快速部署分布式声源定位系统节点设计

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1、密级无分类号TN912.3工程硕士学位论文快速部署分布式声源定位系统节点设计高传海指导教师雷斌副教授穆高超高级工程师申请学位级别工程硕士工程领域电子与通信工程2018年5月18日快速部署分布式声源定位系统节点设计学科：电子与通信工程研究生签字：学校教师签字：企业教师签字：摘要声源定位技术是通过采用声传感器阵列对声源信息进行信号采集，然后利用声源定位算法来获取声源位置的一种技术。人们对声源定位技术的研究始于十九世纪末二十世纪初，在第一次世界大战的时候就有地面声定位技术的应用，但是后来由于激光、雷达和红外等一些侦查技术发展比较迅速，使得声源定位技

2、术暂时不再受到人们的关注。近几年，由于激光、雷达和红外等反侦察技术的发展，并且数字信号处理技术的发展也比较迅速，使得声源定位技术再一次成为人们关注的热点。本文通过对声源定位技术的研究，结合中国兵器工业试验测试研究院“无人值守警戒系统”建设项目，对分布式声源定位系统的节点进行设计。通过对相关技术的研究学习以及对节点功能需求的分析，完成了节点的总体方案设计。鉴于传统的声源定位系统在实际工程项目中应用中的局限性，设计了能够快速部署的分布式声源定位系统节点。节点主要包括两个部分：节点自身位姿信息的检测和节点对声源目标的定位。通过对节点自身位姿信息的检

3、测可以使节点达到相对快速的部署，节点自身位姿信息的检测包括节点自身位置信息和姿态信息两个部分的检测。节点对声源目标的定位作为本文研究的主要内容，首先是节点对声源信息的采集，然后是利用时延估计算法对声源目标进行定位。根据对节点的总体设计，搭建了以ARM处理器芯片STM32F407VET6为核心的硬件平台。采用GPS模块和姿态传感器MPU-9250模块实现节点自身位姿信息的检测，采用MEMS声传感器MP45DT02和基于STA321的音频处理模块实现了节点对声源信息的多通道同步采集，并且利用时延估计算法完成了节点对声源目标的定位。最后通过实验对节

4、点进行功能测试，包括节点自身位姿信息检测模块的测试和节点对声源目标定位的测试，实验结果表明快速部署分布式声源定位系统节点的设计可以达到预期目标。关键词：声源定位；ARM处理器；快速部署；MEMS声传感器NodeDesignofFastDeploymentDistributedSourcePositioningSystemDiscipline:ElectronicsandCommunicationsEngineeringStudentSignature:SupervisorⅠSignature:SupervisorⅡSignature:Abst

5、ractSoundsourcelocalizationtechnologyisatechnologythatusesacousticsensorarraytocollectinformationofsoundsource,andusesacousticsourcelocalizationalgorithmtogetthelocationofsoundsource.TheresearchonsoundsourcelocalizationtechnologyisinthelatenineteenthCenturyandearlytwentieth

6、Century,butthesoundsourcepositioningtechnologyisignored,becauseoftherapiddevelopmentofsomeinvestigationtechniques,suchaslaser,radarandinfrared.Recentyears,duetothedevelopmentofanti-reconnaissancetechnologiessuchaslaser,radarandinfrared,andwiththedevelopmentofdigitalsignalpr

7、ocessingtechnology,thesoundsourcelocalizationtechnologyonceagainbecomethefocusofattention.Thenodesofthedistributedsoundsourcelocalizationsystemaredesignedthroughresearchingthesoundsourcelocalizationtechnologyandcombinedwiththeconstructionprojectof"UnmannedAlertSystem"ofChin

8、aOrdnanceIndustryTestingandTestingInstituteinthispaper.Theoverallschemedesignofthe