基于MATLAB的声源定位系统
基于MATLAB的声源定位系统摘要
确定一个声源在空间中的位置是一项有广阔应用前景的有趣研究，将来可以广泛的应用于社会生产、生活的各个方面。
声源定位是通过测量物体发出的声音对物体定位，与使用声纳、雷达、无线通讯的定位方法不同，前者信源是普通的声音，是宽带信号，而后者信源是窄带信号。根据声音信号特点，人们提出了不同的声源定位算法，但由于信号质量、噪声和混响的存在，使得现有声源定位算法的定位精度较低。此外，已有的声源定位方法的运算量较大，难以实时处理。
关键词：传声器阵列；声源定位；Matlab
目录
第一章绪论 (1)
第二章声源定位系统的结构 (2)
第三章基于到达时间差的声源定位原理 (3)
第四章串口通信 (5)
第五章实验电路图设计 (8)
第六章总结 (16)
第七章参考文献 (17)
第一章绪论
1.1基于传声器阵列的定位方法简述
在无噪声、无混响的情况下，距离声源很近的高性能、高方向性的单传声器可以获得高质量的声源信号。但是，这要求声源和传声器之间的位置相对固定，如果声源位置改变，就必须人为地移动传声器。若声源在传声器的选择方向之外，则会引入大量的噪声，导致拾取信号的质量下降。而且，当传声器距离声源很远，或者存在一定程度的混响及干扰的情况下，也会使拾取信号的质量严重下降。为了解决单传声器系统的这些局限性，人们提出了用传声器阵列进行声音处理的方法。
传声器阵列是指由一定的几何结构排列而成的若干个传声器组成的阵列。相对于单个传声器而言具有更多优势，它能以电子瞄准的方式从所需要的声源方向提供高质量的声音信号，同时抑制其他的声音和环境噪声，具有很强的空间选择性，无须移动传声器就可对声源信号自动监测、定位和跟踪，如果算法设计精简得当，则系统可实现高速的实时跟踪定位。
传声器阵列的声音信号处理与传统的阵列信号处理主要有以下几种不同：
（1）传统的阵列信号处理技术处理的信号一般为平稳或准平稳信号，相关函数可以通过时间相关来准确获得，而传声器阵列要处理的信号通常为短时平稳的声音信号，用时间平均来求得准确的相关函数比较困难。
（2）传统的阵列信号处理一般采用远场模型，而传声器阵列信号处理要根据不同的情况选择远场模型还是使用近场模型。近场模型和远场模型最主要的区别在于是否考虑传声器阵列各阵元因接收信号幅度衰减的不同所带来的影响，对于远场模型，信源到各阵元的距离差与整个传播距离相比非常小，可忽略不计，对于近场模型，信源到各阵元的距离差与整个传播距离相比较大，必须考虑各阵元接收信号的幅度差。
（3）在传统的阵列信号处理中，噪声一般为高斯噪声(包括白、色噪声)，与信源无关，在传声器阵列信号处理中噪声既有高斯噪声，也有非高斯噪声，这些噪声可能和信源无关，也可能相关。
由于上述阵列信号处理间的区别，给传声器阵列信号处理带来了极大的挑战。声波在传播过程中要发生幅度衰减，其幅度衰减因子与传播距离成正比，信源到传声器阵列各阵元的距离是不同的，因此声波波前到达各阵元时，幅度也是不同的。
另外，当声音信号在传播时，由于反射、衍射等原因，使到达传声器的声音信号的路径除了直达路径外还存在着多条其它路径，从而产生接收信号的幅度衰减、音质变差等不
利影响，这种现象称为混响（Reverberation)。混响效应的存在产生了很多不利影响，如所获取的声音质量下降、声源定位的精度严重降低等。
1．2 MATLAB 软件的介绍
MATLAB 是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，它的基本数据单位是矩阵，用MATLAB 解算问题要比用其他语言完成相同的事情简捷得多，MATLAB 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱（单独提供的专用MATLAB 函数集）扩展了MATLAB 环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。本设计是关于平面声源定位的方针与建模，根据实验要求，我们使用了MATLAB 软件，在这次设计中我们通过Neural Network Toolbox（神经网络工具箱）来解决声源定位建模与仿真的实验，计算声源的距离和角度。
第二章声源定位系统的结构
一个完整的声源定位系统由硬件部分和软件部分构成。具体结构如下所述。
硬件结构
完整的声源定位系统的硬件结构如图1.2所示：由一定数目按特定位置摆放的传声器阵列，信号预处理系统，同步数据采集系统和数据处理系统组成。
图1.2 声源定位系统硬件结构框图
在系统工作时，声音信号经传声器转换为电信号，然后经信号预处理系统处理后把信号调整到数据采集系统的输入信号电压范围，再经过采集系统采集后传输到数据处理系统，由数据处理系统中的软件系统处理后可得出声源的位置。
声音信号分析
声源体发生振动会引起四周空气振荡，那种振荡方式就是声波。声波借助空气向四面八方传播。在开阔空间的空气中那种传播方式像逐渐被吹大的肥皂泡，是一种球形的阵面波。
除了空气，水、金属、木头等也都能够传递声波，它们都是声波的良好介质。在真空状态中声波就不能传播了。声音在不同的介质中的传播速度不同。声音的速度受温度影响，温度越高，速度越快。在15℃时，声音在空气中的传播速度为340m/s，25℃时为346m/s。它和温度的关系可以用以下公式来表示：
C =331.45 +0.61T(m/s) (2.1)
在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。声波传输距离首先和大气的吸收性有关，其次是温度、湿度、气压等。
第三章基于到达时间差的声源定位原理人对声源的定位主要用到了声音幅度这个物理量，而机器却可以精确的测量声音的相位。由于声波在空气中以一定速度传播，到达设置于不同位置的传声器的相位不同，根据这些传声器对同一声音采集时的相位差别，我们可以计算出同一声音到达每对传声器的时间差值（又叫时延值）。图2.1是到达时间差t的示意图。
如果我们得到了某个声源发出的声音到达一对传声器的时延值，则这个声源就处于以这对传声器所处的位置为焦点，到达时延所对应的声音传输距离为参数的双曲面上。使用多对传声器得到多个时延值，也就得到了多个双曲面，声源位置就处于这些双曲面的相交点。合适的安排传声器的位置，可以使得双曲面的交点只有一个，这点就是我们要的声源位置。大多数声源定位是基于时延的方法，提高对时延估计的准确程度是这种方法的关键，而要得到准确的时延估计必须要确保有高效的信号采集能力。
图2.1到达时间差t的示意图
传声器阵列几何模型与分析
在声源定位的研究过程中，双传声器只能确定声源在以一定角度为顶角的双曲面上，不能确定声源的具体位置。所以，想要探测出声源的位置，必须摆放两组甚至多组传声器，从而组成传声器阵列。同时，定位的准确程度也取决于传声器的数量，在经过一定位置的摆放后，传声器的数量越多定位的精度也就越高。图3.3就是一种由四个传声器组成的典型传声器摆放方法。
图3.3 四个传声器的定位摆放示意图
可见，定位系统的成功与否与传声器的摆放有很大关系，传声器的数量会影响定位的精确程度。
几何定位方法
本文使用4个传声器组成的传声器阵列来实现声源定位的仿真，传声器的分布如图3.3所示。其中，假定声源S的坐标为（x0，y0）,A1和A2摆放在X轴上，坐标为（-a，0）和（a，0）；B1和B2摆放在Y轴上，坐标为（0，a）和（0，-a）,声源S到各传声器的距离分别为d1，d2，d3，d4。可见，4个传声器覆盖了整个平面空间，等距的分布在原点、X轴和Y轴上，这样的布局方式，一方面严密而一致，可以充分的接收声源信号；另一方面呈几何对称关系的各传声器的摆放，减少了很大部分的运算量，更高效的实现了对各个量之间的关系求解过程。
将四个传声器A1，A2,B1,B2放置于原点的平面直角坐标系中，两两分布在X和Y上，与原点的距离为a，a可以根据实际需要取值。声源发出的声音信号以不同的时间传达至各传声器，由于声速c一定，所以根据传声器阵列所获得的时间差可以计算出声源至各传声器的距离差。将采集得到的数据以数组的形式保存，继而进行下一步的运算与分析。
但是，由于本文只涉及到用计算机实现定位仿真，所以必须预先假定声源坐标，通
卸料小车自动定位系统
卸料小车自动定位系统 概述 目前对卸料小车的控制是通过在每个料仓/矿槽处安装限位开关，利用其提供的几个点的位置信号在专门的操作室内进行远程控制；最直接的控制是使用手动控制卸料小车来实现对料仓的卸料，岗位操作人员通过人眼观测每个料仓的料位，根据需要将小车开到合理的料仓卸料。主控室调度需要时刻同岗位操作人员进行联系，以确定卸料情况和料仓的仓容，以便掌握生产情况和用料情况，互相之间的沟通占用了大量的时间，给提高设备的整体作业率带来了大量的不便。岗位操作人员在操作卸料小车时，由于现场粉尘严重，作业环境非常恶劣，同时也是为安全考虑，不适宜工人直接在现场操作。 要完善解决上述问题就必须做到两点：第一，位置信号要可靠准确，而且要能在现场强粉尘的环境下可靠工作。第二，中控要能把小车的运行轨迹跟踪监控下来，非常直观地知道小车目前所处矿槽的位置坐标和对应的矿槽。 基于格雷母线的卸料小车自动定位系统，将实时位置检测传送给系统PLC，系统PLC借助实时位置检测控制卸料小车运行。该项技术在我国宝钢、武钢公司等已有多套系统投入运行。 系统特点 <1>确保系统可靠性 采用格雷姆母线定位系统可采用现场手动控制和操作室远程控制，实现通过系统计算机（上位机）向下位机传送工作指令，实现自动工作。当通讯接口或线路发生故障时，单机间检测控制设备之间故障不蔓延，上下位机之间故障不扩散，故障对整个系统的影响减至最小，大大提高系统的可靠性。手/自动转换方式灵活多样。既可在上位机，也可在现场上转换，解决了故障时应急慢的问题，从而大大提高系统的可靠性。 <2>确保产品质量和生产效益 根据生产过程的特点及工艺要求，通过自动控制系统和自动检测系统，可以保证每种物料均在较高精度下混合。 <3>节约能源，保护设备 和变频器联级进行控制，可以延长走行机构和电机等的使用寿命，节约能源。 <4>提高工作效率和生产管理水平
计算机硕士开题报告
全日制工程硕士研究生学位论文开题报告 论文(设计)题目：深圳电视台DSNG车传输系统设计与实现 研究生姓名： 学号： 工程领域：计算机技术 学校导师： 企业导师： 填表时间： 研究生部制表
说明 一、工程硕士学位论文选题应直接来源于生产实际，或具有明确的工程背景与应用价值，并具有一定的技术难度和工作量。 二、论文选题类型必须下列类型之一： 1、一个较为完整的工程技术项目、工程管理项目的规划或研究； 2、工程设计或实施； 3、技术攻关、技术改造、技术推广与应用； 4、新工艺、新材料、新产品、新设备的研制与开发； 5、引进、消化、吸收和应用国外先进技术项目； 6、应用基础性研究、应用研究、预先研究。 三、开题报告交所在学院、研究生部各保留一份存查，并作为检查报告执行情况的依据。
一、立项依据（课题来源、选题依据、工程应用价值等） 1课题来源 项目。 2选题依据 我国是各种自然灾害频发的国家，每年台风、冰雹、暴风雨、泥石流、山体滑坡、地震等自然灾害对人民的生命和财产造成了巨大的伤害和损失。在其它通信手段遭到严重破坏时，卫星通信系统能够为政府、新闻等相关机构提供及时应急通信传输通道，解决政府应急通信、新闻直播及部分公共通信的业务需求。它可以及时有效地将重大活动、重大突发事件和特大自然灾害现场的图像、声音等有效信息通过卫星通信系统实时传输的方式直观地传送到电视台，广大观众可以更好的了解事件发展的真实情况，同时也有利于各级指挥部门及领导对现场情况做出全面、正确地判断，从而增强指挥的有效性。 2008年5月12日发生在四川汶川的8.0级特大地震对当地国家通信基础设施造成了严重的破坏；在这次特大地震灾害中，我国的应急通信保障能力受到了严峻的考验；地震灾害爆发后，灾区通信节点受机房损毁、传输不畅、供电中断等多种严重因素的影响，大面积退服。 基于卫星通信系统的数字卫星新闻采集车正好能应对这种考验，它在抗灾抢险等突发性电视新闻直播报道中应用意义重大。它有着覆盖范围广、成本与通信距离无关、通信距离远、网络部署快、机动灵活、信号质量高等特点。在这些特点的基础上，它可以及时有效地将重大活动、重大突发事件和特大自然灾害现场的图像、声音等有效信息通过卫星通信系统实时传输的方式直观地传送到电视台，从而，广大观众可以更好的了解事件的真实情况，各级指挥部门及领导能够及时对现场情况做出全面、正确地判断，指挥的有效性大大增强。另外，它的相关图像还可进行全程存储，这能够为紧急情况后的现场取证、经验总结提供有力支持。3工程应用价值 本设计建设的DSNG车传输系统主要有以下几方面工程应用价值： （1）提高新闻直播的时效性 现代电视媒体的竞争越来越体现在速度上的竞争，面对突发新闻事件，能否快速到达现场并立即开展电视直播报道，是电视媒体竞争的关键。DSNG车具有机动灵活、部署迅速等特点，大大提高新闻直播的时效性。 （2）节目的传输质量高 由于数字传输方式本身的特点，抗干扰能力强，在传输过程中信号不易失真，噪声和天电干扰对信号质量的影响变小。另一方面，模拟电视广播受到现行彩色电视制式的限制，电视接收机的水平清晰度只能达到300线左右，而采用数字卫星广播后，在理论上卫星接收机输出的有效象素可高达720×576，也就是说传输质量可达到数字演播室的水平。 （3）所需的发射功率小 模拟卫星广播的图像质量是与信号的载噪比联系在一起的，为了保证传送的图像质量达到4级以上，卫星接收系统的载噪比一般要大于17dB，因此卫星上行站的发射功率通常在
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怎样的定位才是精准? 剖析声音定位原理 其实解释起来还是一样的——声音会从什么位置传出来，不过理解起来就显得抽象多了，毕竟我们是在一个虚拟的环境中聆听录音，而不是在现实中去切身感受。那么下面，我们就为大家来解析一下关于这个定位的问题，这其中会涉及到人对于声音的判断、音响器材的摆位、影院声道和录音等诸多问题。 下面，我们将会以尽量易于理解的语言为大家带来解释。
声源定位测试系统的制作方法
本技术公开了声源定位测试系统,包括电脑控制软件平台、控制器、功率放大器、扬声器、声音采集器，电脑控制软件平台和控制器通过USB数据线相连；所述控制器和功率放大器通过控制器对放大器数据线相连；所述功率放大器和扬声器通过放大器对扬声器数据线相连；所述声音采集器和控制器通过信号采集器对控制器数据线相连；它通过声源定位测试系统在整个输出过程中对声音的大小、方向，以及声音的种类和发出声音的声道和通道数量进行控制，来便于对具有声源定位技术的产品进行不同阶段和方式的技术测试，从而使声源定位技术测试更便捷、更准确。 技术要求 1.声源定位测试系统,包括电脑控制软件平台(1)、控制器(2)、功率放大器(3)、扬声器(4)、声音采集器(5)，其特征在于：所述电脑控制软件平台(1)和控制器(2)通过USB数据线(6)相连；所述控制器(2)和功率放大器(3)通过控制器对放大器数据线(8)相连；所述功率放大器(3)和扬声器(4)通过放大器对扬声器数据线(9)相连；所述声音采集器(5)和控制器(2)通过信号采集器对控制器数据线(7)相连；
当系统在声音输出状态时，先由电脑控制软件平台(1)发出的单个或多个声音控制指令转换成数字信号组通过USB数据线(6)传递至控制器(2)；再由控制器(2)对数字信号组进行分析处理和分流排序，并将分流排序的数字信号组采用单独、合并、部分叠加等不同的方式转换成新的排序的单个或多个模拟信号，且通过控制器对放大器数据线(8)分别传递给功率放大器(3)；后由功率放大器(3)将新的排序的单个或多个模拟信号进行放大且通过放大器对扬声器数据线(9)分别对应传递给扬声器(4)，最后由扬声器(4)将模拟信号分别转换成声信号并对外输出； 当系统在声音输入状态时，先由声音采集器(5)将所采集到的声音信号通过控制器数据线(7)传递给控制器(2)，然后由控制器(2)对声音采集器(5)所输入的模拟信号转化为数字信号，控制器(2)对数字信号进行分析处理并将处理过后的数字信号通过USB数据线(6)传递至电脑控制软件平台(1)，由电脑控制软件平台(1)将数字信号转换成图文数据显示。 2.根据权利要求1所述的声源定位测试系统，其特征在于：所述扬声器(4)为一台或多台。 3.根据权利要求1所述的声源定位测试系统，其特征在于：所述控制器对放大器数据线(8)为一根或多根。 4.根据权利要求1所述的声源定位测试系统，其特征在于：所述放大器对扬声器数据线(9)为一根或多根。 技术说明书 声源定位测试系统 技术领域 本技术涉及声学领域，具体涉及一种在一定的空间环境下，通过在不同的方位提供不同方式的声源来形成声源定位测试场所的体系。 背景技术
手机自动报警定位系统简介
手机自动报警定位系统简介当绑架抢劫案件发生时，受害人往往无法及时求助而受到歹徒的侵害。在现实生活中，手机作为普及的即时通信工具，危难时刻应该有即时求助的作用，是由于暴力事件发生时，往往不会有受害者拨打电话的机会。因此我们有给手机制作一个求助系统的想法。暴力事件发生时，受害者能通过简单隐蔽的操作即时向公安机关求助，使伤害降到最低点。 我们设想的手机求助系统必须具有操作方便隐蔽.求助即时准确.基本不存在错误操作的特点。 第一部分：手机求助程序启动操作的隐蔽性可行性探讨 在犯罪过程中过分醒目的求助行为可能引起匪徒对受害者的进一部伤害，所以用户求助操作必须具有隐蔽性。通过对目前最普及大部分品牌的手机的外形观察，我们发现*0#*0#三键是紧密联系在一起的而且三键总是处于手机外沿。对于大多数手机用户而言，由于对自己机器的熟悉程度高，当手机放在身上时，*0#*0#三个键往往容易接触到。而且输入*0#*0#三个键只需要隔着裤袋轻轻在手机上划一下（但是出于平时意外按错而造成无故锁机，因此设定要连续按两次“*0#*0#”系统才运行），在犯罪事件发生时，这样轻微的动作成功的几率远大于其他动作，所以我们选择“*0#*0#”，之所以用“*0#*0#”作为手机求助系统（软件接收机）的启动命令是因为为了防止平时的误操作。因此用“*0#*0#”作为程序的启动命令具有较高的隐蔽性，
可行几率非常大，是所有命令中比较容易操作的。 而且在手机内设的命令中并没有“*0#*0#”这条命令，*0#*0#”作为启动命令很难误操。由于手机现在手机大多为java机型和智能机，在手机中内置一个程序是非常简便的。通过手机软件的功能扩展我们能很好的把手机命令转换成程序启动命令。这一点是非常容易实现的。 因此，把*0#*0#作为启动命令最符合实际应用的各种要求。 第二部分：GPS接收机的选择及弱信号的捕捉在GPS接收机中，关键在于把接收到的信号转换为数字信号。一旦信号被数字化，就可以通过数字信号处理得到必要的信息。软件无线电的主要目的是在无线电设备中实用的硬件最少的，从概念上来讲，人们可以通过软件调整甚至改变无线电的功能，因此软件方式具有很强的灵活性，适合在java手机和智能机中实现，所以我们选择GPS的软件接收方式。 由于犯罪活动的地点不一定，可能在信号极其弱的地方，我们需要用到弱信号捕捉的一些技术。 上面我们提到了“*0#*0#”指令在手机里的设定，所以，当手机指令“*0#*0#”被用户输入时，手机便通过预设在机器内的程序开始捕捉GPS卫星发射的信号，通过射频（RF）链将输入信号放大到合适的幅度并将频率转换到需要的输出频率上，再通过模、数转换器（ADC）将输出信号变成数字信号。之后用软件对信号尽心处理或得
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2.发挥部分 （1）制作一个正弦发声模块。（15分） （2）液晶建立坐标系，移动声响模块到任意位置，液晶显示出声响模块位置坐标及示意图。（15分） （3）液晶建立坐标系，声响模块持续发声，移动至任意位置，在液晶上实时显示出声响模块的位置坐标及示意图。（20分） 三、说明 （1）声响模块可以使用手机等发声。 （2）声响模块的移动均不会超过坐标纸。 （4）声音的频率可自行选定。 （3）禁止使用任何无线通讯设备。
四、评分标准 论文规范性，详见另一文件，比赛论文格式说明，比赛论文模板为“声音定位系统设计”： 注：训练时间为7月10日至7月16日，约为5天时间。如有任何问题可以向徐文贵或余苏威提出，时间紧迫，大家好好努力珍惜，题目的解释权归评测组所有。
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图书管理系统的设计与实现开题报告 一、选题依据（拟开展研究项目的研究目的、意义） 1、设计（研究）内容和意义： 图书馆管理系统目前被广泛应用于学校、工业、商业、企业、事业等单位，几乎每个进行了信息化建设的单位都具有图书馆管理系统。而在使用计算机系统对图书的管理，其实就是对信息的管理。使用信息系统对图书馆进行管理，将会大幅提高管理的效率、便捷与安全。 近些年来,图书馆事业的巨大进步已为图书馆在新世纪的发展打下了坚实的基础.全球信息化和高新技术的发展也为图书馆提供了更好的发展机遇,传统的单一以书本作为单元信息服务手段已不能满足读者的需求,现代化服务手段的实施势在必行。 随着社会的发展，信息社会的建立，图书馆开始冲破传统服务模式，紧密地配合社会需求，提供特色服务，有针对性的服务，不断提高读者的满意率。 过去我们以开架借阅满足读者按需索书的愿望。但在传统的借阅方式下,难以达到读者快速索取图书的要求。以计算机网络为手段的信息传递具有高速度、高效率的特点,是任何手工操作都无法比拟的,电子技术与图书馆工作的结合,实现了图书馆管理和服务的现代化。利用图书管理系统,可以激活馆藏中的各种图书，使读者从主题,各种角度检索图书的愿望得到实现。方便,快捷的检索方式缩短了寻找所需图书的时间,使读者摆脱了由于书目急速增长而无从下手的困扰,大大提高了搜索效率,加速了图书的开发利用。更为优越的是新图书管理系统的使用增强了图书馆员与读者之间的互动服务,以及读者的自助服务,比如说可通过网络推荐新书和自行办理图书预约，续借手续等等。 现代图书馆以用户为中心，需要什么就提供什么，摆脱传统的服务方式，摒弃单个、重复、被动、琐碎的手工服务。把服务模式从"单纯服务型"转变为"服务经营型"，把服务推向市场，开展信息的深加工，如代查、代检索、代翻译、人办手续、代复制、联机检索、光盘检索、联机目录查询、网上专题信息服务等。提供信息资源的范围和载休更广泛。 拥有一个完善的图书馆管理系统，可以用来作为向未来数字图书馆发展的一个跳板，通过健全系统的各项功能，帮助图书馆逐渐向数字图书馆的方向靠拢。 未来图书馆发展的方向主要为数字图书馆，数字图书馆是一门全新的科学技术，也是一项全新的社会事业。简而言之，就是一种拥有多种媒体内容的数字化信息资源，能为用户方便、快捷地提供信息的高水平服务机制。虽然称之为“馆”，但并不是图书馆实体：它对应于各种公共信息管理与传播的现实社会活动，表现为种种新型信息资源组织和信息传播服务。它借鉴图书馆的资源组织模式、借助
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目录 第一章绪论 (1) 第二章声源定位系统的结构 (2) 第三章基于到达时间差的声源定位原理 (3) 第四章串口通信 (5) 第五章实验电路图设计 (8)
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传声器阵列是指由一定的几何结构排列而成的若干个传声器组成的阵列。相对于单个传声器而言具有更多优势，它能以电子瞄准的方式从所需要的声源方向提供高质量的声音信号，同时抑制其他的声音和环境噪声，具有很强的空间选择性，无须移动传声器就可对声源信号自动监测、定位和跟踪，如果算法设计精简得当，则系统可实现高速的实时跟踪定位。 传声器阵列的声音信号处理与传统的阵列信号处理主要有以下几种不同： （1）传统的阵列信号处理技术处理的信号一般为平稳或准平稳信号，相关函数可以通过时间相关来准确获得，而传声器阵列要处理的信号通常为短时平稳的声音信号，用时间平均来求得准确的相关函数比较困难。 （2）传统的阵列信号处理一般采用远场模型，而传声器阵列信号处理要根据不同的情况选择远场模型还是使用近场模型。近场模型和远场模型最主要的区别在于是否考虑传声器阵列各阵元因接收信号幅度衰减的不同所带来的影响，对于远场模型，信源到各阵元的距离差与整个传播距离相比非常小，可忽略不计，对于近场模型，信源到各阵元的距离差与整个传播距离相比较大，必须考虑各阵元接收信号的幅度差。 （3）在传统的阵列信号处理中，噪声一般为高斯噪声(包括白、色噪声)，与信源无关，在传声器阵列信号处理中噪声既有高斯噪声，也有非高斯噪声，这些噪声可能和信源无关，也可能相关。 由于上述阵列信号处理间的区别，给传声器阵列信号处理带来了极大的挑战。声波在传播过程中要发生幅度衰减，其幅度衰减因子与传播距离成正比，信源到传声器阵列各阵元的距离是不同的，因此声波波前到达各阵元时，幅度也是不同的。 另外，当声音信号在传播时，由于反射、衍射等原因，使到达传声器的声音信号的路径除了直达路径外还存在着多条其它路径，从而产生接收信号的幅度衰减、音质变差等不
超声波导盲仪及语音提示系统开题报告
毕业设计（论文）开题报告 1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写不少于1000字左右的文献综述： 本课题研究的是超声波盲人导航及语音提示系统的设计，当有视力障碍的人外出行走，手持本装置，通过前端超声波发送和接收模块对障碍物进行测距，由单片机处理数据，再由串行通信传送给语音芯片D/A转换后，由功放放大，通过扬声器或耳机发声。此外，超声所测距离也通过液晶显示出来，供视力正常者检测。 目前，国内外带语音提示的导盲器是由超声波探测器获取数据，经单片机处理后将数据发送给语音提醒器，然后驱动语音芯片提醒。但是这种导盲器是通过不同音量、音调、节奏的提示音或者是误差较大的分段式语音提示对盲人进行提醒，只能使盲人对障碍物的距离有个大概的判断，并且消耗了盲人的大量精力，容易造成错误判断。为了克服现有的语音提示导盲器不能提供障碍物精确距离的不足，本实用新型提供一种语音提示导盲器，该语音提示导盲器能够实时提供障碍物的精确距离。 中国是世界盲人最多的国家，目前约有500万盲人，占世界盲人总数的18%，低视力者600多万。盲人出行的问题是一个不可忽视的社会问题。目前，盲人的出行主要依靠盲道、手杖。而超声波盲人导航系统则能够更好地识别障碍物物以及其所在的距离。此系统的目的旨在提供一种方便盲人出行的导航系统，解决现有的盲人导航系统不够准确安全的为盲人导航的问题。 (1)历史发展： 盲人导航设备在历史上大致经历了以下几个过程：拐棍或手杖、盲道砖、导盲犬和电子导盲系统。导盲棍可以在盲人外出时起到安全警示作用，帮助盲人出行。而新式的导盲棍可以装上各类感应器，用来检测路面上有没有水、障碍物或者有没有坑，棍上还可以安装一个夜间发光的灯，它在白天可以自动接收太阳能进行充电。盲道砖以及盲人通道是现代化社会中常用的盲人帮助设施。是专门为盲人设计的地砖，防止盲人走错道路，摔倒时防止摔伤。盲道砖是按照国际残联的有关标准制造的,设计优良,具有灵敏的触觉感，耐强腐蚀，耐损耗性和长寿命等特征。这种高强塑料盲道砖的表面既美丽又光滑，适用于室内或室外装修。它凹凸的模型不仅可以使盲道更加安全，同时还美化环境作用。盲人道砖为盲人带来福音，同时也美化了城市道路。导盲犬是经过严格训练的犬，是工作犬的一种。它们习惯于颈圈、导盲牵引带和其他配件的约束，懂得很多口令，可以带领盲人安全地走路，当遇到障碍和需要拐弯时，会引导主人停下以免发生危险。电子导盲仪可以有效的帮助盲人进行通行等生活项目，其仪器分类主要有超声波导盲仪、移动式机器人导引式手杖，能大大减少以往导盲设备的不便以及昂贵的价格。 (2)现状评述：
电子指南针开题报告
一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 指南针是人类日常生活中不可缺少的一种判别方向的工具。在人类历史的几千年前，指南针就已经被发明并予以应用。如今，在军事，工业，导航，生活等的各个方面，指南针一如既往地发挥其作用。 中国是世界上公认发明指南针（Compass）的国家。据《古矿录》记载最早出现于战国时期的河北磁山（今河北省邯郸市磁山一带）一带。指南针的发明是我国汉族劳动人民在长期的实践中对物体磁性认识的结果。由于生产劳动，人们接触了磁铁矿，开始了对磁性质的了解。人们首先发现了磁石吸引铁的性质，后来又发现了磁石的指向性。经过多方面的实验和研究，终于发明了实用的指南针。 最早的指南针是司南。它是用天然磁石制成的。样子象一把汤勺，圆底，可以放在平滑的“地盘”上并保持平衡，且可以自由旋转。当它静止的时候，勺柄就会指向南方。司南由青铜盘和天然磁体制成的磁勺组成，青铜盘上刻有二十四向，置磁勺于盘中心圆面上，静止时，勺尾指向为南。 虽然指南针的始祖在中国被发明，但是由于社会的进步和发展，人们对方位的判断要求也随之提高。因此，古代的司南及各类机械指南针由于种种因素并未得到广泛的应用，如，天然磁体资源有限并不易找到，在后期加工时又容易因为打击、受热等工序而失磁。也是因为这样，司南的磁性比较弱，而通过接触旋转而指明方向，需要它与地盘接触处要非常光滑，否则会因转动摩擦阻力过大，而难于旋转，影响指南效果。机械指南针的可携带性以及稳定性也是导致其未能普遍使用的因素。 近几十年来，由于国内外电子技术的飞速发展，特别是在磁传感器和专用芯片（ASIC）上的发展使能指南针的基本实现机理有了质的改变，不再是机械结构而采用了磁场传感器和专用处理器对磁场进行测量和处理后指示方向，这就是当前应用较为广泛的电子式指南针。与传统的机械指针式指南针相比，因电子式指南针采用电信号传送，且以较为直观的方式显示测量的结果，所以电子式指南针无论是在灵敏度上还是在精度上都远胜前者，而且不会因为机械磨损而减短使用寿命。且电子指南针采用高度集成的功能性模块，其体积与重量可以达到很小，在可携带性上也大大优于机械指南针。 国外现阶段研究电子指南针的主要应用是提供地磁导航功能，相对于其他导航手段而言,地磁导航起步得比较晚。在20世纪60年代中期,美国的E2systems公司提出了基于地磁异常场等值线匹配的MAGCOM系统, 70年代获得测量数据后,系统进行了离线实验。20世纪80年代初,瑞典的Lund学院对船只的地磁导航进行了实验验证,实验中将地磁强度的测量数据与地磁图进行人工比对,确定船只的位置,同时根据距离已知的两个磁传感器的输出时差,确定船只的速度。
D题 声音定位系统
题目：声音定位系统（D题） 摘要: 为了满足声音定位系统的设计要求，进行了各单元模块电路方案的比较论证及确定，本设计系统采用低功耗16位单片机、MSP430F169、两块TI高速作为主控芯片，其中核心部分的三个主要功能模块是控制模块、声响模块和声音接收模块，四个500HZ声音的采集由一块单片机进行控制，速度快，计算结果精准；声响模块的发声由另一块单片机产生一个500HZ的声音信号，通过功放电路，驱动低音扬声器发声，功耗低，调节灵活；声音接收模块由LM358搭建的前级放大电路和LM567搭建500HZ鉴频电路组成。本设计数据处理主要用取差值查表的方法来定位，这种测算方法相对于其它算法具有速度快，编程简单的优点，而且经过测试实验精确度完全满足题目3cm的要求。最后的实验表明，系统完全达到了设计要求，完成题目的大部分的要求。 关键词：500HZ声音采集、鉴频、功率放大、查表算法 Abstract: In order to satisfy the design requirements of the sound localization system, The program of each unit module circuit demonstration and determine,This design system uses low-power 16-bit MCU,MSP430F169 and TI high-speed as the main chip,The three main functional modules of core part is control module, sound modules and sound receiver module,The 500HZ sound collected by a MCU, fast, precise, accurate calculation;The sound of sound module to produce 500HZ sound signal by MCU.Through the power amplifier circuit driven bass speaker sound, low power consumption and flexible adjustment;the sound receiver module structures preamplifier circuit by LM358 and LM567 structures 500HZ frequency discriminator circuit.The sound receiver module preamplifier circuit built by LM358 and LM567 built 500HZ frequency discriminator circuit. Data processing of the design is mainly used to take the difference between the look-up table method to locate,This calculation method has a fast and simple programming advantages compared to other algorithms, Tested the accuracy of fully satisfy the subject requirements 3cm. The final experiments show that the system fully meets the design requirements to complete the subject requirements. Keywords: 500HZ sound acquisition, frequency, power zoom, look-up table algorithm
一种基于STC单片机的特定声音识别系统设计【文献综述】
毕业设计开题报告 电气工程及其自动化 一种基于STC单片机的特定声音识别系统设计 1前言部分（阐明课题的研究背景和意义） 与机器进行语音交流，让机器明白你说什么，从而使机器明白需要做什么，出现了什么情况这是人们长期以来梦寐以求的事情。声音识别技术就是让机器通过识别和理解过程把语音信号转变为相应的文本或命令的高科技技术。其中一般的声音识别技术主要包括特征提取技术、模式匹配准则及模型训练技术三个方面。 根据识别的对象不同，声音识别可以分为特定声音的识别和语音识别两种。其中语音识别任务又大体可分为3类，即孤立词识别（isolated word recognition)，关键词识别（或称关键词检出，keyword spotting)和连续语音识别。其中，孤立词识别的任务是识别事先已知的孤立的词，如“开机”、“关机”等；连续语音识别的任务则是识别任意的连续语音，如一个句子或一段话；连续语音流中的关键词检测针对的是连续语音，但它并不识别全部文字，而只是检测已知的若干关键词在何处出现，如在一段话中检测“计算机”、“世界”这两个词。[1]特定声音的识别是针对一种特定的声音进行识别，如报警声，玻璃破碎的声音，呼救声等。对特定声音识别的研究，能在吵杂或着空旷的地方对特定异常声音（比如枪击声、呼救声等）进行监控与定位，就能防止治安事件的发生对安全事业做出不小的贡献。 2主题部分（阐明课题的国内外发展现状和发展方向，以及对这些问题的评述）人们对语音识别研究已经有半个多世纪了，最早研究声音识别系统的是1952年贝尔实验室的Davis等人，他们利用语音音素特征做了一个单人的独立数字识别系统。他们主要是通过数字元音段频谱曲线的相似度来进行独立数字识别的。到了1959年，英国的Fry等人采用了频谱分析和模式识别技术设计了一个音素识别器，它能识别4个元音和9个辅音。六十年代，日本
声音定位系统
2014年重庆理工大学电子设计竞赛 声音定位系统（C题）
摘要：本系统使用STM32产生频率为500Hz的正弦波信号，该信号用LM386进行功率放大及驱动后输入到蜂鸣器作为声源。接收部分使用拾音器进行接收，首先对接收的信号经过同相放大，使变化的电流信号转换为变化的电压信号。然后经过由OP07组成的有源带通滤波器，该滤波器的中心频率为 500Hz，带宽为100Hz，增益为1倍，去除周围环境的声波，滤波后的信号正好是蜂鸣器发出的声音信号。再对滤波后的两路信号经过相移检测电路，可以把滤波后的正弦波转换为方波，以便单片机STM32对相位差信号进行捕获。声源定位是通过对四个拾音器接收到相位差信号进行处理，经过一套比较完善的算法可得声源的坐标，即可进行声源定位。 关键词：500Hz 声音定位 STM32 一、系统方案
1.声音信号产生的选择 方案一：采用NE555产生频率为500Hz的方波用来作为声音信号。它的作用是用内部的定时器来构成时基电路。外部通过简单的电路可获得所得的信号。该电路搭建比较简单，原理易于理解，电路中元器件参数也比较好计算。 方案二：用单片机STM32来产生频率为500Hz的正弦波用来作为声音信号。该正弦波信号的产生实质上是将正弦波转换的到的数组存入单片机，经DA转换输出正弦波。 方案比较：方案一中，用NE555产生信源不是很稳定，波形不太规范且信号的频率不固定，这样的信号对本系统不太合适。方案二中，用软件来产生信号，该信号很稳定，是比较标准的频率为500Hz的正弦波信号，而且，产生波形比较灵活，从而为发挥部分做好准备。因此选择方案二。 2.声源的选择 方案一：采用低音扬声器作为声源。扬声器是一种把电信号转变为声信号的换能器件。将单片机产生的频率为500Hz的信号接在扬声器的接收端，扬声器能发出强度比较大的声音信号。 方案二：采用无源蜂鸣器作为声源。无源蜂鸣器在提供一定频率的正弦波震荡源时，能够发出声音。试验中用无源蜂鸣器发声时，声音比较清晰，但声音强度比扬声器稍弱。 方案比较：这里选择方案二。 3.滤波方案的选择 方案一：用RC无源滤波器。通过计算可以较方便的通过匹配电阻电容得出所需要的通频带。该滤波电路抗干扰性较强，有较好的低频特性，并且选用标准的阻容元件易得。 方案二：用有源滤波器。有源滤波器是利用可关断电力电子器件，产生与负荷电流中谐波分量大小相等、相位相反地电流来抵消谐波的滤波装置。
移动终端中基于位置的应用服务开发-开题报告
毕业设计（论文）开题报告 （含文献综述、外文翻译） 题目移动终端中基于位置的应用服务开发
1. 选题的背景和意义 1.1 选题的背景 全球定位系统（Global Positioning System）是美国第二代卫星导航系统。全球定位系统由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成。 随着社会的发展，GPS在我们日常生活中的用处越来越大，大到可以运用GPS 信号进行海、空和陆地的导航，导弹的制导，大地丈量和工程丈量的精细定位，时刻的传递和速度的丈量等，小到个人寻路，都可能使用到GPS[1]。 GPS最早使用于军事方面，随着科技发展，GPS应用技术逐渐向民用开放，现在民用GPS技术基本有两大方面，一是结合手机，位用户提供位置信息，另一方面是结合汽车，为驾驶员提供导航信息。 GPS可以应用在公共和安全的行业，如医疗应急服务;跟踪行业，如车队管理，个性化信息产业，如查询最近的餐馆，导航产业，如数字地图，付款等。 随着GPS应用技术逐渐向民用开放以来，GPS应用在导航领域发展尤其迅猛，而伴随着GPS产品的在世界范围内逐渐普及，GPS应用已经开始走向细分化阶段，一方面结合手机等移动终端设备为用户提供位置信息服务，另一方面在汽车应用领域GPS技术已经逐渐开始现身于驾驶辅助系统、交通信息实时互动等领域。 1.2 国内外研究现状 GPS起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入使用。20世纪70年代，美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系GPS。到1994年，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星己布设完成。 GPS可以通过其他用户的个人信息，为客户提供个性化和位置，这种形式称为上下文感知系统[2]。 紧急情况下，安全和医疗，健康服务：许多国家的政府正在要求手机运营商
声音定位系统开题报告
西安交通大学城市学院 本科毕业设计（论文）开题报告 题目声音定位系统设计 所在系电信系 学生姓名张超群 专业自动化 班级 902 学号 09010364 指导教师郭霞 教学服务中心制表 2013 年 3 月
声音定位系统的设计 一、课题研究的目的和意义 声音定位技术是利用声学与电子装置接受声波以确定声源位置的一种技术，它是一种重要的军事侦察手段。声音定位产生于第一次世界大战。开始根据火炮发出的声音测定火炮位置。其系统有多个声测哨站与声测中心组成，两者用电缆连接。声测哨根据传感器接受信号，声测中心记录信号并根据同一信号到达不同传感器的时间差计算火炮位置[1]。 随着雷达侦测技术的兴起，声音定位技术曾一度遭到冷冻，法军和美军分别于70年代80年代取消了声测侦察[2]。近年来，由于雷达面临着电子干扰、反辐射导弹、低空突防和隐身技术这四大威胁，越来越容易遭受攻击。因此，人们又开始重视被动式传感器，重新激起对声测技术的兴趣[3]。 声音定位作为一种传统的侦察手段，近年来通过采用新技术，提高了性能，满足了现代化的需要，其主要特点是[4]： （1）不受通视条件限制。可见光、激光和无线电侦察器材需要通视目标，在侦察器材和目标之间不能有遮蔽物，而声测系统可以侦察遮蔽物（如山，树林等）后面的声源。 （2）隐蔽性强。声测系统不受电磁波干扰也不会被无线电侧向及定位，工作隐蔽性较强。 （3）不受能见度限制。其他侦察器材受环境气候影响较大，在恶劣气候条件下工作时性能下降，甚至无法工作。声测系统可以在夜间、阴天、雾天、和下雪天工作，具有全天候工作的特点。 声源定位在战场之外也同样具有广泛的应用前景，它可用于电话会议系统、视频会议系统、可是电话等系统中的控制摄像头和传声器阵列波速方向对准正在说话的人；也可用于语音及说话人识别软件的前端预处理，以提供高质量的声音信号，提高语音及说话人识别软件的识别率；亦可用于强噪声环境下的声音获取、大型场所的会议记录，以提高声音拾取质量；还可用于助听装置中，更好地为耳
便携音箱设计开题报告.pdf
毕业设计(论文)开题报告 题目便携音箱设计 1．目的及意义（含国内外的研究现状分析）： 国内现状分析： 随着生活水平的提高，人们现在追求更多的个性化的享受和需求，而“便携式”音响就是在这种条件下的时代产物。其实便携式音响最准确的名称应该为迷你音响或者微型音响组合，之所以被人们称为便携式音响，原因主要是两点：1、便携式音响的功率 一般来说都比较小，每只音箱的功率功率基本上都在50W以内。这种功率相对比传统 的大家庭影院只能被称为便携，但在面积50平方米以内的房间里使用范围内功率已经 使用范围内功率已完全足够。2、便携式音响的外观小巧玲珑，占用空间小，并且做工 精细，讨人喜欢，帮被称之为便携。而整个便携音响行业的发展历程就是中国音响行业的一个发展缩影。 目前的“便携式”音响产品主要包括便携式讯号源（CD/MP3）与便携式扬声器两种，另外很多的便携式扬声器兼备USB\SD播放功能，将“便携”进行到底；而便携式的音源与耳机搭配的系统则更早出现，从最早的卡带式随身听产品到后来的便携式CD以及 MP3播放器。随着技术的发展，“便携式”音响产品功能性逐渐增强，体积越来越小，音 质虽然受到体积的限制，但如今的便携式扬声器的音质效果较以往更佳。 研究目的： 根据对现在市场上所有便携音箱造型以及功能上面的研究，设计出一种全新的造型，并且功能有一定的增强，能达到观赏与实用的完美结合。并且在功能以及外观的突破之外，能最好的减少其占地位置，以达到方便携带。 研究意义： 通过对现有音箱的改良，对便携音箱的深入研究。设计出一类比较有趣并且能缓解人群压力的产品。一个优秀的产品设计，不仅充分展现其功能，而且还体现出一种设计文化，一种设计关怀。 2．基本内容： 1 现有便携音箱分析： 它很小，可以随身携带。不需要长长的音频线，不需要外接电源。内置锂电池或用
声源定位系统毕业设计论文
声源定位系统毕业设计论文 0 前言 声音是我们所获取的外界信息中非常重要的一种。不同物体往往发出自己特有的声音，而根据物体发出的声音，人们可以判断出物体相对于自己的方位。有些应用场合，人们需要用机器来完成声音定位这个功能，并且往往要求定位精度比较高。2003年的美伊战争期间，人民网、CCTV网站的军事频道、国防在线等网站均报道了装配于美军的狙击手探测技术，这项技术其中一部分就包含了声源定位技术。 声源定位作为一种传统的侦察手段，近年来通过采用新技术，提高了性能，满足了现代化的需要，其主要特点是： 1）不受通视条件限制。可见光、激光和无线电侦察器材需要通视目标，在侦察器材和目标之间不能有遮蔽物，而声测系统可以侦察遮蔽物（如山，树林等）后面的声源。 2）隐蔽性强。声测系统不受电磁波干扰也不会被无线电侧向及定位，工作隐蔽性较强。 3）不受能见度限制。其他侦察器材受环境气候影响较大，在恶劣气候条件下工作时性能下降，甚至无法工作。声测系统可以在夜间、阴天、雾天、和下雪天工作，具有全天候工作的特点。 以下对美军装备的报道来自于《“巴格达之战”考验英军巷战武器装备》一文，该文刊登于2003年4月8日国防在线美伊战争专题。“狙击手声测定位系统通过接收并测量膛口激波和弹丸飞行产生的冲击波来确定狙击手的位置，通常仅能探测超音速弹丸。这种系统有单兵佩挂型、固定设置型和机动平台运载型。美国BBN系统和技术公司的声测系统，通过测量弹丸飞行中的声激波特性来探测弹丸并进行分类。该系统为固定设置型，采用2个置于保护区两侧的传声器阵列或6个分布在保护区内的单向传声器。传声器通过电缆或射频链路与指挥节点相连。为了准确定位，需事先确定传声器的距离，精度要在1米以内。该系统可探测到90％的射击，定位精度为方位 1.2°、水平3°。此外，美国的“哨兵”和“安全”有效控制城区环境安全系统均是采用声测定位技术的反狙击手系统。 美军这一套声源定位系统通过定位弹丸产生的特殊激波和冲击波，探测出狙击手的位置，在战场上有效保护战士生命。而在民用方面，声源定位系统也有广阔的应用前景。试设想一下未来的可视电话，如果在电话上装上声源定位系统，实时探测出人说话
声源定位系统毕业设计(论文)
0 前言 声音是我们所获取的外界信息中非常重要的一种。不同物体往往发出自己特有的声音，而根据物体发出的声音，人们可以判断出物体相对于自己的方位。有些应用场合，人们需要用机器来完成声音定位这个功能，并且往往要求定位精度比较高。2003年的美伊战争期间，人民网、CCTV网站的军事频道、国防在线等网站均报道了装配于美军的狙击手探测技术，这项技术其中一部分就包含了声源定位技术。 声源定位作为一种传统的侦察手段，近年来通过采用新技术，提高了性能，满足了现代化的需要，其主要特点是： 1）不受通视条件限制。可见光、激光和无线电侦察器材需要通视目标，在侦察器材和目标之间不能有遮蔽物，而声测系统可以侦察遮蔽物（如山，树林等）后面的声源。 2）隐蔽性强。声测系统不受电磁波干扰也不会被无线电侧向及定位，工作隐蔽性较强。 3）不受能见度限制。其他侦察器材受环境气候影响较大，在恶劣气候条件下工作时性能下降，甚至无法工作。声测系统可以在夜间、阴天、雾天、和下雪天工作，具有全天候工作的特点。 以下对美军装备的报道来自于《“巴格达之战”考验英军巷战武器装备》一文，该文刊登于2003年4月8日国防在线美伊战争专题。“狙击手声测定位系统通过接收并测量膛口激波和弹丸飞行产生的冲击波来确定狙击手的位置，通常仅能探测超音速弹丸。这种系统有单兵佩挂型、固定设置型和机动平台运载型。美国BBN系统和技术公司的声测系统，通过测量弹丸飞行中的声激波特性来探测弹丸并进行分类。该系统为固定设置型，采用2个置于保护区两侧的传声器阵列或6个分布在保护区内的单向传声器。传声器通过电缆或射频链路与指挥节点相连。为了准确定位，需事先确定传声器的距离，精度要在1米以内。该系统可探测到90％的射击，定位精度为方位1.2°、水平3°。此外，美国的“哨兵”和“安全”有效控制城区环境安全系统均是采用声测定位技术的反狙击手系统。