一种基于方向小波的快速声源精准定位器的制造方法
【专利摘要】本实用新型一种基于方向小波的快速声源精准定位器涉及的是一种声源定位装置，尤其是一种根据声源场的方向定位以及判断位置距离的装置，适用于军用和民用。包括壳体和电路板，电路板安装在壳体内，在电路板上设有定位电路，所述定位电路包括依次相连的终端收集模块、声源放大器模块、采集保持器模块、语音定位处理模块和液晶终端模块；在壳体上设有液晶显示屏；终端收集模块采集声音信号送入声源放大器模块，声源放大器模块将所述声音信号放大后送入采集保持器模块；采集保持器模块进行各个通道的语音信息同步采样，将采样信息传送到语音定位处理模块；语音定位处理模块将定位结果输出到液晶终端模块，由液晶终端模块显示定位结果。
【专利说明】
一种基于方向小波的快速声源精准定位器
技术领域
[0001]本实用新型一种基于方向小波的快速声源精准定位器涉及的是一种声源定位装置，尤其是一种根据声源场的方向定位以及判断位置距离的装置，适用于军用和民用。
【背景技术】
[0002]目前市面上的声源定位装置主要分为两类，一是采用被动式原理，使用电子类技术应用有源设备如激光，雷达等进行目标声源定位，其缺点是由于采用大功率信号接收传感器，不利于自身的隐蔽，容易暴露自身位置信息;二是采用主动式麦克风阵列技术的定位处理系统，主要弊端是所涉及的算法复杂，不适合实时定位背景下的应用。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是针对上述不足之处提供一种基于方向小波的快速声源精准定位器，可以快速精确地定位声源信号的位置。
[0004]本实用新型是采取以下技术方案实现的:
[0005]—种基于方向小波的快速声源精准定位器包括壳体和电路板，电路板安装在壳体内，在电路板上设有定位电路，所述定位电路包括依次相连的终端收集模块、声源放大器模块、采集保持器模块、语音定位处理模块和液晶终端模块;在壳体上设有液晶显示屏；
[0006]终端收集模块采集声音信号送入声源放大器模块，声源放大器模块将所述声音信号放大后送入采集保持器模块;采集保持器模块进行各个通道的语音信息同步采样，将采样信息传送到语音定位处理模块;语音定位处理模块将定位结果输出到液晶终端模块，由液晶终端模块显示定位结果。
[0007]所述终端收集模块采用麦克风十字阵列，即将麦克风作为前端声源收集部件，麦克风的排列结构使用十字阵拓扑结构，将两个一维的垂直麦克风序列交叉排列而成，通过设置麦克风序列之间的空间参数即阵元距离、麦克风序列的个数以及麦克风序列的几何布局等?目息，进一步提尚声源的接收效果。
[0008]所述声源放大器模块采用音频放大器。
[0009]所述采集保持器模块采用模拟信号存储器，具有采样和保持功能。
[0010]所述语音定位处理模块包括运算及处理芯片、扩展存储器和快速存储器FLASH;运算及处理芯片用于运算和处理送来的数据信息，扩展存储器用于存储数据采集模块处理后的数据;快速存储器FLASH中固化快速方向小波声源定位算法;语音定位处理模块通过具有良好局部性质、任意阶光滑的周期基插值方向小波进行声源定位，依据声源的强弱选择相应阶数的周期基插值小波来分析，这为分析声源定位带来很大的灵活度；同时，运用快速离散正交小波变换，算法效率显著提高，可快速及时反馈声源位置信息。该模块最后将定位结果输出到终端。
[0011 ]所述扩展存储器采用静态随机存储器SRAM。
[0012]所述运算及处理芯片采用市售的TMS320VC5402芯片。
[0013]所述麦克风采用市售的DG06050⑶-P的麦克风，灵敏度高。
[0014]所述液晶终端模块具有单片机、控制器和液晶控制终端，单片机分别与控制器以及液晶控制终端相联，控制器发送控制信号到单片机，单片机将输出信号传送到液晶控制终端进行显示。
[0015]本实用新型基于方向小波的快速声源精准定位器根据前端麦克风阵列采集信号后，采用声源放大器模块对信号进行适当的放大后送入采集保持器模块，由采集保持器模块控制信号的同步采样如采样通道数，采样率以及时间等，最后通过语音定位处理模块即快速方向小波变换器计算出声源目标的准确位置。
[0016]本实用新型定位器稳定性好，定位精准实时的特点，同时体积小、便于携带、耗电省等优势。在军用系统中，可以准确判断出敌方位置，进行精准打击。在民用系统中，可以追踪自己感兴趣的声源目标位置。
【附图说明】
[0017]以下将结合附图对本实用新型作进一步说明:
[0018]图1是本实用新型的结构原理框图；
[0019]图2是本实用新型的声源放大器模块电路原理图；
[0020]图3是本实用新型的采集保持器模块的芯片在电路中的连接图。
【具体实施方式】
[0021]参照附图1，本实用新型一种基于方向小波的快速声源精准定位器包括壳体和电路板，电路板安装在壳体内，在电路板上设有定位电路，所述定位电路包括依次相连的终端收集模块、声源放大器模块、采集保持器模块、语音定位处理模块和液晶终端模块;在壳体上设有液晶显不屏；
[0022]终端收集模块采集声音信号送入声源放大器模块，声源放大器模块将所述声音信号放大后送入采集保持器模块;采集保持器模块进行各个通道的语音信息同步采样，将采样信息传送到语音定位处理模块;语音定位处理模块将定位结果输出到液晶终端模块，由液晶终端模块将定位结果送到液晶显示屏和显示终端显示。
[0023]所述终端收集模块采用麦克风十字阵列，即将麦克风作为前端声源收集部件，麦克风的排列结构使用十字阵拓扑结构，将两个一维的垂直麦克风序列交叉排列而成，通过设置麦克风序列之间的空间参数即阵元距离、麦克风序列的个数以及麦克风序列的几何布局等?目息，进一步提尚声源的接收效果。
[0024]所述声源放大器模块采用音频放大器。
[0025]所述采集保持器模块采用模拟信号存储器，具有采样和保持功能。
[0026]所述语音定位处理模块包括运算及处理芯片、扩展存储器和快速存储器FLASH;运算及处理芯片用于运算和处理送来的数据信息，扩展存储器用于存储数据采集模块处理后的数据;快速存储器FLASH中固化快速方向小波声源定位算法;语音定位处理模块通过具有良好局部性质、任意阶光滑的周期基插值方向小波进行声源定位，依据声源的强弱选择相应阶数的周期基插值小波来分析，这为分析声源定位带来很大的灵活度；同时，运用快速离散正交小波变换，算法效率显著提高，可快速及时反馈声源位置信息。该模块最后将定位结果输出到终端。
[0027]所述扩展存储器采用静态随机存储器SRAM。
[0028]所述运算及处理芯片采用市售的TMS320VC5402芯片。
[0029]所述麦克风采用市售的DG06050CD-P的麦克风。
[0030]所述液晶终端模块具有单片机、控制器和液晶控制终端，单片机分别与控制器以及液晶控制终端相联，控制器发送控制信号到单片机，单片机将输出信号传送到液晶控制终端进行显示。
[0031]参照附图2，本实用新型实施例中声源放大器模块的放大器采用美国NS公司通用运算放大电路LM3886，该放大器输出功率达到68%，失真度小于0.03%，完全满足声源定位对带宽和增益的要求；同时级联放大技术可以灵活地控制放大的比率和偏置电压，使得放大后的电信号满足后续采集器的需求。
[0032]参照附图3，本实用新型实施例中采集保持器模块的采集保持器采用LF398芯片，保持各个通道的同步采样;LF398仅需要一个保持电容就可以完整的采样功能，按照0.1%的采样周期，可以保证I OOKHz频率，具有较好的适应性。
[0033]语音定位处理模块的语音定位处理的核心采用TMS320VC5402芯片，具体结构如图1所示，其中扩展存储器的SRAM用于存储数据采集模块处理后的数据，FLASH中固化快速方向小波声源定位算法，该模块应用具有良好局部性质、任意阶光滑的周期基插值方向小波进行声源定位，依据声源的强弱选择相应阶数的周期基插值小波来分析，这为分析声源定位带来很大的灵活度；同时，因运用快速离散正交小波变换，算法效率显著提高，可快速及时反馈声源位置信息。该模块最后将定位结果输出到液晶终端。
[0034]液晶终端模块的操作平台具有较好的人机界面，对整个操作提供一个较好的操作平台；对定位结果可以实时输出，清晰直观观察目标的位置变化。
[0035]综上所述，本实用新型采用麦克风十字阵列的拓扑结构，对声源的距离、时延以及空间信息都有较好的接收效果;声源放大器模块是一种信噪比较高的放大器，同时兼顾信号带宽的要求，保证放大器具有足够宽的线性区域;终端收集模块提供多种方式采集语音信号，可以通过麦克风阵列对声音进行采集并自动存储，也可以直接用USB接口直接传输现有的语音信息。分离后的语音信息通过播放器输出；采用具备较好语音处理的运算及处理芯片TMS320VC5402芯片，作为DSP算法处理核心部件，有对应的存储区，存放数据段和代码段，代码是基于方向小波的声源定位的快速算法而成，速度快，稳定性好;提供交互式终端控制，可以通过快捷控制器将声源定位结果动态显示在液晶终端，同时，可以实时以曲线图的形式动态显示目标声源的方向和位置信息；体积小，便于携带，可广泛应用于目标跟踪、助听等领域。
【主权项】
1.一种基于方向小波的快速声源精准定位器，其特征在于:包括壳体和电路板，电路板安装在壳体内，在电路板上设有定位电路，所述定位电路包括依次相连的终端收集模块、声源放大器模块、采集保持器模块、语音定位处理模块和液晶终端模块;在壳体上设有液晶显示屏； 终端收集模块采集声音信号送入声源放大器模块，声源放大器模块将所述声音信号放大后送入采集保持器模块;采集保持器模块进行各个通道的语音信息同步采样，将采样信息传送到语音定位处理模块;语音定位处理模块将定位结果输出到液晶终端模块，由液晶终端模块显示定位结果。2.根据权利要求1所述的基于方向小波的快速声源精准定位器，其特征在于:所述终端收集模块采用麦克风十字阵列，即将麦克风作为前端声源收集部件，麦克风的排列结构使用十字阵拓扑结构，将两个一维的垂直麦克风序列交叉排列而成，通过设置麦克风序列之间的空间参数即阵元距离、麦克风序列的个数以及麦克风序列的几何布局信息，进一步提高声源的接收效果。3.根据权利要求1所述的基于方向小波的快速声源精准定位器，其特征在于:所述声源放大器模块采用音频放大器。4.根据权利要求1所述的基于方向小波的快速声源精准定位器，其特征在于:所述采集保持器模块采用模拟信号存储器，具有采样和保持功能。5.根据权利要求1所述的基于方向小波的快速声源精准定位器，其特征在于:所述语音定位处理模块包括运算及处理芯片、扩展存储器和快速存储器FLASH;运算及处理芯片用于运算和处理送来的数据信息，扩展存储器用于存储数据采集模块处理后的数据;快速存储器FLASH中固化快速方向小波声源定位算法。6.根据权利要求5所述的基于方向小波的快速声源精准定位器，其特征在于:所述扩展存储器采用静态随机存储器SRAM。7.根据权利要求5所述的基于方向小波的快速声源精准定位器，其特征在于:所述运算及处理芯片采用TMS320VC5402芯片。8.根据权利要求2所述的基于方向小波的快速声源精准定位器，其特征在于:所述麦克风采用DG06050CD-P的麦克风。9.根据权利要求1所述的基于方向小波的快速声源精准定位器，其特征在于:所述液晶终端模块具有单片机、控制器和液晶控制终端，单片机分别与控制器以及液晶控制终端相联，控制器发送控制信号到单片机，单片机将输出信号传送到液晶控制终端进行显示。
【文档编号】G01S5/20GK205679759SQ201620503050
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月30日 公开号201620503050.6, CN 201620503050, CN 205679759 U, CN 205679759U, CN-U-205679759, CN201620503050, CN201620503050.6, CN205679759 U, CN205679759U
【发明人】王想实
【申请人】无锡职业技术学院