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迭代总体最小二乘正则化的近场声全息方法研究

张磊;曹跃云;杨自春

【摘要】为有效解决近场声全息（Near-fieldAcousticHolograph，NAH）技

术在水下振动声源识别方法中面临不适定性问题，将平面NAH技术的声源识别过

程转化为线性系统的求解过程，探明声源识别中不适定性问题产生的根源，考虑全

息面测量声压和传递矩阵均存在误差，提出牛顿迭代的总体最小二乘（NTLS）正

则化方法稳定NAH重建过程。新方法以TLS正则化算法为基础建立目标函数，

将目标函数改化为具有凸函数的性质；然后采用具有二阶收敛速度牛顿迭代法求解；

基于L曲线法特性，提出自适应迭代方法确定正则化参数。开展了NAH仿真和试

验研究，提出构建良态传递矩阵的策略，最终验证了NTLS正则化的NAH技术在

水下振动声源识别和定位中具有较好的精度。%Nearfieldacousticholography

(NAH)isaverypowerfultoolforidentifyingsoundsources.The

identificationprocessbasedonNAHwasfirstlyconvertedintosolving

linearequationshere,itwasalinear,ill-posedinverseproblem.Andthen,the

ill-conditionedpropertyoftheill-posedproblemwasascertained.Tofind

meaningfulsolutionstosuchasystem,anovelNewtoniterationtotalleast

squar(NTLS)methodwhenboththetransfermatrixandthemeasured

soundpressurewerecontaminatedbyerrorswasproposed.TheNTLS

methodincludedthreeparts.Firstly,TikhonovregularizationforaTLS

problemwasconvertedintoanunconstrainedoptimizationproblemwith

propertiesofaconvexfunction,theoptimizationproblemwassolvedwith

Newtoniterationmethod.Secondly,theadaptivestrategyforselecting

regularizationparameterswasestablished.Finally,therobustnessand

effectivenessoftheproposedmethodweredemonstratedwithNAH

simulationsandtests.TheresultsshowedthattheNTLSmethodprovidesa

significantimprovementforidentifyingandlocatingsoundsources.

【期刊名称】《振动与冲击》

【年(卷),期】2016(035)021

【总页数】6页(P96-101)

【关键词】近场声全息;总体最小二乘;正则化方法;声源识别

【作者】张磊;曹跃云;杨自春

【作者单位】海军工程大学动力工程学院，武汉430033;海军工程大学动力工程

学院，武汉430033;海军工程大学动力工程学院，武汉430033

【正文语种】中文

【中图分类】TB532;U66.44

当前，通过控制舰船水下的噪声水平来推进舰船的安静化进程是增强海军舰船生命

力和战斗力的重要途径，也已成为各海军强国水下技术竞争的焦点[1]。而水下噪

声源识别是噪声控制的首要也是最重要的工作之一。近场声全息(Near-field

AcousticHolography，NAH)技术能全面利用声场信息，具有抗干扰性好、可视

化效果好等优点，已成为一种非常有效的水下声源识别方法[2]。NAH技术的声源

识别过程是典型的声学反问题，该反问题常具有不适定的特点，