【摘要】：無源定位技術(shù),因其在戰(zhàn)場(chǎng)上的重要作用,受到世界各國的重視。聲源定位技術(shù)為無源定位技術(shù)的一種,利用目標(biāo)發(fā)出的聲音進(jìn)行定位與跟蹤。目前的聲源定位多應(yīng)用于近距離定位場(chǎng)景,定位坐標(biāo)為基于固定麥克風(fēng)陣列的相對(duì)坐標(biāo),在使用過程中受到一定的限制。針對(duì)這一問題,本論文設(shè)計(jì)了一種用高精度GNSS測(cè)定麥克風(fēng)陣列坐標(biāo)來輔助定位的聲源定位方法,并進(jìn)行了系統(tǒng)原型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該系統(tǒng)不僅可以用于軍事用途,也可用于民用安防、交通監(jiān)測(cè)、定位搜尋等領(lǐng)域。本論文將聲源定位技術(shù)和衛(wèi)星定位技術(shù)結(jié)合起來,利用高精度的GNSS定位系統(tǒng)對(duì)拾音麥克風(fēng)進(jìn)行定位,得到其精確的經(jīng)緯度坐標(biāo)。當(dāng)麥克風(fēng)采集到4路以上的聲音信號(hào),利用TDOA算法計(jì)算出聲音時(shí)延。綜合利用MIC坐標(biāo)與時(shí)延估算,即可定位出目標(biāo)聲源相對(duì)于麥克陣列的位置,并通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換得到其經(jīng)緯度和高度。本論文首先對(duì)衛(wèi)星定位技術(shù)和TDOA聲源技術(shù)的原理進(jìn)行了分析與研究,確定了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。對(duì)TDOA算法進(jìn)行了誤差分析及Matlab仿真,并針對(duì)遠(yuǎn)距離的TDOA聲源定位提出了一種改進(jìn)的兩步GCC時(shí)延計(jì)算方法。利用聲音信號(hào)的包絡(luò),用低采樣率進(jìn)行初步時(shí)延計(jì)算,根據(jù)計(jì)算結(jié)果在時(shí)域上進(jìn)行校對(duì)后,再進(jìn)行原采樣頻率的時(shí)延計(jì)算。通過兩步計(jì)算來減少FFT點(diǎn)數(shù)以降低算法的運(yùn)算量。在Matlab下對(duì)兩步GCC算法進(jìn)行了功能仿真,并分析了該算法的時(shí)間復(fù)雜度,噪聲敏感度。其次,論文對(duì)系統(tǒng)原型機(jī)進(jìn)行了硬件電路設(shè)計(jì)。整機(jī)系統(tǒng)包括聲音采集與衛(wèi)星定位模塊、存儲(chǔ)模塊、系統(tǒng)控制與算法計(jì)算模塊和顯示模塊。其中衛(wèi)星定位單元采用和芯星通研發(fā)的高精度三系統(tǒng)七頻段定位板卡UB380,自行設(shè)計(jì)板卡底板實(shí)現(xiàn)供電、通信與控制,控制單元選用STM32F103VET6作為主控芯片。本論文設(shè)計(jì)并制作了各個(gè)模塊的電路板。最后,將各個(gè)模塊整機(jī)集成到一起組成一款基于高精度GNSS的聲源定位系統(tǒng)原型機(jī)。論文也對(duì)整機(jī)系統(tǒng)的軟件進(jìn)行了流程介紹,并對(duì)原型機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行功能測(cè)試與性能分析。經(jīng)測(cè)試該系統(tǒng)可以在百米范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)聲源定位,達(dá)到10m以內(nèi)的定位精度。
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第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)逡逑２．１系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案逡逑本文所研[偟納炊ㄎ幌低呈且恢只詬呔齲牽危櫻游佬嵌ㄎ幌低車腦毒噱義俠肷炊ㄎ幌低�，哉N墑?dòng)距场景中实现毒墺信号声源的X毒嗬攵ㄎ�，侨~ㄎ蛔爸緬義銜閾劍梢運(yùn)媸輩賈迷詬行巳さ墓鄄獾�。声源定位系统主要包括声音采集与辶x隙ㄎ荒？欏⒋媧⒛？欏⒓撲愫拖低晨刂頗？橐約跋允灸？欏Ｉ舨杉攵ㄎ荒？殄義嫌糜誆杉捶⒊齙納糶藕牛⑼ü佬嵌ㄎ幌低扯ㄎ皇耙簦停桑玫木扯茸義媳輟４媧⒛？橛糜詿媧⒔郵盞納糶藕藕投ㄎ壞淖曛�。紦溷和系统控诸H？橛緬義嫌諫次恢眉撲愫駝低晨刂�。显示模块用又O允咀鈧盞納次恢米曖肴罩懼義閑畔�。辶x

本文編號(hào)：2661409