2.计算理论噪声函数。对于整个噪声监测区域，本算法假定某一处的实际噪声值 等于理论噪声值加上理论误差，即P$s = 。监测区域内的理论噪声分布是一个连 续的曲面，而由于监测设备的测量精度以及各种噪声源在一处的噪声叠加影响，会导致该 处实际的噪声值并不会完全符合理论预期，而是在理论噪声上下波动。基于这一原则，我们 假设整个监测区域的理论噪声值函数为=F(x，y)。
[0043] 3.当没有检测到航空噪声的存在时，整个噪声监测区域的噪声值变化情况都是比 较均匀、平缓的，且不存在声功率极大的非航空噪声源。在这种情况下，假定监测区域内的 理论噪声函数是一个平面hUy) =ax+by(噪声平面的监测区域高度为0)。为了求出对 应的参数a、b，我们将整个监测区域内的所有监测点的噪声值及其坐标，带入方程中，使用 最小二乘法估计a、b的值。
[0044] 4.当航空噪声存在且对于能够影响到的区域，如图2,受影响的噪声监测区域的 噪声主要来源于航空噪声的影响。此时的理论噪声值应该与航空噪声源相关，为此，理论噪 声函数通过航空噪声NPD曲线（Noise-Power-Distancecurves)决定，通过航空噪声源对 周围地区产生的噪声情况进行估计。设NPD曲线为W(r) =WQ-clg(r)-dlg(r)lg(r)，其中 r为监测点到航空噪声源的距离，航空噪声源坐标为（Χ(]，％，ζ。)。根据各监测节点的实际噪 声值及其坐标，对上述曲线方程采用最小二乘法求解出其中的参数，并将理论噪声函数设
。这里，求解NPD曲线参数，可以选取实际噪 声值较大的n/2个监测节点或者实际噪声值大于65或70dB的监测节点。
[0045] 5.同时，从图2可以看出，考虑到有些监测区域并没有受到航空噪声源的影响，需 要额外考虑该区域的理论噪声函数。对每个监测点，计算= -F(X，y)，当大于 一定阈值ε时，表明在该区域航空噪声的影响已经不足以覆盖其他噪声。求出这些噪声监 测点，对这些监测点采用上述步骤3的方法，计算理论噪声函数匕(X，y) =ax+by，则整个监 测区域的理论噪声分布如图3所示，理论噪声函数为F(x，y) =max的(x，y)，F2 (x，y))。
[0046] 6.对网格点设置噪声初值。
[0047] 6. 1若网格点到最近监测节点的向量满足：◎玄:玄4时，（为|丨的2范 2::2 数，表示3的长度；0 < L/2,其具体值根据实际情况判断），则认为该网格点与该监测 节点重合，则该监测节点的实测噪声值就是该网格点的初始噪声值，且不受其他监测点、网 格点影响。
[0048] 6. 2若网格点到周围监测节点的向量$满足：A< 3 <i时（3为袋的°°范 .00:00 数，表示;?坐标的绝对值最大值），则认为该网格点的初始噪声值就是满足此条件的监测节 点实测噪声值的均值。
[0049] 6. 3对其他没有初始噪声值的网格点，则认为其初始噪声值即为根据理论噪声函 数计算得到的理论噪声值。
[0050] 6. 4当所有的网格点都有初始噪声值之后，再将每个网格点的噪声初值重新设置 为初始噪声值与理论噪声值之差。当一个网格点周围有实际的噪声监测点时，其插值得到 的噪声数据准确度较高。但是当有些区域由于其地理位置不适宜安放噪声监测设备、噪声 监测设备故障损坏等原因，会导致连续多个网格点所在区域并没有噪声监测设备。这种情 况下，是否存在航空噪声源，也就是一个合理的理论噪声函数就变得尤为重要。由于网格点 的数据是估计噪声值减去理论噪声值产生的噪声值之差来进行计算的。因此，同样的差值， 最后需要加上理论噪声值时，合理的理论噪声函数能够得到更为准确的表示实际噪声值。 [0051 ] 7.监测区域内的网格点优化限制条件。
[0052]对于第i个噪声监测节点点，设围绕它的4个网格点坐标分别为（Xl，yi)、（Xl，y2)、 (x2,y)、（x2,y2)，其噪声值为Pn、P12、P21、P22,Xi<xi<x2,yi<yi<y2;该噪声监测点坐 标为（Xdyj，其测得的噪声值为Pi。
[0053] 根据双线性插值法估计在点（Xl，yi)和（Xl，y2)处的噪声值分别为
吋应的监测点h，yj的噪声 为：
為表示（XiJi)通过（x^yj、（x^y；；)、（XhyD、（x2，y2)计算出来的噪声值，因此，需要让秦 与？1的误差6尽量小，才能反映出网格点噪声数据的准确性。
[0054] 8.设监测区域内各网格点噪声初值形成的噪声函数为P(x，y)，除了噪声值固定 的网格点外（该网格点到最近监测点的距离小于υ，对其他网格点的噪声值进行如下约 束,TC:'V)=0,即P(x，y)在（x，y)处的二阶偏导数为〇,表明（x，y)处的网格点的增长 -moy 方向及增长程度与周围点相同，以此满足噪声的传播和衰减形式。 _ ρΑΡ?γ1!V
[0055] 具体计算时，使用离散形式表示，则= + OX0V
[0056] 将上式与g联立，对其使用最小二乘法求出最优解，即求解以下表达式：
[0057]
[0058] 其中，α、β为权重；n为监测节点数。
[0059] 8.根据求得的最优解，对除满足步骤201条件的网格点重新赋值。对每个网格点， 将其理论噪声值重新加回每个网格点的噪声值中，完成整个监测区域的网格点插值。
[0060] 以上所述，仅为本发明中的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任 何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在 本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【主权项】
1. 一种基于泛网格化机场感知的航空噪声插值方法，其特征在于，具体步骤如下： 步骤1，根据是否存在航空噪声源，对泛网格化分布噪声监测节点的监测区域，选定一 个理论噪声函数，用以代表整个监测区域的理论噪声曲面，具体为： 101，当不存在航空噪声源时，监测区域的理论噪声函数为： Fi (x, y) = ax+by 其中，（x，y)为监测点或网格点的坐标；a、b均为参数，且a和b根据监测区域内监测 点的实际噪声值及其坐标，采用最小二乘法求解得出； 102, 当存在航空噪声源时，监测区域的理论噪声函数为：其中，（x〇，y〇，z。）为航空噪声源坐标；W(r) =WQ-clg(r)-dlg(r)lg(r)为航空噪声NPD 曲线，采用最小二乘法根据监测区域内各监测节点的实际噪声值及坐标求解得出该曲线的 参数W。、c、d，r为监测节点到航空噪声源的距离103, 整个监测区域的理论噪声函数为步骤2,对每个网格点设置初值，具体为： 2 01，若网格点到最近监测节点的向量3满足，则该网格点的初值为该监 测节点的实测噪声值与该网格点的理论噪声值之差；其中为3的2范数，表示j的长度；0 < li< L/2, L为网格点的间距；所述该网格点的理论噪声值根据步骤1中的理论噪 声函数计算得到； 202, 若网格点到周围监测节点的向量j满足： ，则该网格点的初值为满足 条件的监测节点实测噪声值的均值与该网格点的理论噪声值之差；其中，为$的0范 数，表示|坐标的绝对值最大值；203, 对其余未设置初值的网格点，其初值为0 ; 步骤3,对以下表达式采用最小二乘法求解最优解：其中，P(x, y)为各网格点噪声值形成的函数；α、β为权重；η为监测节点数A为第i 个监测节点的实测噪声值，（Xl，yi)为第i个监测节点的坐标，卩为采用双线性插值法根据 围绕第i个监测节点的4个网格点的噪声值估计得到的第i个监测节点的噪声值，(Xi, 、（Xi, y2)、（x2, 、（x2, y2)分别为围绕该监测节点的4个网格点的坐标，Xi< X i < χ2, yi< y i< y 2, Pii、P12、p2i、P22分别为坐标为（χ 1，yi)、（χι，y2)、（χ2, yi)、（χ2, y2)的 4 个 网格点的噪声值； 步骤4,根据步骤3中求得的最优解，对除满足步骤201条件的网格点重新赋值； 步骤5,对每个网格点，将其理论噪声值重新加回每个网格点的噪声值中，完成整个监 测区域的网格点插值。2. 根据权利要求1所述的一种基于泛网格化机场感知的航空噪声插值方法，其特征在 于，步骤102中NPD曲线的参数根据实际噪声值较大的n/2个监测节点的噪声值及坐标求 解得出。3. 根据权利要求1所述的一种基于泛网格化机场感知的航空噪声插值方法，其特征在 于，步骤102中NPD曲线的参数根据实际噪声值大于65dB的监测节点的实际噪声值及坐标 求解得出。4. 根据权利要求1所述的一种基于泛网格化机场感知的航空噪声插值方法，其特征在 于，步骤102中NPD曲线的参数根据实际噪声值大于68dB的监测节点的实际噪声值及坐标 求解得出。5. 根据权利要求1所述的一种基于泛网格化机场感知的航空噪声插值方法，其特征在 于，步骤102中NPD曲线的参数根据实际噪声值大于70dB的监测节点的实际噪声值及坐标 求解得出。
【专利摘要】本发明公开了一种基于泛网格化机场感知的航空噪声插值方法，对该监测区域重新进行网格化的插值操作，为噪声监测区域提供准确的标准网格化噪声数据。本发明把泛网格化的监测点噪声数据通过插值操作，转变为机场噪声监测区域内的标准网格化噪声数据，使转变后的数据相较于原始数据更易存储并可实现对噪声数据的持久化操作，能够为以后的机场噪声深入研究提供更格式化的数据支持。
【IPC分类】G06F19/00
【公开号】CN105335622
【申请号】CN201510831450
【发明人】丁伟杰, 袁家斌
【申请人】南京航空航天大学
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年11月25日