[发明专利]一种多普勒效应恢复方法

摘要

本发明公开了一种多普勒效应恢复方法，其特征是在空间中分别建立固定坐标系和移动坐标系；在静止声源辐射声场中设置固定坐标系下测量面，利用传声器测量获得接收时刻测量面中各测量点不含多普勒效应的声压信号；根据坐标系之间的运动关系，建立各测量点在两个坐标系下坐标值的相对关系；根据测量声压信号在两个坐标系下相等的先验条件，并结合两个坐标系的相对关系计算出含有多普勒效应的声压信号与不含多普勒效应的声压信号在时域—波数域的相对关系；根据各测量点测得的不含多普勒效应的声压信号，结合数值傅立叶变换运算，获得各测量点含有多普勒效应的声压信号；最终实现多普勒效应的恢复。本发明方法无需预知声源数量与位置，高效准确。

主权项

1.一种多普勒效应恢复方法，其特征是按如下步骤进行；步骤1、在空间建立两个坐标系，一个是静止的固定坐标系o_f(x_f,y_f,z_f)，另一个是以速度v运动的移动坐标系o_m(x_m,y_m,z_m)；两个坐标系原点在t＝0时刻位于同一位置；在空间中放置一静止声源；在静止声源辐射声场中设置固定坐标系下的测量面，在测量面上等间隔均匀分布N个测量点；N个测量点中第n个测量点在固定坐标系下坐标为第n个测量点在移动坐标系下坐标为第n个测量点在两个坐标系下坐标的相对关系为：其中v_x表示v在x_f轴负方向上的分量，v_y表示v在y_f轴负方向上的分量；步骤2、将N个传声器一一对应地放置在所述N个测量点处进行测量，获得声压信号，包括：在接收时刻t，各测量点处在固定坐标系下的声压信号一一对应为：将所有N个测量点处的声压信号P_f表征为：在接收时刻t，各测量点处在移动坐标系下的声压信号一一对应为：将所有N个测量点在移动坐标系下声压信号P_m表征为：在接收时刻t，当声源以速度v沿与移动坐标系运动相反方向移动时，各测量点处含有多普勒效应的声压信号一一对应为：将所有N个测量点含有多普勒效应的声压信号P_d表征为：步骤3、根据N个测量点在两个坐标系下坐标的相对关系，将N个测量点在移动坐标系下的声压信号P_m表征为：步骤4、根据测量点处声压信号在任一坐标系下不变的先验条件P_m＝P_f，计算获得各测量点不含多普勒效应的声压信号P_f与含有多普勒效应的声压信号P_d在时域—波数域的相对关系表征为：F(P_f)＝exp(jk_xv_xt)×exp(jk_yv_yt)×F(P_d)，其中，F表示空间傅立叶变换运算，exp表示指数运算，k_x表示在x_f方向上的波数划分，k_y表示在y_f方向上的波数划分，j表示虚数单位；步骤5、根据各测量点测得的不含多普勒效应的声压信号P_f，结合数值傅立叶变换运算，计算获得各测量点含有多普勒效应的声压信号表征为：P_d＝F^‑1[exp(‑jk_xv_xt)×exp(‑jk_yv_yt)×F(P_f)]，其中F^‑1表示空间逆傅立叶变换运算，从而实现多普勒效应的恢复。