非均匀采样和稀疏采样的近场声全息研究
摘要
近场声全息技术是一种先进的噪声源识别定位技术，由于其在近场范围内测量可
获取丰富的倏逝波，因此近场声全息技术具有较高的分辨率。然而随着工程技术对噪
声源定位识别的要求与标准逐渐提升，通常在近场声全息技术中需要使用足够数量的
采样测点进行测量，以实现水下较高精度和分辨率的噪声源识别定位的要求。众所周
知，水下的环境复杂多变，因此在水下阵列水听器测点布放过多会产生一些无法预测
的环境误差，导致近场声全息的重建精度被影响。本文针对近场声全息目前存在的问
题进行深入研究，以便进一步拓展声近场全息技术的工程应用。
首先，对统计最优近场声全息技术进行研究，给出了基本的统计最优近场声全息
的参数。根据统计最优近场声全息的性质，提出波数域非均匀采样的方法，又类比波
数域非均匀采样的方法对全息面进行非均匀采样，最终实现重建精度的提高以及保证
重建精度的条件下能减少采样点数的效果。通过MATLAB进行仿真对比了全息面、波
数域不同采样情况的结果，验证了方法的正确性和可行性。
其次，对等效源近场声全息技术进行研究，对等效源近场声全息的原理、求解过
程以及稀疏采样的理论进行推导和解释，以及研究如何将信号中的稀疏采样理论应用
于等效源法近场声全息技术的具体方法。然后通过MATLAB进行仿真对比稀疏采样的
等效源近场声全息法和传统等效源近场声全息算法，证明了稀疏采样的等效源近场声
全息算法的可行性。之后又利用MATLAB进行仿真研究对比了不同的参数对稀疏采样
的等效源近场声全息在声源识别与定位的影响，验证了方法的正确性和可行性。
最后，本文结合稀疏采样等效源近场声全息的理论以及仿真的结果，在消声水池
中进行水下噪声源定位实验。通过对比稀疏采样等效源法近场声全息与传统的等效源
近场声全息的重建结果，证明了稀疏采样等效源近场声全息在目标声源识别与定位方
面的可行性与有效性。
关键词：近场声全息；非均匀采样；统计最优；稀疏采样；等效源法
非均匀采样和稀疏采样的近场声全息研究
ABSTRACT
Near-fieldacousticholographyisanadvancednoisesourceidentificationandlocation
technology.Becauseitcanobtainabundantevanescentwavesinthenear-fieldrange,near-field
acousticholographyhasahighresolution.However,withthegradualimprovementofthe
requirementsandstandardsofengineeringtechnologyfornoisesourcelocationand
identification,itisusuallynecessarytouseasufficientnumberofsamplingpointsfor
measurementinnear-fieldacousticholographytomeettherequirementsofunderwaternoise
sourceidentificationandlocationwithhighaccuracyandresolution.Asweallknow,the
underwaterenvironmentiscomplexandchangeable,sotoomanyunderwaterarrayhydrophone
measuringpointswillproducesomeunpredictableenvironmentalerrors,whichcanmakethe
reconstructionofnear-fieldacousticholographyperhaps