(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210659585.2 (22)申请日 2022.06.09 (71)申请人 浙江大学 地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘 路866号 (72)发明人 张婷　汪钦　李建龙　 (74)专利代理 机构 杭州天正专利事务所有限公 司 33201 专利代理师 孙家丰 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) (54)发明名称 基于压缩感知的双层势等效源远场散射声 场重构方法 (57)摘要 基于压缩感知的双层势等效源远场散射声 场重构方法， 首先根据试验目标建立仿真环境， 获得不同频率和各个入射角度下总声压和散射 声压响应函数； 然后根据响应函数从近场总声压 中分离散射声压和入射声压， 建立测量点和等效 源面之间压缩等效源模型， 利用稀 疏算法求解源 强傅里叶系数， 最后根据所得源强傅里叶系数和 传递函数计算远场散射声压。 本发 明在传统等效 源法中引入压缩感知和双层势理论， 寻找等效源 强的稀疏域， 并降低感知矩阵相关性， 在测量点 数较少情况下， 提高目标远场散射声场重构准确 度。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 115081276 A 2022.09.20 CN 115081276 A 1.基于压缩感知的双 层势等效源远场散射声场重构方法， 包 含以下步骤： S1、 获取散射声压； 根据试验中水下目标结构和材质建立仿真环境。 获取各个入射角度下近场总声压Ptotal (f, θ )和散射声压Pscat(f, θ )之间关系为： Pscat(f, θ )＝Ptotal(f, θ )‑Pin(f, θ )   (1) 其中， f为探测频率， θ为不同入射角度， Pin(f, θ )为入射声压。 建立不同探测频率和入射 角度情况 下响应函数H(f, θ )为： 根据响应函数 可以从近场总声压中获取散射声压； S2、 构建测量 点与等效源点 等效源模型； 在目标附近测量面上布放M个测点进行同步测量， 获得测量面上各测点处声压Pscat； 在 等效源面上配置N个等效源点。 第m个测量 点声压和N个等效源强之间方程 为： 其中， gd(rm,rn)为第m个测点声压和第n个源强之间格林函数 方向导数： 其中， k为波数， r为测点与源强之间距离， 为方向导数。 根据 公式(3)， 测量声压和 等效源强间的传递关系写成矩阵形式为： Pscat＝Gdqscat   (5) 其中， Pscat为测量面上M个测 量点处所得到的声压列向量， Gd为各个测 量点与等效源强 之间的传递矩阵， qscat为等效源面上N个等效源强构成的列向量； S3、 源强稀疏域 求解； 由于等效源面是轴对称形状， 等效源方程可以沿着虚拟面的方位角和仰角方向展开成 傅里叶级数形式， 源强的傅里叶系 数具有稀疏性。 建立测 量点与源强傅里叶系数之间的压 缩等效源 模型。 声场中测量 点声压为Pscat， 离散化后的压缩等效源方程 为： Pscat＝FHC   (6) 其中， C为源强的傅里叶系数， 源强傅里叶系数和 测量点之间的传递 函数FH表达式为： 其中， 为等效源点与测量点之间格林函数方向导数的二维离散傅里叶变换。 M， N为快速傅里叶变换点数， k1和k2为等效源面上源强方位角和俯仰角对应的空间频率。 公式(6)中C是稀疏 向量， FH可视为感知矩阵， 直接利用压缩感知技术求解， 即求解最小 L1范数问题： 其中， ε为所能允许的误差上限， 将公式(8)中ε取很小的数， 求 解得源强的傅里叶系数；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115081276 A 2S4、 计算远场散射声压 重构值； 计算源强傅里叶系数和远场位置之间的传递函数Fre， 结合步骤S3源强傅里叶系数计算 远场散射声压为： Pre＝FreC   (9) 其中， Pre为远场散射声压 重构值， C为S3中得到的源强傅里叶系数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115081276 A 3