虚拟声屏障系统中虚拟传感器位置的优化研究

对于某一特定目标区域,虚拟声屏障系统的误差传感器阵列处于目标区域中某一最优位置,其降噪量最大.然而,误差传感器阵列处于目标区域中会妨碍人头的活动.使用虚拟传感器技术,将虚拟传感器布放于目标区域中,物理传感器布放于目标区域边界,可以解决此问题.前述最优位置即为虚拟传感器的理想最优位置.由于虚拟传感器处声压预测方法的限制,存在一个虚拟传感器的实际最优位置,虚拟传感器布放于实际最优位置时系统性能比布放于理想最优位置时好.控制声源与物理传感器距离较远时,即使虚拟传感器布放于实际最优位置,系统性能与误差传感器处于目标区域边界（不使用虚拟传感器）相比改进不大.然而,控制声源与物理传感器距离较小时,虚拟传感器布放于实际最优位置,与不使用虚拟传感器相比,系统性能提高明显,在550Hz以下低频,系统降噪效果有5dB以上的增加,取得10dB有效降噪静区的上限频率也大幅提高.     

虚拟分离声源空间去掩蔽的初步研究

提出一种使用耳机虚拟声重发的实验方法,研究了掩蔽和被掩蔽声源在水平面空间分离时的前向掩蔽效应,并将此情况下的掩蔽值与声源在同一位置时的掩蔽值进行了比较．结果表明,虽然在0°和±30°声像位置,掩蔽阈值均随掩蔽声的声压级增加而增加,但确实观察到空间去掩蔽现象．最大的去掩蔽值高达15dB．这种空间去掩蔽现象可主要归结于较优耳的贡献．     

基于TDE技术的声源定位算法

针对基本互相关法在估计时延时没有明显的峰值及实际环境中的噪声会减损峰值,甚至出现伪峰的问题,提出了一种基于广义互相关的改进时延估计方法,并结合麦克风阵列结构,实现了基于两步定位的声源定位.通过仿真实验验证了该方法在有噪声的环境下能准确测量声源的位置,定位的平均距离误差和平均方向角误差都低于5%,且方向角在30°～150°、距离在1.1～2.3m时定位成功率达80%以上.     

声源聚集度的波叠加法虚拟源强配置

针对虚拟源强的配置方法影响声场重建精度的问题,提出了一种声源聚集度分析法用于虚拟源强配置。根据各个点源的位置坐标,以每个声源为中心,采用一定的半径进行搜索,计算出声场的声源聚集度,并按照声源聚集度进行聚类分析。按照聚集度的不同将声源分为3类,然后通过重心法求出虚拟源强的坐标,进而实现虚拟源强的配置。通过理论分析和仿真验证了此方法的可行性。研究结果表明:声压幅值误差的最大值为1.812%,初相位误差的最大值为1.617%,声场重建精度得到了显著提高。采用3类虚拟源强的配置,克服了虚拟声源分布与声源表面的共形问题,更适用于结构复杂的振动体。     

基于麦克风阵列多声源定位的新方法

针对传统方法不能准确地测量远场多声源位置的问题,提出了在近场和远场都能用的多声源定位新方法.该方法采用两个L型麦克风阵列,在每个阵列通过多声源的频率及到达角的联合估计求得信号源的夹角,基于每个信号源的夹角对估计多声源的位置.通过仿真实验验证了该方法在近场、远场都能准确地测量多声源位置,通过调节两个L型麦克风阵列之间的距离能得到误差在5%以下的声源定位精度.     

虚拟听觉重放与听觉声源宽度的扩展

通过心理声学实验研究了用前方一对±45°、±60°、±75°、±90°虚拟扬声器重放不相关噪声信号,以及前方一对虚拟扬声器和真实中置扬声器同时重放不相关噪声信号时,听觉声源宽度(ASW)的扩展和均匀度.结果表明:仅用一对虚拟扬声器重放时,对中心频率为250Hz~1 kHz的倍频程噪声,ASW最宽可以扩展到±70°左右,对粉红噪声ASW最宽可以扩展到±50°左右;当一对虚拟扬声器的张角较宽时,声像扩展不均匀,出现中间空、两边强的现象;当采用虚拟扬声器和真实的中置扬声器同时重放时,中置扬声器相对于虚拟扬声器的重放声压级对ASW的宽度和均匀度都有较大的影响;通过调节中置扬声器的重放声压级可以使ASW均匀扩展到比较宽的位置.进一步的理论计算和实验测量表明:只有在IACC0(双耳信号互相关函数在t=0时的取值)0的情况下,ASW和IACC(双耳信号互相关系数的最大值)之间才具有线性负相关性;而对所有类型的重放信号,ASW和IACC0之间都具有线性负相关性.     

基于两个L型阵列的远场多声源定位方法

针对传统方法不能准确地测量远场多声源位置的问题,提出了在近场和远场都能用的多声源3D定位新方法.该方法采用两个L型麦克风阵列,在每个阵列通过多声源的频率及到达角的联合估计求得信号源的夹角,基于每个信号源的夹角对估计多声源的位置.通过仿真实验验证了该方法在近场、远场都能准确地测量多声源位置,通过调节两个L型麦克风阵列之间的距离能得到误差在5%以下的声源定位精度.     

卡环嵌入式接口虚拟线切割工艺研究

提出了嵌入式三维接口虚拟线切割工艺方法.在AutoCAD软件环境下,建立卡环的几何模型,用三视图和画法几何方法优化线切割平面,用电脑扫描的方法测量线切割平面的位置和角度尺寸.研究表明:对于Φ100卡环,保证完全根切、不留残余根高的线切割平面P1最大偏角是35°,清根距离为3.25mm;保证上爪强度的最小偏角是24,°清根距离为3.69 mm;线切割平面P1的偏角应该在24°~35°之间.虚拟加工绝对误差小于0.02 mm,相对误差小于0.6%,满足加工要求.     

交互虚拟装配仿真过程中物体间间隙动态计算方法

提出一种支持实时交互虚拟装配操作中物体间最小间隙的快速计算方法,该方法使用基于层次包围盒模型的最小距离计算快速定位场景中模型间距离最小的一个或一组包围盒,进而确定模型距离最近的目标多边形组群,最终计算最小间隙数值和位置.该方法优点为能够借助虚拟装配系统中动态碰撞检测功能以及并行计算体系完成最小间隙计算.随后将该计算方法集成到DPVAE（Distributed Parallel Virtual Assembly Environment）虚拟装配软件系统,并以某型轿车的底盘装配中间隙动态计算和显示为例进行应用验证.结果表明,该方法能够支持交互虚拟装配仿真中的间隙动态测量与显示.     

基于虚拟传递路径分析的商用车加速通过噪声优化控制

为实现商用车加速通过噪声的精准降噪,需要确定各噪声源对通过噪声的贡献量及主要噪声源。针对传统商用车噪声源贡献量分析实验方法效率低、测量成本大等问题,提出一种商用车加速通过噪声虚拟传递路径分析方法。利用有限元仿真模型求解噪声源与响应点之间的传递函数,依据实测声源数据求解各噪声源在响应点处的贡献量。并采用麦克风阵列声源定位技术,定位主要噪声源,验证该方法的正确性。最后依据虚拟传递路径分析结果进行了降噪方案设计及仿真,可达到2~6 dB(A)的降噪效果。     

虚拟植物生物学实验室教学实践研究

根据虚拟实验的技术和方法特点,提出植物生物学实验教学改革方向.通过对不同虚拟实验类型应用于实验教学的研究,利用沉浸式、协作式和自适应虚拟实验环境,开设一定数量和比例的验证性、综合性、探索和设计性实验实现学生的设计和创新思维能力培养,分析虚拟实验与实验教学应用的结合点,构建虚拟植物生物学实验室教学系统.     

应用时间滑动窗口模型的轨迹相似性研究

针对社交网络用户个人信息难以获取、公开信息不完整、不通用甚至内容虚假的问题，选择了普适性强，且能客观、真实反映用户行为习惯的位置数据作为相似性分析依据，对新浪微博、滴滴打车进行位置数据采集，形成两个高价值且具有国内网民特色的数据集作为实验对象.提出了一种基于时间滑动窗口模型的轨迹相似性匹配算法，通过调整时间窗口和位置距离优化算法F值，实现不同网络平台用户的相似性分析.以对新浪微博和滴滴打车的用户位置数据为例进行验证，实验结果证明了地理位置为虚拟身份相似性判断的正相关影响因子，且判断相似性的平均F值超过90%.      

躯干散射对近场HRTF影响的微扰法分析

提出微扰与多极展开相结合的方法,近似计算雪人模型近场头相关传输函数(HRTF),并利用此方法定量分析躯干散(反)射声波对HRTF的影响.计算结果表明:躯干散射对HRTF的影响与微扰近似的阶数、频率、声源位置(包括方向和距离)等有关.在一级微扰近似下,躯干散射对HRTF的影响整体上随频率的升高、声源距离的减小、仰角的降低、或声源相对受声耳方向的偏离角度的增大而增大;随着微扰阶数的增加,高阶微扰项对计算结果的贡献迅速减少;声源距离不小于0.02m以及仰角不小于135°时,在20 kHz以下的频率范围内,采用三阶微扰近似的计算误差在±1.0 dB以内,四阶及以上的散射可以忽略.     

基于四阶矩的单矢量水听器多声源定位算法

为了克服基于四阶累积量的矢量水听器声源定位算法的计算复杂度高、运算量大以及定位精度不高等问题,提出一种基于四阶矩的单矢量水听器多声源定位算法.该算法利用信号四阶矩的性质,将单矢量水听器阵元数和声源数进行虚拟扩展,从而得到更多的多声源定位信息;通过提取有效阵元的方法减少了冗余,利用搜索峰值方法得到期望的多声源方位.理论分析和实验结果表明,该算法有效降低了计算量、提高了定位精度,克服了基于高阶累积量的矢量水听器定位算法的不足.     

基于结构化时延估计算法的声源定位研究

针对声源定位研究中无法实现三维空间内高的定位问题、俯仰角以及方位角无法达到360°空间体内系统精度一致性的问题,提出了一种基于结构化延时估计算法的声源定位研究。首先对采集的波形进行去混响滤波处理,提高采集声音信号的信噪比以后,依据空间内拾音器的安装位置以及单元划分,引入细胞单元的结构化模型,该算法首先要根据细胞单元元素位置坐标,在空间体内建立虚拟坐标参考系,依据参考系中方位角、俯仰角、半径,推算出声源发声体在空间中的位置,该算法经过数据采集分析验证具有精度高、定位灵活等特点,适用于生活环境中的大部分场合。     

基于结构化时延估计算法的声源定位

针对声源定位研究中无法实现三维空间内高的定位问题、俯仰角以及方位角无法达到360°空间体内系统精度一致性的问题,提出了一种基于结构化延时估计算法的声源定位研究。首先对采集的波形进行去混响滤波处理,提高采集声音信号的信噪比以后,依据空间内拾音器的安装位置以及单元划分,引入细胞单元的结构化模型,该算法首先要根据细胞单元元素位置坐标,在空间体内建立虚拟坐标参考系,依据参考系中方位角、俯仰角、半径,推算出声源发声体在空间中的位置,该算法经过数据采集分析验证具有精度高、定位灵活等特点,适用于生活环境中的大部分场合。     

太钢三炼钢板坯连铸中包结构优化

采用数值模型方法对太钢第三炼钢厂板坯连铸用中间包内部结构几何参数进行了最优化虚拟实验研究,研究中使用的评价指标是钢液在中间包内平均停留时间等三项时间参数,这些参数值用虚拟的示踪剂的脉冲响应实验测量求得.按L16(215)正交表试验设计安排(四因子二水平)全因子实验.实验结果经方差分析、F检验,确定了有显著性影响的因子,按三项评价指标确定最佳工况是:挡墙位置前移至500mm,下口减少至200mm,墙和坝中心线距离仍维持322mm,坝高仍为272mm.虚拟实验结果表明现生产用中包流动情况良好,采用最佳参数后中间包钢液流动的死区将由现工况的4.80%减至4.37%,采用湍流抑制器后死区可进一步减至1.54%.     

基于旋转阵列的MIMO雷达误差校正方法

针对集中式多输入多输出(MIMO)雷达发射端和接收端同时存在位置误差和幅相误差的问题,提出一种基于旋转阵列的误差校正方法.首先利用旋转阵列获得不同方位的回波数据,从而将耦合在一起的位置误差和幅相误差相分离,并通过解相位模糊得到虚拟阵列的位置信息,再根据虚拟阵列的形成原理,分别获得收发阵列的位置误差.然后,由回波数据协方差矩阵最大特征值所对应的归一化的特征向量求得发射端和接收端的幅相误差估计.最后通过仿真实验验证了方法的有效性和可行性.结果表明:在多种阵列误差并存的情况下,该方法复杂度低,能获得较精确的结果,且该方法还适用于非均匀MIMO雷达阵列.     

非均匀阵元噪声条件下的近场声源定位

针对常规定位方法在空间非均匀高斯噪声背景下近场声源定位性能下降的问题,基于平面阵建立了近场声源信号模型,推导了空间非均匀阵元噪声条件下求解声源方位和距离信息的最大似然定位方法,并使用连续空间蚁群优化算法,解决了该最大似然方法在多维参数空间搜索的高运算复杂度问题,通过仿真实验验证了该方法的可行性和有效性.仿真实验表明,该方法估计精度较高,在低信噪比下方位和距离均方误差都小于常规最大似然方法,并且在高信噪比条件下方位和距离的均方误差都逼近克拉美-罗界.     

非均匀阵元噪声条件下的近场声源定位

针对常规定位方法在空间非均匀高斯噪声背景下近场声源定位性能下降的问题,基于平面阵建立了近场声源信号模型,推导了空间非均匀阵元噪声条件下求解声源方位和距离信息的最大似然定位方法,并使用连续空间蚁群优化算法,解决了该最大似然方法在多维参数空间搜索的高运算复杂度问题,通过仿真实验验证了该方法的可行性和有效性.仿真实验表明,该方法估计精度较高,在低信噪比下方位和距离均方误差都小于常规最大似然方法,并且在高信噪比条件下方位和距离的均方误差都逼近克拉美-罗界.