声音定位系统开题报告
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声源定位篇一:声源定位系统开题报告燕山大学本科毕业设计(论文)开题报告课题名称:声源定位系统学院(系):信息科学与工程学院年级专业:12级电子信息工程学生姓名:陈坤朋指导教师:练秋生教授完成日期:2019318一、综述本课题国内外研究动态,说明选题的依据和意义与许多技术一样,声源定位技术也是率先被应用于军事领域。
早在第一次世界大战期间,人们就开始利用火炮发射时的响声来测定敌方火炮的方位。
随着科学技术的飞速发展,人们对声源定位的需求也在日益提高,声源定位的测量范围与定位精度都有了很大程度的提高,其应用领域也随之扩展。
除了在军事领域继续大展身手以外,声源定位技术还被广泛应用于电视电话会议,工业降噪,安防系统,机器人听觉等领域。
二十世纪八十年代以来,声源定位技术逐渐成为一项研究热点,世界各国纷纷投入大量人力、物力从事这方面的研究,科研成果如雨后春笋,层出不穷[1]。
在硬件方面,麦克风阵列在声音采集领域中得到了广泛应用,通过处理采集到的阵列信号,人们可以提取目标声源的空间特征信息。
麦克风阵列是由多个麦克风构成的,有一定几何形状的阵列。
它可以同时采集空间中不同位置的声音信号具有很强的空间选择性,较强的干扰抑制能力,可以灵活地进行波束控制[2]。
在声源定位技术方面,国外的起步要早于国内,当时被广泛应用的领域是军事领域。
到目前,安装并正在使用声探测系统的国家有美国、以色列、日本和瑞典等等。
广泛应用的声探测系统有声探测预警系统生产于以色列拉斐而公司,直升机声探测系统生产于瑞典,定位系统生产于美国的公司。
声探测技术的原理是通过微小基阵传声阵列被动的检测具有明显特征的声音信号的方位和距离。
而且,受基阵阵元间距严重的限制了小基阵探测的精度,为了能够自由改变阵元间距,采用了小型基阵,其精度高达1米数量级。
该技术的实现,使得单兵头盔式声测定位系统和车载声探测小基阵等在国外的军事领域中备受青睐[3]。
国内对这方面的研究起步较晚,理论研究与实际应用都还比较落后。
大学声音定位实验报告
一、实验目的1. 理解声音定位的基本原理和方法。
2. 掌握使用声音定位系统进行空间定位的技术。
3. 通过实验验证声音定位的准确性和可靠性。
4. 分析影响声音定位精度的因素。
二、实验原理声音定位是基于声音到达两个或多个接收器的传播时间差(TDOA)或到达角度(AOA)进行定位的技术。
实验中,我们使用两个麦克风接收同一声源发出的声音,通过测量声音到达两个麦克风的时间差或到达角度,计算出声源的位置。
三、实验仪器与材料1. 两个麦克风2. 声源(如扬声器)3. 计算器或电脑4. 音频信号发生器5. 导线6. 实验台四、实验步骤1. 将两个麦克风固定在实验台上,相距一定距离(例如1米)。
2. 将声源放置在实验室内,距离麦克风一定的距离(例如2米)。
3. 打开音频信号发生器,产生稳定的音频信号,并连接到声源。
4. 启动麦克风,记录两个麦克风接收到的音频信号。
5. 使用计算器或电脑,根据两个麦克风接收到的音频信号,计算出声音到达两个麦克风的时间差或到达角度。
6. 根据时间差或到达角度,使用声音定位公式计算出声源的位置。
7. 重复实验步骤,改变声源的位置,记录实验数据。
五、实验结果与分析1. 实验结果:通过实验,我们成功计算出了声源的位置,并记录了多个位置的数据。
2. 分析:实验结果显示,声音定位的精度受到多种因素的影响,包括麦克风之间的距离、声源与麦克风之间的距离、环境噪声等。
六、实验结论1. 声音定位技术可以有效地用于空间定位。
2. 通过实验验证了声音定位的准确性和可靠性。
3. 实验结果表明,影响声音定位精度的因素包括麦克风之间的距离、声源与麦克风之间的距离、环境噪声等。
七、实验讨论1. 实验中,我们使用了两个麦克风进行声音定位,理论上可以使用更多麦克风提高定位精度。
2. 在实际应用中,需要根据具体环境选择合适的麦克风布局和声源位置。
3. 为了提高声音定位的精度,可以采取以下措施:- 减少环境噪声的影响。
- 选择高质量的麦克风和声源。
分布式声源定位关键参数设计及定位算法实现的开题报告
分布式声源定位关键参数设计及定位算法实现的开题报告一、选题背景和意义随着互联网和通信技术的普及和发展,越来越多的场合需要进行分布式声源定位,如城市交通管理、工厂车间监控、海洋声学检测等。
分布式声源定位系统相比传统的单点定位系统具有更高的定位精度和更广阔的应用范围。
因此,分布式声源定位已成为当前研究的热点之一。
本课题将着重研究分布式声源定位关键参数的设计方法和定位算法的实现,旨在为分布式声源定位系统的设计提供参考。
二、研究内容本课题主要研究以下内容:1.分布式声源定位关键参数的设计方法:根据分布式声源定位系统的特点,设计出适合的关键参数,包括传感器节点的布局策略、采样频率和带宽、信号处理算法等。
2.定位算法的设计和实现:根据不同的场景和应用需求,使用各种定位算法进行实验,如最小二乘定位算法、加权最小二乘定位算法等,并对算法的性能进行测试和分析。
3.实验验证和应用展望:通过实验验证分布式声源定位系统的性能,并探讨其在实际应用中的展望和潜力。
三、研究方法和技术路线本课题将采用以下研究方法和技术路线:1.文献资料综述:对分布式声源定位的研究现状和发展趋势进行归纳总结,为后续研究提供基础和参考。
2.参数设计和算法实现:根据研究目标和需求,设计出适合的参数和算法,并进行实现和测试。
3.数据处理和性能评估:对实验数据进行处理和分析,评估系统的性能和精度,并探讨其在实际应用中的可行性和优越性。
四、预期成果1.设计出适合分布式声源定位的关键参数,并实现相应的信号处理算法。
2.探索并实验验证不同场景下的分布式声源定位算法,并分析其定位精度和性能。
3.论文发表和应用推广:在进行研究的同时,编写论文并投稿至相关期刊,同时将研究成果应用于实际情境中,推广其应用价值和优势。
五、研究难点分布式声源定位涉及到多个传感器节点之间的时空信号处理和协同定位,其中较为复杂的问题包括:1.传感器节点的布局和位置选择:如何合理选择传感器节点的位置和布局策略,以获得更高的定位精度和更少的网络传输延迟?2.信号处理算法的设计和实现:如何有效处理多个传感器节点采集到的不同时间戳、不同幅度和相位的声源信号,以实现更准确的声源定位?3.算法的优化和可扩展性:如何采用更加高效和可扩展的算法,以应对不同场景和复杂的信号环境?六、研究计划时间节点计划内容第一年 1、文献资料综述2、分布式声源定位关键参数设计3、最小二乘定位算法的实现和测试第二年 1、加权最小二乘定位算法的实现和测试2、实验数据处理和性能评估3、论文撰写和投稿第三年 1、系统优化和算法拓展2、应用推广和技术支持七、参考文献王继宏,赵智鹏,周艳. 基于分布式传感器网络的声源定位算法研究. 信息技术,2019,51(03):50-53+61.韩艳芳,郭林,张开元. 分布式传感器网络中的声源定位算法. 吉林大学学报(信息科学版),2020,38(04):749-756.张文圣,李娜,田长启. 静止节点下的最优化分布式声源定位算法. 控制工程,2019,26(04):546-553.。
水声主被动定位系统声模拟器设计的开题报告
水声主被动定位系统声模拟器设计的开题报告一、选题背景及意义水下声学定位技术在海洋勘探、水下航行、水下资源开发等领域具有广泛的应用前景。
其中,水声主被动定位系统是一种实现水下声学定位的重要方式。
水声主被动定位系统是指通过主动发射信号,被动接收信号的方式,利用声信号在水中传播的特性,实现对目标位置的定位。
在水声主被动定位系统的研究中,声模拟器是一个重要的工具。
声模拟器可以对不同方案的定位算法进行验证和比较,也可以对声信号处理算法进行评估和改进。
因此,本文将从声模拟器设计的角度出发,对水声主被动定位系统的研究进行探讨,旨在提高水下声学定位技术的研究水平,为水下勘探、水下通信等领域的应用提供技术支持。
二、选题的研究背景随着海洋经济的不断发展,对水下资源的开发和探索需求不断增加。
而水下声学定位技术以其准确性和可靠性,成为了海底勘探、海底油气开发等领域中不可或缺的技术手段。
水声主被动定位系统是实现水下声学定位的重要方式之一,其在水下目标探测、水下导航、海底油气等方面都具有广泛应用前景。
在水声主被动定位系统的研究中,声模拟器是一个非常重要的工具。
声模拟器可以模拟声源和接收器之间的传播路径,进而产生不同参数下的声信号,并通过这些信号来验证不同方案的定位算法和声信号处理算法。
声模拟器的设计不仅可以提高声学定位算法的研究水平,还可以提高声信号处理算法的研究水平,为开展更为深入地研究提供基础。
三、主要研究内容1. 水声信号模拟器的设计方法研究2. 模拟声源和接收器之间的传播路径3. 建立声信号处理算法和定位算法的评估模型四、研究方案及进度安排1. 二月份:文献综述。
本部分主要是对水声主被动定位系统的原理、声学模拟的研究成果、现有模拟器的情况的梳理和总结。
2. 三月份:研究方法的探讨。
本部分将梳理现有的水声信号模拟技术,探索一种快速、精确的模拟加工方法,确定可行的研究方向。
3. 四月份:模拟器的建立。
本部分将完成声电励磁、声波传输、信号重建等环节的技术方案设计,并验证可行性,进一步进行实现。
基于时延估计的声源定位系统研究的开题报告
基于时延估计的声源定位系统研究的开题报告一、选题背景声源定位是一项重要的技术,它在很多领域都有广泛应用。
早期的声源定位技术主要是基于声音的幅度差异或频率差异,但这些方法存在很多缺陷,例如对噪声和反射的干扰较大。
因此,基于时延估计的声源定位方法被提出并逐渐成为主流的声源定位技术。
本文旨在研究基于时延估计的声源定位系统的设计和实现。
二、论文研究目的本文的研究目的是设计和实现基于时延估计的声源定位系统,旨在探究:1. 传统的声源定位技术的优缺点2. 基于时延估计的声源定位方法的原理3. 基于时延估计的声源定位系统的设计和实现4. 基于时延估计的声源定位系统的性能测试和分析三、论文研究内容1. 传统的声源定位技术的优缺点本文将介绍声源定位技术的发展历程,并重点介绍传统的声源定位技术,通过实验和对比分析其优缺点,为后续的基于时延估计的声源定位方法提供基础。
2. 基于时延估计的声源定位方法的原理本文将详细介绍基于时延估计的声源定位方法的原理,包括测量声波传播的时间差、角度测量以及误差预估等内容。
3. 基于时延估计的声源定位系统的设计和实现本文将介绍基于时延估计的声源定位系统的硬件和软件设计过程,包括硬件电路的设计、程序的编写等,对系统实现进行详细的讲解。
4. 基于时延估计的声源定位系统的性能测试和分析本文将通过实际应用场景,对基于时延估计的声源定位系统的性能进行测试和分析。
测试内容包括系统的精度、稳定性、实时性等方面,从而验证系统的有效性。
四、论文研究意义本文将对传统的声源定位技术进行比较分析,并且提出基于时延估计的新型声源定位方法,通过实验和性能测试可以验证该方法的有效性,并为相关领域的声源定位技术研究提供有价值的借鉴和启示,可应用于无线通信、智能家居、安防监控等领域。
五、论文研究计划和进度安排本文的研究计划如下:第一周:文献阅读,了解全文所有内容,明确研究内容和目的第二周:调研传统的声源定位技术,撰写意见书第三周:研究基于时延估计的声源定位方法原理第四周:设计和实现基于时延估计的声源定位系统第五周:系统性能测试和分析,优化系统第六周:数据整理和实验结果分析第七周:论文撰写和修改第八周:准备答辩稿和PPT六、预期成果完成基于时延估计的声源定位系统的设计和实现,对系统进行性能测试和分析,撰写和提交一篇论文,并且通过答辩并获得优秀的成绩。
2012陕西电子竞赛声音定位系统报告
声音定位系统(D题)摘要:系统以M430F149单片机作为主控制器,以msp430g2作为声响模块的控制器,自制四个声音接收模块,含有麦克风、放大电路以构成系统。
在坐标纸的四角外侧分别固定安装一个声音接受模块,声音接收模块通过导线将声音信号传输到信息处理模块,声音定位系统根据模块通过空气传播到各声音接收模块的声音信号,来判定模块所在的位置坐标,并以数字形通过12864液晶显示x,y坐标值。
位置坐标值误差的绝对值不大于30mm。
另外,可以改善接收信号的放大电路性能,改进算法,进一步提高定位精度;控制声响模块可以以不间断的连续周期波的形式发出声音信号,其基波频率为500Hz左右。
当声响模块在坐标纸上移动时,声音定位系统将能连续跟踪显示声响模块的x、y坐标值,随机停止声响模块的移动,能立即稳定地显示声响模块的x、y坐标值,还可以具有显示声响模块移动轨迹的功能。
关键词:声音定位,M430F149单片机,MSP430G2单片机,1系统方案系统总体设计框图如下图所示1.1控制器模块方案1:采用ATMEL公司的AT89C52作为系统的控制器。
51单片机软件编程灵活,自由度大,可用软件编程实现各种算法和逻辑控制,成本低,被各个领域广泛应用。
但51单片机功耗较高,内存只有8Kb,考虑到本系统软件编程较为复杂,对单片机内存要求较高,我们放弃了这个方案。
方案2:选择欣世纪电子科技公司的DM430-L单片机,具有高性价比的MSP430 单片机最小系统板,,使用非常简便,所有IO 端口都用插针引出,并标注管脚号, 12864 液晶接口,DM430-L 系统板核心芯片采用MSP430F149,支持3.3V 供电通过板载的AMS1117-3.3 稳压芯片为核心单片机提供3.3V 电源。
考虑题目要求低功耗及液晶显示,我们选择方案2。
1.2声音起始发声模块采用蜂鸣器作为发声装置,为了使声音更响亮,我们应用了msp430g2单片机。
声音定位系统方案报告
声音定位系统方案报告摘要本文旨在提出一种声音定位系统的方案,该方案基于声音信号的传播速度和多麦克风阵列技术,可以准确地定位声源的位置。
本方案通过对声音信号进行处理和分析,实现声音源定位的功能。
本文将详细介绍声音定位系统的原理和实现方案,并对其性能进行评估。
引言声音定位是指通过分析声音信号以确定声源的方位。
传统的声音定位方法主要依靠人类的听觉系统,但其精度有限且受环境的干扰较大。
近年来,随着声纳技术和信号处理技术的进步,声音定位系统越来越受到关注。
声音定位系统在许多领域有着广泛的应用。
例如,在安防领域,声音定位系统可以快速准确地定位犯罪嫌疑人的位置;在智能家居领域,声音定位系统可以帮助用户追踪遥控器或其他物品的位置。
此外,声音定位系统还可以在无人驾驶汽车、虚拟现实和增强现实等领域发挥重要作用。
声音定位系统的原理声音定位系统的核心原理是基于声音信号的传播速度和多麦克风阵列技术。
声音信号在空气中的传播速度约为343米/秒。
通过测量声音信号到达各个麦克风的时间差,可以确定声源相对于麦克风阵列的位置。
多麦克风阵列技术是实现声音定位系统的关键。
多麦克风阵列包含多个麦克风,以收集声音信号。
通过对多个麦克风收集到的声音信号进行处理和分析,可以计算出声源的方位信息。
声音定位系统的实现方案声音定位系统的实现方案包括硬件和软件两个方面。
硬件方面声音定位系统的硬件方面主要包括以下几个组成部分: - 麦克风阵列:多个麦克风组成的阵列,用于收集声音信号。
- 音频接口:将麦克风阵列收集到的声音信号转换成数字信号,并传输给计算机进行处理。
- 计算机:用于实时处理和分析声音信号,并计算声源的方位信息。
软件方面声音定位系统的软件方面主要包括以下几个模块: - 信号处理:对声音信号进行预处理,包括滤波、放大和降噪等。
- 时间差测量:通过测量声音信号到达各个麦克风的时间差,计算声源相对于麦克风阵列的位置。
- 方位计算:根据时间差和声音信号传播速度,计算声源的方位角和俯仰角。
基于无线网络的声定位技术研究的开题报告
基于无线网络的声定位技术研究的开题报告
一、选题背景和意义
随着无线通信技术的不断发展和广泛应用,基于无线网络的位置定
位技术已成为当前研究的焦点。
声音定位技术是一种基于声音的定位技术,对于许多传感器网络应用场景具有极大的应用潜力,如智能家居、
室内导航、安防监控等。
目前,基于声音的定位技术已经有了较为成熟
的研究成果,但是针对无线网络中的声音定位技术仍在研究之中。
因此,本文将研究基于无线网络的声定位技术,探究如何用声音实现在无线网
络中的定位。
二、研究内容和方法
将采用文献综述和实验分析的方法,研究基于无线网络的声音定位
技术,探究其原理和基本方法。
首先,将对声音定位技术的相关研究成
果进行综述,分析其特点和存在的问题,然后通过实验分析探究如何将
声音定位应用于无线网络中。
实验方法将基于声音数据采集和处理,利
用各种传感器收集实验数据并进行分析。
三、预期成果
本文将形成以下预期成果:
1. 基于文献综述和实验分析,探究基于无线网络的声音定位技术的
原理和方法。
2. 分析和评估不同的基于声音的定位算法,并进行对比实验。
3. 通过实验数据分析,探究在不同信道和环境下的声音定位精度和
稳定性。
四、研究的创新性和应用价值
本研究将首次详细探讨基于无线网络的声音定位技术,并进行实验
验证。
该研究成果将为无线传感器网络中的声音定位技术提供有益的参
考,改进传统基于定位的监测方法,推动智能家居、室内导航、安防监控等领域的发展。
水下失事声信标快速定位系统研制的开题报告
水下失事声信标快速定位系统研制的开题报告一、选题背景及意义随着船舶数量、种类和规模的不断增加,船舶事故频发,特别是水下失事事件的数量也逐年上升。
在这些水下失事事件中,如果没有及时找到失事船的位置,就会导致无法进行有效的救援和搜救工作,甚至可能导致人员和财产的严重损失。
因此,如何迅速、准确地找到失事船的位置,是保障人民生命财产安全的重要问题。
在目前技术水平下,水下失事声信标是有效的定位工具。
当船舶或潜水器发生故障或遇到灾难时,水下失事声信标会自动工作,发出声波信号,通过水下接收器对水下位置进行定位。
然而,当前的水下失事声信标破损率高、信号传输距离有限等问题,严重影响了定位的准确度和速度。
因此,研制一种水下失事声信标快速定位系统,有着极其重要的现实意义和应用价值。
其可以提高救援和搜救工作的反应速度,有效减少事故的损失;同时,它也能够为我国船舶事故应急管理系统提供有效的技术支持,为国家海洋战略的实施做出贡献。
二、研究内容和目标本课题的研究内容为研制一种水下失事声信标快速定位系统,其技术路线主要包含以下几个方面:1. 软硬件设计。
首先设计合适的信号发射源和接收设备,包括声波发射器、接收器、信号解调等组件,并将其与计算机、显示屏等硬件设备进行联通。
2. 信号传输和识别。
将发射器发射出的信号通过水下中继器传递到接收器,并将信号解调转换成数字信号,进而通过软件算法实现精准定位。
3. 定位算法实现。
本系统将采用多点定位的算法,即利用多个接收器接收信号并进行时间差计算,从而确定水下失事声信标的位置。
该研究计划在2年内完成其中关键技术研究和实验验证。
其主要技术目标包括:1. 快速响应和准确定位:系统需要在10分钟内对失事声信标进行定位,并保证定位的误差小于50米。
2. 大范围搜索:系统需在覆盖面积2平方千米之内进行搜索,并能够有效找到失事声信标的位置。
三、研究方法该课题的研究方法主要包括理论分析、实验验证和实际应用测试。
声音定位系统技术报告
声音定位系统摘要本设计是一种基于单片机的可移动声源定位系统的研究与实现。
采用c8051f330芯片为主体,搭建外围电路组成声响模块,产生500HZ,功耗不高于200MW的声音信号。
再通过FPGA 采集4个麦克接收的时间差,传到以c8050f020为主体的控制模块通过一定的算法计算,在128x64分辨率的液晶显示声响模块的坐标以及运动轨迹。
关键字:c8051f330;FPGA;c8050f020;声源定位;一、方案论证与比较1.1声响模块方案比较应要求:每按键一次发声一次,声音信号的基波频率为500Hz 左右,声音持续时间约为1s 。
要求声响模块采用3V 以下电池供电,功耗不大于200mW 。
分析知,为保证基波频率为500hz 左右,是以500hz 的矩形波为主的信号发送,功率要求不大于200mw ,那么应以低脉宽来达到此要求。
方案一:采用模拟器件搭建一个信号发生电路,如自激电路,与逻辑门电路配合,再经由三极管放大电路驱动扬声器发声。
人为通过纯电路产生某个可识别信号,电路构造复杂,在接收模块中又易受干扰,而且难度过大,在接收模块亦难识别。
方案二:采用c8051f330单片机发生符合要求的声音信号,再通过三极管驱动扬声器发声。
此方案灵活方便,电路和程序简单,权衡之下选择方案二作为声响模块设计方案。
1.2声音接收模块方案比较当声音信息通过空气向四周振动发送,利用麦克风对空气振动的敏感性,提出利用麦克风采集声音的方案。
方案一:设想声音在空气中传播时,距离声波越远接收到的信号也越小,通过麦克风放大电路检测信号大小来计算出点与声源的距离。
但实际操作中,由于距离与接收声强关系未知,准确度较低,不能准确定位。
方案二:将麦克风接收到的声音信号,通过lf353前置放大电路,带通滤波电路,再通过比较电路获得与声源模块相似的矩形波,再由信息处理模块。
该方案,电路简单,与所发送信息吻合性高,抗干扰性强,故选用。
二、声源定位分析计算给坐标纸四角的接收模块编号,左上:0,左下:1,右下:2,右上:3。
低功耗小型声源定位技术研究的开题报告
低功耗小型声源定位技术研究的开题报告开题报告一、选题背景随着智能家居、智能物联网等技术的不断发展,声源定位技术变得越来越重要。
声源定位技术可以在运动控制、安防监控、无人驾驶等领域中得到广泛应用。
目前,声源定位技术主要有两类:一类是利用麦克风阵列进行声源定位;另一类是利用超声波进行声源定位。
这两种技术都需要高功耗的处理器和大量的存储器,因此不能满足低功耗、小型化的应用需求。
针对这一问题,本课题选取了低功耗小型声源定位技术作为研究方向。
二、研究目的本课题的研究目的是设计低功耗小型声源定位系统,可以满足物联网智能家居等领域的需求。
具体包括以下几个方面:1. 设计一种低功耗的声源定位算法,尽可能地减少处理器的功耗。
2. 设计一种小型化的声源定位系统,使其适用于小型设备中。
3. 通过实验验证算法的准确性和可行性。
三、研究内容本课题的研究内容主要包括以下几个方面:1. 基于单个麦克风的声源定位算法。
2. 基于时延差的声源定位算法。
3. 基于迭代优化的声源定位算法。
4. 设计低功耗的处理器和存储器。
5. 设计小型化的声源定位系统。
6. 实验验证算法的准确性和可行性。
四、研究方法本课题采用以下研究方法:1. 基于MATLAB和C++进行算法仿真。
2. 利用PCB设计工具进行系统设计。
3. 基于Verilog HDL进行处理器设计。
4. 利用FPGA进行系统实现。
5. 通过实验验证算法的准确性和可行性。
五、预期结果本课题的预期结果包括以下几个方面:1. 提出一种低功耗小型的声源定位系统,并设计出相应的处理器和存储器。
2. 设计出一种低功耗的声源定位算法,并通过实验验证其准确性和可行性。
3. 实现一种小型化的声源定位系统,并进行实验验证。
4. 发表相关论文,掌握一定的实验技能与科研能力。
六、研究安排本课题的研究安排如下:第一年:1. 学习声源定位技术并熟悉相关领域的前沿研究成果。
2. 通过文献调研确定本课题的研究内容及方向,并初步掌握所需软件和硬件工具。
基于VoiceXML的语音位置服务的研究的开题报告
基于VoiceXML的语音位置服务的研究的开题报告一、选题背景在当前信息时代,位置服务成为了关注的热点。
基于地理位置敏感的应用层出不穷,如定位导航、地图查询、位置分享和推荐等等。
然而,对于一些特定群体,如有视力障碍的人士,使用基于地图的应用存在诸多困难。
为了提高对这一群体的服务质量,开发基于语音的位置服务成为了必然趋势。
二、研究意义基于VoiceXML是一种为电话网络开发语音应用程序的标准语言,它可以让人们通过语音与系统进行交互操作。
因此,基于VoiceXML的语音位置服务可以为有视力障碍人士提供更加人性化的服务。
该研究还可以为其他特殊人群提供帮助,比如老年人、文化程度低的人群,以及普通人群在驾驶或其他无法使用手机或地图的情境中。
三、研究内容本研究旨在利用VoiceXML和互联网技术,开发一款基于语音的位置服务应用。
具体来说,主要包括以下内容:1. 使用语音识别技术将用户的语音请求转换成文本形式;2. 利用语音合成技术将系统返回的信息转换成语音形式传递给用户;3. 将用户的位置请求与地图信息进行匹配,并返回所要查询的位置信息;4. 实现用户数据收集和处理,并对系统进行性能评估和优化。
四、研究方法本研究主要采用实验法、文献法和问卷调查法。
实验法用于测试语音识别、语音合成以及位置匹配等技术的性能。
文献法用于收集、整理和分析有关VoiceXML和位置服务的相关资料。
问卷调查法用于收集用户对语音位置服务的需求,帮助优化和改进系统的设计和开发。
五、预期成果预期成果是一款基于VoiceXML的语音位置服务应用,它可以为有视力障碍人士等特殊人群提供方便和实用的服务。
优化和改进的系统可以提高用户的满意度和使用率。
同时,本研究也可以为其他基于语音的应用程序提供参考和借鉴。
声源定位系统 开题报告
燕山大学本科毕业设计(论文)开题报告课题名称:声源定位系统学院(系):信息科学与工程学院年级专业: 12级电子信息工程学生姓名:***指导教师:练秋生教授完成日期: 2016/3/18一、综述本课题国内外研究动态,说明选题的依据和意义与许多技术一样,声源定位技术也是率先被应用于军事领域。
早在第一次世界大战期间,人们就开始利用火炮发射时的响声来测定敌方火炮的方位。
随着科学技术的飞速发展,人们对声源定位的需求也在日益提高,声源定位的测量范围与定位精度都有了很大程度的提高,其应用领域也随之扩展。
除了在军事领域继续大展身手以外,声源定位技术还被广泛应用于电视电话会议,工业降噪,安防系统,机器人听觉等领域。
二十世纪八十年代以来,声源定位技术逐渐成为一项研究热点,世界各国纷纷投入大量人力、物力从事这方面的研究,科研成果如雨后春笋,层出不穷[1]。
在硬件方面,麦克风阵列在声音采集领域中得到了广泛应用,通过处理采集到的阵列信号,人们可以提取目标声源的空间特征信息。
麦克风阵列是由多个麦克风构成的,有一定几何形状的阵列。
它可以同时采集空间中不同位置的声音信号具有很强的空间选择性,较强的干扰抑制能力,可以灵活地进行波束控制[2]。
在声源定位技术方面,国外的起步要早于国内,当时被广泛应用的领域是军事领域。
到目前,安装并正在使用声探测系统的国家有美国、以色列、日本和瑞典等等。
广泛应用的声探测系统有AEWS声探测预警系统生产于以色列拉斐而公司,Helisearch直升机声探测系统生产于瑞典,PALS定位系统生产于美国的ISC公司。
声探测技术的原理是通过微小基阵传声阵列被动的检测具有明显特征的声音信号的方位和距离。
而且,受基阵阵元间距严重的限制了小基阵探测的精度,为了能够自由改变阵元间距,采用了小型基阵,其精度高达1米数量级。
该技术的实现,使得单兵头盔式声测定位系统和车载声探测小基阵等在国外的军事领域中备受青睐[3]。
国内对这方面的研究起步较晚,理论研究与实际应用都还比较落后。
声源定位算法研究及实现的开题报告
声源定位算法研究及实现的开题报告1. 研究背景声源定位是信号处理和机器听觉领域的重要研究方向,应用范围涉及语音识别、智能交互、声纹识别等多个领域,具有广泛的实际应用价值。
目前,声源定位算法的研究主要分为基于时间差、基于声音共振和基于机器学习的方法。
其中,基于时间差的算法是最常见的一种方法,主要是利用多个麦克风接收声音信号的到达时间差异来计算声源位置。
2. 研究目标本研究旨在通过对常见的声源定位算法进行分析、比较,探究其优缺点、适用场景以及改进方向,进一步提高声源定位算法的准确度和可靠性。
具体目标如下:(1)对常见的声源定位算法进行系统学习和深入研究;(2)针对不同场景和应用需求,选择适合的声源定位算法进行实验验证;(3)对不同算法的优缺点进行对比分析,探究声源定位算法的改进方向;(4)实现一种高效、准确的声源定位算法,提高其实用性和实际应用价值。
3. 研究内容和方法(1)研究内容1)常见的声源定位算法研究及分析;2)不同场景下声源定位算法的应用研究;3)声源定位算法的改进方向与实现策略研究。
(2)研究方法1)文献资料查阅和系统学习;2)理论模型建立和仿真模拟;3)实验设计和数据处理分析。
4. 研究进度计划(1)文献综述和学习:2个月;(2)声源定位算法模型建立和仿真模拟:4个月;(3)实验设计和数据处理分析:2个月;(4)论文撰写和修改:2个月。
5. 研究意义和预期成果(1)研究意义本研究将对常见的声源定位算法进行深入研究和探究,挖掘其内在规律和优缺点,为声学信号处理、机器学习等领域的研究提供有价值的参考;同时,研究成果也将为声源定位算法的改进和实践应用提供理论和技术支持。
(2)预期成果本研究预期达到以下成果:1)对常见的声源定位算法进行比较分析,探究其优缺点、适用场景以及改进方向;2)针对不同场景和应用需求,选择适合的声源定位算法进行实验验证;3)实现一种高效、准确的声源定位算法,提高其实用性和实际应用价值。
基于声源定位的视频监控系统设计与实现的开题报告
基于声源定位的视频监控系统设计与实现的开题报告一、选题背景及意义近年来,视频监控系统已经成为了城市安全等领域中非常重要的一项技术手段,通过视频监控系统,我们可以实时了解到某个区域的监控情况,从而对可能发生的安全隐患及时进行预警和处理。
但是,传统的视频监控系统的监控范围和视野有限,很难进行全方位的监控,特别是在室内环境中,由于房间内的家具、墙面、天花板等因素的干扰,监控画面的质量大大受到了限制,很难满足人们的监控需求。
针对上述问题,本文提出了基于声源定位的视频监控系统设计与实现。
通过采用声源定位技术,可以获取到声音信号传播的路径,从而实现对声源位置的精确定位,并借助于定位得到的声源位置来控制监控摄像头的方向,从而达到全方位的监控。
二、研究内容及方法1、研究内容基于声源定位的视频监控系统设计与实现,主要涉及以下研究内容:(1)声源定位技术的研究:包括声音信号采集、信号处理、特征提取和分类识别等步骤。
(2)监控摄像头控制技术的研究:通过控制监控摄像头的方向,实现对声源位置的全方位监控。
(3)系统集成与优化:将声源定位技术和监控摄像头控制技术整合起来,构建出一套可靠稳定、操作简便的声源定位视频监控系统。
2、研究方法本文采用实验室实验的方式进行研究,主要包括以下几个步骤:(1)声音信号采集:通过高灵敏度的麦克风对声音信号进行采集。
(2)信号处理和特征提取:对采集到的声音信号进行处理,提取出特征参数。
(3)声源定位:通过对特征参数进行分类识别,确定声源位置。
(4)监控摄像头控制技术:通过确定声源位置,控制监控摄像头的方向实现全方位监控。
(5)系统集成与优化:将声源定位技术和监控摄像头控制技术整合在一起,构建出一套可靠稳定、操作简便的声源定位视频监控系统。
三、预期研究成果预期研究成果为一套基于声源定位的视频监控系统,该系统具有以下特点:(1)能够实现对声源位置的全方位监控,不受环境干扰的影响。
(2)系统操作简单方便,适用于各种室内场景下的视频监控。
基于DSP的实时声源定位及人脸检测系统的开题报告
基于DSP的实时声源定位及人脸检测系统的开题报告一、选题背景及意义随着智能家居、智能手机等产品的不断普及,人们对于声音处理和人脸检测等技术的要求也越来越高。
而基于DSP的实时声源定位及人脸检测系统,能够实现对于声音和人脸的实时处理和定位,为实现智能家居和智能手机等应用提供技术支持。
因此,开发基于DSP的实时声源定位及人脸检测系统具有深远意义和实际应用价值。
二、研究内容和方案本项目主要研究基于DSP的实时声源定位及人脸检测系统,主要包括以下研究内容和方案:1. 硬件设计:采用高性能的DSP芯片作为系统的核心,并配合相关模块实现声音和人脸的采集、处理和定位。
2. 声源定位算法:通过声音信号的采集、声源信号的分离、方向寻找等步骤来实现声源的定位,并采用合理的算法提高定位的准确度。
3. 人脸检测算法:通过图像采集和处理、特征提取和匹配等步骤来实现人脸的检测和识别,并选取适合实时处理的算法提高检测的准确度和速度。
4. 系统软件设计:设计相应的软件实现系统的控制和交互,实现用户与系统的信息输入、显示和反馈。
三、预期成果1. 实现基于DSP的实时声源定位及人脸检测系统的设计和开发。
2. 实现声源定位和人脸检测算法的优化和提高。
3. 实现系统的实时处理和反馈。
四、研究难点1. 声源定位算法的精确定位和实时性的优化。
2. 人脸检测算法的检测准确度和速度的提高。
3. 系统的硬件和软件的设计和开发难度。
五、研究计划1. 系统需求分析和设计(2周)。
2. 硬件和软件的实现和调试(6周)。
3. 算法优化和定位准确度的提高(4周)。
4. 系统的综合测试和实验验证(4周)。
六、研究经费和条件本项目需要使用到DSP芯片、传感器、图像采集设备等硬件设备,以及开发DSP程序、算法程序等软件设备。
研究经费需要20万元以上,并需要配备必要的实验室设备和技术人员。
声源定位系统-开题报告
燕山大学本科毕业设计(论文)开题报告课题名称:声源定位系统学院(系):信息科学与工程学院年级专业: 12级电子信息工程学生:坤朋指导教师:练秋生教授完成日期: 2016/3/18一、综述本课题国外研究动态,说明选题的依据和意义与许多技术一样,声源定位技术也是率先被应用于军事领域。
早在第一次世界大战期间,人们就开始利用火炮发射时的响声来测定敌方火炮的方位。
随着科学技术的飞速发展,人们对声源定位的需求也在日益提高,声源定位的测量围与定位精度都有了很大程度的提高,其应用领域也随之扩展。
除了在军事领域继续大展身手以外,声源定位技术还被广泛应用于电视会议,工业降噪,安防系统,机器人听觉等领域。
二十世纪八十年代以来,声源定位技术逐渐成为一项研究热点,世界各国纷纷投入大量人力、物力从事这方面的研究,科研成果如雨后春笋,层出不穷[1]。
在硬件方面,麦克风阵列在声音采集领域中得到了广泛应用,通过处理采集到的阵列信号,人们可以提取目标声源的空间特征信息。
麦克风阵列是由多个麦克风构成的,有一定几何形状的阵列。
它可以同时采集空间中不同位置的声音信号具有很强的空间选择性,较强的干扰抑制能力,可以灵活地进行波束控制[2]。
在声源定位技术方面,国外的起步要早于国,当时被广泛应用的领域是军事领域。
到目前,安装并正在使用声探测系统的国家有美国、以色列、日本和瑞典等等。
广泛应用的声探测系统有AEWS声探测预警系统生产于以色列拉斐而公司,Helisearch直升机声探测系统生产于瑞典,PALS定位系统生产于美国的ISC公司。
声探测技术的原理是通过微小基阵传声阵列被动的检测具有明显特征的声音信号的方位和距离。
而且,受基阵阵元间距严重的限制了小基阵探测的精度,为了能够自由改变阵元间距,采用了小型基阵,其精度高达1米数量级。
该技术的实现,使得单兵头盔式声测定位系统和车载声探测小基阵等在国外的军事领域中备受青睐[3]。
国对这方面的研究起步较晚,理论研究与实际应用都还比较落后。
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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,更好地为耳障患者服务等[5]。
声音是人类常用的工具,是传递和获取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,就可以判断出物体的方位[6]。
现在,人类已经进入信息化时代,声源定位技术的研究,使人们能更加有效地产生、获取和应用处理声音信息,这对于当今社会的发展具有十分重要的意义。
二、课题研究的主要任务和预期目标1.主要任务及要求声音定位技术研究涉及声学、信号检测、数字信号处理、电子学、软件设计等诸多技术领域,在诸多军用和民用西东中具有极其重要的意义,对军事系统中,它有助于武器的精确打击,为最终摧毁对方提供有力保证;就民用系统来说,可以为目标提供可靠的服务,起到安全保障作用。
声源定位技术具有被动探测方式、不受通讯条件干扰、可全天候工作的特点,但因为声源定位环境的复杂性,再加之信号采集过程中不可避免的给语音信号掺进了各种噪声干扰,都是的定位问题成为了一个极具挑战性的研究课题。
实现声源定位系统的硬件设计及相关软件程序设计[7]。
2.预期目标1.系统设计原理说明及实现方案论证;2.硬件电路原理图;3.软件程序流程图;4.部分程序三、设计方案1.设计思想基于麦克风阵列的定位问题简而言之就是利用一组按一定几何位置摆放的麦克定出声源的空间位置。
基于麦克风阵列的声源定位方法大体上可分为三类:(a)基于最大输出功率的可控波束形成技术。
该方法对麦克风阵列接收到的语音信号进行滤波、加权求和,然后直接控制麦克风指向使波束有最大输出功率的方向;(b)基于高分辨率谱估计的定向技术。
该方法利用求解麦克信号间的相关矩阵来定出方向角,从而进一步定出声源位置;(c)基于到达时间差((TD OA)技术。
该方法首先求出声音到达不同位置麦克的时间差,再利用该时间差求得声音到达不同位置麦克的距离差,最后用搜索或几何知识确定声源位置[8]。
(1)系统框图采用4个麦克风组成的阵列经过放大滤波后进行A/D 采样,然后由单片机完成数据计算送给LED 显示声源位置。
图1总体系统框图根据图1所示的系统,利用估计的时延值来确定声源的方位。
定位的方法主要分为两大类,即几何定位法和目标函数空间搜索定位法[9]。
2.方案论证2.1 方案一:平面四元阵算法原理[10]基于时延的几何定位方法,是利用传声器阵列各个阵元上接收同一个声源信号的时间差(时延)[11],以及几何关系来求出声源的方位信息。
此方法所需阵元个数较少,较适合于视频会议等场合的使用[10]。
为了测出三维空间目标的俯仰角、方位角和距离,需要有三个独立的时延量,所以至少需要四个传声器,如图1给出了一种平面四元十字阵的几何模型:图2平面四元十字阵定位原理图如图2四个麦克风阵元的坐标分别为M1(d /2,0,0),M2(0,d /2,0),M3(-d /2,0,0),M4(0,-d/2,0),声源S 的坐标为(x ,y, z),声源到坐标原点的距离为r ,俯仰角为θ,方位角为,d 为阵元间距。
假设r>>d ,则可假设基阵接收的信号为平面波。
设相对于M1,声源到达阵元M2,M3,M4的时延,分别为τ21τ31τ41,声源到M2,M3,M4与到M1的声程差分别为d21,d31,d41[11]。
通过推到可得到声源S 关于(x ,y ,r 1)的空间坐标:⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧---+=-+-=+=)412131(223124122112221241)2141(1222313112d d d d d d r d d d d d r y d d d r x (1-1)设c 为声速,声程差表示为:(1-2)2.2 方案二:直线型麦克风阵列⎪⎩⎪⎨⎧===c c c 414131312121τττd d d麦克风和声源的坐标位置如图3所示:图3声源和麦克风的坐标位置在方案[12]中提到:假设第i 对麦克风A 和B 连线的中点为原点,它们的连线为X 轴,声源到这两个麦克风间的时间差是τi 。
用矢量m i1和m i2表示这两个麦克风的矢量位置,用矢量r s 表示声源的矢量位置,则声源S 应该满足矢量方程:i i i s i s d c m r m r ==---*21τ (1-3) 其中c 为声速,d i 表示声程差。
由双曲面的定义可得,满足该方程的声源S必落在以m i1和m i2为焦点的双曲面上。
由于声源s(r,θ,φ)是极坐标形式,所以符合方程的s 有无数个。
所以当己知麦克风之间的距离d i 和声源到两麦克风之间的时间延迟τi ,就能近似求得声源相对两麦克风连线中心的方位角θ。
而多个麦克风对求得的方位角的交点就是声源位置[13]。
2.3 方案三:球型插值法球型插值法(Spherical Interpolation ,SI)是一种典型的闭式定位法,根据多个麦克风相对参考麦克风的时延估计和各麦克风的矢量位置得到一个误差方程组,并求其最小二乘解[14]。
假设声源位置矢量用s 表示,有N+1个麦克风,不失一般性地,设参考麦克风位于坐标原点,其位置矢量用M 0表示,其它N 个麦克风位置矢量用m 1表示,i∈[1,N],各麦克风与参考麦克风的声程差用d i 表示,i ∈[1,N]。
图4描述了球型插值法麦克风对和声源之间的几何关系[15]。
图4球型插值法麦克风对和声源之间的几何关系利用公式3-1i i i s i s d c m r m r ==---*21τ (1-4)以及麦克风的空间关系,得到声源位置S 为:⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛---=a b ac b d S S W w 4212*δ (1-5) 3.方案选择方案二中采用直线型的麦克风阵列,当己知麦克风之间的距离d i 和声源到两麦克风之间的时间延迟τi ,就能近似求得声源相对两麦克风连线中心的方位角θ[16]。
而多个麦克风对求得的方位角的交点就是声源位置,当用两个麦克风时,符合条件的S 在以m i1,m i2为焦点的锥面上,当用到多对麦克风时,计算数据比较多,不便于计算[17]。
在方案三中,采用多个麦克风组成的阵列,在最后的数据处理中还加入了最小二乘法的计算,而要在单片机中实现最小二乘的计算是相当繁琐的[18~19],不适合在本次设计中采用。
方案一平面四元阵算法原理简单,通过解方程组可以很好的实现对空间声源的定位,而在数据处理时,只需要利用单片机解3个方程就得出S的正确坐标[20],故而选择其作为本次设计的方案。
四、课题进度安排1、第一、二周研究并分析毕业设计题目:声源定位系统的设计,查找与声源定位相关的基础理论知识和参考文献资料。
2、第三、四周分析完善声源定位系统的设计方案,并撰写开题报告。
3、第五、六周分析完善系统设计方案,对核心器件进行选型,了解器件的使用手册。
4、第七~九周声源定位系统的完善设计,熟悉器件的使用手册,学习protel99se应用软件、利用protel99se应用软件绘制系统的电路原理图,完善并分析电路设计原理。
5、第十、十一周绘制电路设计的pcb板图,学习proteus仿真软件。
6、第十二、十四周搭建实验平台,进行硬件电路调试或进行软件仿真。
7、第十五、十六周整理毕业设计资料,撰写论文。
8、第十七、十八周完善、修改论文,准备答辩。
参考文献:[1]邵怀宗,林静然,彭启琼,居太亮.基于麦克风阵列的声源定位研究.云南民族大学学报,2004/4,Vol.13,No.4[2]李文, 夏秀渝, 何培宇, 李源.基于麦克风阵列的近场声源定位.四川大学学报(自然科学版),2008 年4 月,第45 卷第2 期[3]王想实,韩春林.基于方向正交小波基的声源定位.电子工程师,第32卷第8期2006年8月[4]严素清,黄冰.传声器阵列的声源定位研究.扬声器与传声器,2004,12:27~30[5]居太亮,彭启琮,邵怀宗.基于麦克风阵列的近场声源定位子阵算法研究.电子测量与仪器学报,第20卷第5期[6]张莉,吕明.基于特征分解的一步最小二乘声源定位算法.电声技术2007年第31 卷第5 期[7]林积微,欧阳清,李辉.一种平面传声器阵列在声源定位中的研究.电声技术2007年第31 卷第12 期[8] 林志斌,徐柏龄.基于传声器阵列的声源定位.扬声器与传声器,2004,5,18~22[9] 崔玮玮,曹志刚,魏建强,声源定位中的时延估计技术.数据采集与处理,2007,22(1):91~98[10]陆晓燕.基于麦克风阵列实现声源定位.硕士学位论文,大连理工大学,2003[11]马雯,黄建国.LMS自适应时延估计法在被动定位系统中的应用研究.船舶工程2000,6:50~53[12]吴佳栋,陈光治.语音信号去混响原理与技术.语音技术,2006,63(5):63~67[13]朱广信,陈彪,金蓉.基于传声器阵列的声源定位.电声技术2003年01期[14]陈可,汪增福.基于声压幅度比的声源定位.计算机仿真,2004,11:85~88[15] 张成锁,范逍遥,肖熙.基于敏感度分析的近场声源定位.电声技术,2007年第31 卷第4 期。