Wie funktioniert der CLEAN-SC-Algorithmus?

CLEAN-SC (Clean based on Source Coherence) ist ein Algorithmus, der zur nachträglichen Verbesserung von akustischen Karten eingesetzt wird. Allgemein minimiert der Algorithmus iterativ den Einfluss der Array-Punktspreizfunktion (PSF) auf die zuvor berechnete Karte, sodass Quellen eindeutiger voneinander separiert und von den PSF-bedingten Nebenkeulen, sog. "Scheinquellen", unterschieden werden können. Der Algorithmus basiert auf der Tatsache, dass zwischen realen Quellen und Nebenkeulen eine räumliche Kohärenz existiert, die zur Dämpfung der Nebenkeulen genutzt werden kann. Für jede Frequenzstützstelle wird folgender Mechanismus bis zum Erreichen eines Abbruchkriteriums durchlaufen.

  1. Ermittlung des globalen Maximums der mit Nebenkeulen "verunreinigten" akustischen Karte ("dirty map").
  2. Es wird angenommen, dass es die Position der stärksten Quelle widerspiegelt. Berechnung der zu diesem Punkt räumlich kohärenten Anteile.
  3. Subtraktion dieser berechneten Anteile von der "dirty map".
  4. Eintragen des gefundenen Maximums in eine "leere" akustische Karte ("clean map").

Nach Beendigung dieses Ablaufs liegt eine "bereinigte" Karte vor, in der u.a. auch solche Quellen identifizierbar sind, die zuvor durch Nebenkeulen oder Hauptkeulen anderer Quellen überlagert wurden (vgl. hierzu Abbildung 1).

Clean-SC minimiert den Einfluss der PSF auf die akustische Karte. Aufgrund der signifikanten Verbesserungen ist Clean-SC eine häufig angewendete Methode für Beamforming-Untersuchungen im Frequenzbereich. Die Leistungsfähigkeit des Algorithmus ist bei Messungen im Windkanal oder bei der Vermessung weit entfernter Objekte verringert, da hier Kohärenzverluste auftreten können. Eine zu geringe Auflösung und/oder ein falsch gewählter Bildbereich der akustischen Karte können dazu führen, dass potentielle Quellen falsch lokalisiert werden.

Literatur

Sijtsma, P.; Snellen, M (2016). High-Resolution CLEAN-SC. Berlin Beamforming Conference. Berlin. Sijtsma, P. (2007). CLEAN based on spatial source coherence. International Journal of Aeroacoustics, Vol. 6.

Besuchen Sie auch die Website der von der GFaI e. V. veranstalteten Berliner Beamforming-Konferenz http://www.bebec.eu.