨ڏ
图 3 在 SNR = 15 dB、300 Hz 仿真条件下相干声源声成像归一化谱图
Fig. 3 Normalized spectrogram of coherent sound source acoustic imaging under SNR = 15 dB,
300 Hz simulation conditions

表 1 SNR = 15 dB、300 Hz 下，6 种算法对两相干声源 50 次仿真定位误差的均值
Table 1 The mean of the localization error of the six algorithms for 50 times simu-
lation of two coherent sound sources at f = 300 Hz, SNR = 15 dB

误差均值 θ 1 /( ) φ 1 /( ) θ 2 /( ) φ 2 /( ) 误差均值 θ 1 /( ) φ 1 /( ) θ 2 /( ) φ 2 /( )
◦
◦
◦
◦
◦
◦
◦
◦
CFDBF 15.6 40.2 14.4 5.4 L1-GIBF 2.1 2.4 2.4 2.4
FUNBF 17.4 58.8 14.1 5.1 球谐系数估计法 3.9 4.5 1.8 2.1
EHR-CLEAN-SC 19.8 96.9 12.9 5.7 SHD-L2-GIBF 1.8 1.8 1.5 2.1