基于蝙蝠的雙耳定位模型的研究.pdf

1、大自然是人類最好的老師,科學(xué)家們利用聲波來(lái)定位導(dǎo)航只有短短不到一百年的時(shí)間,而自然界中的蝙蝠在人類文明之前,就進(jìn)化產(chǎn)生了一種利用超聲進(jìn)行定位以及導(dǎo)航的本領(lǐng)。它們利用自己的聲納系統(tǒng)通過(guò)對(duì)聲波進(jìn)行分析處理,來(lái)達(dá)到對(duì)自身的導(dǎo)航和對(duì)獵物的定位。本文主要通過(guò)模仿蝙蝠的雙耳定位機(jī)制,并與麥克風(fēng)陣列算法相結(jié)合,設(shè)計(jì)完成了雙耳式被動(dòng)聲定位系統(tǒng)和單嘴雙耳式主動(dòng)聲定位系統(tǒng)。
　　首先,本文介紹和分析了GCC時(shí)延估計(jì)方法、LMS時(shí)延估計(jì)方法和MUSIC

2、算法,并對(duì)各種算法進(jìn)行了仿真測(cè)試,得到了各種算法在噪聲環(huán)境下的估計(jì)性能。另外本文還分析了蝙蝠雙耳模型在應(yīng)用子空間類算法時(shí)與空間采樣定理的沖突,通過(guò)模仿蝙蝠調(diào)節(jié)雙耳的耳廓和使用寬帶調(diào)頻信號(hào)輔助定位的方法,引入了調(diào)節(jié)陣元間距和使用寬帶調(diào)頻信號(hào)的方法來(lái)去除空間采樣定理的影響,并通過(guò)數(shù)學(xué)推導(dǎo)給出了陣元間距調(diào)節(jié)量和頻率調(diào)節(jié)量的限制條件。
　　其次,本文還結(jié)合STM32核心板和MEMS麥克風(fēng)設(shè)計(jì)了一套雙路高速連續(xù)音頻采樣設(shè)備,為聲源定位系統(tǒng)的

3、驗(yàn)證搭建了軟硬件環(huán)境。該設(shè)備在采樣精度為12位的情況下,可以滿足400KHz的雙路同步AD采樣的存儲(chǔ)速度要求。在設(shè)計(jì)中為了配合高速連續(xù)AD采樣,采用了SDIO接口和乒乓緩沖機(jī)制來(lái)保存音頻信號(hào)。并且移植了當(dāng)下流行的嵌入式FatFs文件系統(tǒng),簡(jiǎn)化了采集信號(hào)的流程。該套系統(tǒng)使用到的接口有ADC、TIMER、SDIO、DMA以及FatFs,可以為低成本小型化連續(xù)音頻采集系統(tǒng)提供一定的借鑒意義。
　　最后,本文結(jié)合前文搭建的硬件環(huán)境,做了大