一種基于方向小波的快速聲源精準定位器的制造方法
【專利摘要】本實用新型一種基于方向小波的快速聲源精準定位器涉及的是一種聲源定位裝置，尤其是一種根據聲源場的方向定位以及判斷位置距離的裝置，適用于軍用和民用。包括殼體和電路板，電路板安裝在殼體內，在電路板上設有定位電路，所述定位電路包括依次相連的終端收集模塊、聲源放大器模塊、采集保持器模塊、語音定位處理模塊和液晶終端模塊；在殼體上設有液晶顯示屏；終端收集模塊采集聲音信號送入聲源放大器模塊，聲源放大器模塊將所述聲音信號放大后送入采集保持器模塊；采集保持器模塊進行各個通道的語音信息同步采樣，將采樣信息傳送到語音定位處理模塊；語音定位處理模塊將定位結果輸出到液晶終端模塊，由液晶終端模塊顯示定位結果。
【專利說明】
一種基于方向小波的快速聲源精準定位器
技術領域
[0001]本實用新型一種基于方向小波的快速聲源精準定位器涉及的是一種聲源定位裝置，尤其是一種根據聲源場的方向定位以及判斷位置距離的裝置，適用于軍用和民用。
【背景技術】
[0002]目前市面上的聲源定位裝置主要分為兩類，一是采用被動式原理，使用電子類技術應用有源設備如激光，雷達等進行目標聲源定位，其缺點是由于采用大功率信號接收傳感器，不利于自身的隱蔽，容易暴露自身位置信息;二是采用主動式麥克風陣列技術的定位處理系統，主要弊端是所涉及的算法復雜，不適合實時定位背景下的應用。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的是針對上述不足之處提供一種基于方向小波的快速聲源精準定位器，可以快速精確地定位聲源信號的位置。
[0004]本實用新型是采取以下技術方案實現的:
[0005]—種基于方向小波的快速聲源精準定位器包括殼體和電路板，電路板安裝在殼體內，在電路板上設有定位電路，所述定位電路包括依次相連的終端收集模塊、聲源放大器模塊、采集保持器模塊、語音定位處理模塊和液晶終端模塊;在殼體上設有液晶顯示屏；
[0006]終端收集模塊采集聲音信號送入聲源放大器模塊，聲源放大器模塊將所述聲音信號放大后送入采集保持器模塊;采集保持器模塊進行各個通道的語音信息同步采樣，將采樣信息傳送到語音定位處理模塊;語音定位處理模塊將定位結果輸出到液晶終端模塊，由液晶終端模塊顯示定位結果。
[0007]所述終端收集模塊采用麥克風十字陣列，即將麥克風作為前端聲源收集部件，麥克風的排列結構使用十字陣拓撲結構，將兩個一維的垂直麥克風序列交叉排列而成，通過設置麥克風序列之間的空間參數即陣元距離、麥克風序列的個數以及麥克風序列的幾何布局等?目息，進一步提尚聲源的接收效果。
[0008]所述聲源放大器模塊采用音頻放大器。
[0009]所述采集保持器模塊采用模擬信號存儲器，具有采樣和保持功能。
[0010]所述語音定位處理模塊包括運算及處理芯片、擴展存儲器和快速存儲器FLASH;運算及處理芯片用于運算和處理送來的數據信息，擴展存儲器用于存儲數據采集模塊處理后的數據;快速存儲器FLASH中固化快速方向小波聲源定位算法;語音定位處理模塊通過具有良好局部性質、任意階光滑的周期基插值方向小波進行聲源定位，依據聲源的強弱選擇相應階數的周期基插值小波來分析，這為分析聲源定位帶來很大的靈活度；同時，運用快速離散正交小波變換，算法效率顯著提高，可快速及時反饋聲源位置信息。該模塊最后將定位結果輸出到終端。
[0011 ]所述擴展存儲器采用靜態隨機存儲器SRAM。
[0012]所述運算及處理芯片采用市售的TMS320VC5402芯片。
[0013]所述麥克風采用市售的DG06050⑶-P的麥克風，靈敏度高。
[0014]所述液晶終端模塊具有單片機、控制器和液晶控制終端，單片機分別與控制器以及液晶控制終端相聯，控制器發送控制信號到單片機，單片機將輸出信號傳送到液晶控制終端進行顯示。
[0015]本實用新型基于方向小波的快速聲源精準定位器根據前端麥克風陣列采集信號后，采用聲源放大器模塊對信號進行適當的放大后送入采集保持器模塊，由采集保持器模塊控制信號的同步采樣如采樣通道數，采樣率以及時間等，最后通過語音定位處理模塊即快速方向小波變換器計算出聲源目標的準確位置。
[0016]本實用新型定位器穩定性好，定位精準實時的特點，同時體積小、便于攜帶、耗電省等優勢。在軍用系統中，可以準確判斷出敵方位置，進行精準打擊。在民用系統中，可以追蹤自己感興趣的聲源目標位置。
【附圖說明】
[0017]以下將結合附圖對本實用新型作進一步說明:
[0018]圖1是本實用新型的結構原理框圖；
[0019]圖2是本實用新型的聲源放大器模塊電路原理圖；
[0020]圖3是本實用新型的采集保持器模塊的芯片在電路中的連接圖。
【具體實施方式】
[0021]參照附圖1，本實用新型一種基于方向小波的快速聲源精準定位器包括殼體和電路板，電路板安裝在殼體內，在電路板上設有定位電路，所述定位電路包括依次相連的終端收集模塊、聲源放大器模塊、采集保持器模塊、語音定位處理模塊和液晶終端模塊;在殼體上設有液晶顯不屏；
[0022]終端收集模塊采集聲音信號送入聲源放大器模塊，聲源放大器模塊將所述聲音信號放大后送入采集保持器模塊;采集保持器模塊進行各個通道的語音信息同步采樣，將采樣信息傳送到語音定位處理模塊;語音定位處理模塊將定位結果輸出到液晶終端模塊，由液晶終端模塊將定位結果送到液晶顯示屏和顯示終端顯示。
[0023]所述終端收集模塊采用麥克風十字陣列，即將麥克風作為前端聲源收集部件，麥克風的排列結構使用十字陣拓撲結構，將兩個一維的垂直麥克風序列交叉排列而成，通過設置麥克風序列之間的空間參數即陣元距離、麥克風序列的個數以及麥克風序列的幾何布局等?目息，進一步提尚聲源的接收效果。
[0024]所述聲源放大器模塊采用音頻放大器。
[0025]所述采集保持器模塊采用模擬信號存儲器，具有采樣和保持功能。
[0026]所述語音定位處理模塊包括運算及處理芯片、擴展存儲器和快速存儲器FLASH;運算及處理芯片用于運算和處理送來的數據信息，擴展存儲器用于存儲數據采集模塊處理后的數據;快速存儲器FLASH中固化快速方向小波聲源定位算法;語音定位處理模塊通過具有良好局部性質、任意階光滑的周期基插值方向小波進行聲源定位，依據聲源的強弱選擇相應階數的周期基插值小波來分析，這為分析聲源定位帶來很大的靈活度；同時，運用快速離散正交小波變換，算法效率顯著提高，可快速及時反饋聲源位置信息。該模塊最后將定位結果輸出到終端。
[0027]所述擴展存儲器采用靜態隨機存儲器SRAM。
[0028]所述運算及處理芯片采用市售的TMS320VC5402芯片。
[0029]所述麥克風采用市售的DG06050CD-P的麥克風。
[0030]所述液晶終端模塊具有單片機、控制器和液晶控制終端，單片機分別與控制器以及液晶控制終端相聯，控制器發送控制信號到單片機，單片機將輸出信號傳送到液晶控制終端進行顯示。
[0031]參照附圖2，本實用新型實施例中聲源放大器模塊的放大器采用美國NS公司通用運算放大電路LM3886，該放大器輸出功率達到68%，失真度小于0.03%，完全滿足聲源定位對帶寬和增益的要求；同時級聯放大技術可以靈活地控制放大的比率和偏置電壓，使得放大后的電信號滿足后續采集器的需求。
[0032]參照附圖3，本實用新型實施例中采集保持器模塊的采集保持器采用LF398芯片，保持各個通道的同步采樣;LF398僅需要一個保持電容就可以完整的采樣功能，按照0.1%的采樣周期，可以保證I OOKHz頻率，具有較好的適應性。
[0033]語音定位處理模塊的語音定位處理的核心采用TMS320VC5402芯片，具體結構如圖1所示，其中擴展存儲器的SRAM用于存儲數據采集模塊處理后的數據，FLASH中固化快速方向小波聲源定位算法，該模塊應用具有良好局部性質、任意階光滑的周期基插值方向小波進行聲源定位，依據聲源的強弱選擇相應階數的周期基插值小波來分析，這為分析聲源定位帶來很大的靈活度；同時，因運用快速離散正交小波變換，算法效率顯著提高，可快速及時反饋聲源位置信息。該模塊最后將定位結果輸出到液晶終端。
[0034]液晶終端模塊的操作平臺具有較好的人機界面，對整個操作提供一個較好的操作平臺；對定位結果可以實時輸出，清晰直觀觀察目標的位置變化。
[0035]綜上所述，本實用新型采用麥克風十字陣列的拓撲結構，對聲源的距離、時延以及空間信息都有較好的接收效果;聲源放大器模塊是一種信噪比較高的放大器，同時兼顧信號帶寬的要求，保證放大器具有足夠寬的線性區域;終端收集模塊提供多種方式采集語音信號，可以通過麥克風陣列對聲音進行采集并自動存儲，也可以直接用USB接口直接傳輸現有的語音信息。分離后的語音信息通過播放器輸出；采用具備較好語音處理的運算及處理芯片TMS320VC5402芯片，作為DSP算法處理核心部件，有對應的存儲區，存放數據段和代碼段，代碼是基于方向小波的聲源定位的快速算法而成，速度快，穩定性好;提供交互式終端控制，可以通過快捷控制器將聲源定位結果動態顯示在液晶終端，同時，可以實時以曲線圖的形式動態顯示目標聲源的方向和位置信息；體積小，便于攜帶，可廣泛應用于目標跟蹤、助聽等領域。
【主權項】
1.一種基于方向小波的快速聲源精準定位器，其特征在于:包括殼體和電路板，電路板安裝在殼體內，在電路板上設有定位電路，所述定位電路包括依次相連的終端收集模塊、聲源放大器模塊、采集保持器模塊、語音定位處理模塊和液晶終端模塊;在殼體上設有液晶顯示屏； 終端收集模塊采集聲音信號送入聲源放大器模塊，聲源放大器模塊將所述聲音信號放大后送入采集保持器模塊;采集保持器模塊進行各個通道的語音信息同步采樣，將采樣信息傳送到語音定位處理模塊;語音定位處理模塊將定位結果輸出到液晶終端模塊，由液晶終端模塊顯示定位結果。2.根據權利要求1所述的基于方向小波的快速聲源精準定位器，其特征在于:所述終端收集模塊采用麥克風十字陣列，即將麥克風作為前端聲源收集部件，麥克風的排列結構使用十字陣拓撲結構，將兩個一維的垂直麥克風序列交叉排列而成，通過設置麥克風序列之間的空間參數即陣元距離、麥克風序列的個數以及麥克風序列的幾何布局信息，進一步提高聲源的接收效果。3.根據權利要求1所述的基于方向小波的快速聲源精準定位器，其特征在于:所述聲源放大器模塊采用音頻放大器。4.根據權利要求1所述的基于方向小波的快速聲源精準定位器，其特征在于:所述采集保持器模塊采用模擬信號存儲器，具有采樣和保持功能。5.根據權利要求1所述的基于方向小波的快速聲源精準定位器，其特征在于:所述語音定位處理模塊包括運算及處理芯片、擴展存儲器和快速存儲器FLASH;運算及處理芯片用于運算和處理送來的數據信息，擴展存儲器用于存儲數據采集模塊處理后的數據;快速存儲器FLASH中固化快速方向小波聲源定位算法。6.根據權利要求5所述的基于方向小波的快速聲源精準定位器，其特征在于:所述擴展存儲器采用靜態隨機存儲器SRAM。7.根據權利要求5所述的基于方向小波的快速聲源精準定位器，其特征在于:所述運算及處理芯片采用TMS320VC5402芯片。8.根據權利要求2所述的基于方向小波的快速聲源精準定位器，其特征在于:所述麥克風采用DG06050CD-P的麥克風。9.根據權利要求1所述的基于方向小波的快速聲源精準定位器，其特征在于:所述液晶終端模塊具有單片機、控制器和液晶控制終端，單片機分別與控制器以及液晶控制終端相聯，控制器發送控制信號到單片機，單片機將輸出信號傳送到液晶控制終端進行顯示。
【文檔編號】G01S5/20GK205679759SQ201620503050
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月30日 公開號201620503050.6, CN 201620503050, CN 205679759 U, CN 205679759U, CN-U-205679759, CN201620503050, CN201620503050.6, CN205679759 U, CN205679759U
【發明人】王想實
【申請人】無錫職業技術學院