平面空间声音定位系统设计与实现_测控专业.doc

摘要:声音定位技术在军事探索、地震监测、多媒体通讯和机器人引导等高智能型社会中有着广泛的应用。本设计主要以STM32F103RB型ARM芯片为核心控制器，采用三路不同位置驻极体作为声波的检测传感器，通过前置放大、一阶阻容滤波和电压比较电路来调理信号，并基于到达时差法（TDOA）测得声波到达不同位置传感器的声波时间差， 利用“一字型”传感模型所推导的计算公式计算出声源的相对坐标，最后采用RS232串口通讯，将数据传送至上位机，界面上显示出声源的移动折线。通过36次定位测试，数据分析显示系统在500mm*350mm的坐标范围声音定位误差均在10cm以下。

关键词：声音定位  STM32F103RB  到达时差法

ABSTRACT:Sound localization technology in the military exploration, seismic monitoring, multimedia communications and high intelligent robot guidance has been widely used in society. This design mainly STM32F103RB type ARM chip as the core controller; adopt different positions electret as a three-way acoustic wave detection sensor, pre-amplifier, a first-order RC filter and a voltage comparator circuit for conditioning the signal, and is based on Time Difference of Arrival (TDOA) measured acoustic sound waves to reach a different position sensor time difference, and the use of "a font" sensor model derived formula to calculate the relative coordinates of the sound source, and finally using RS232 serial communication, data transmission will first bit machine, interface displays the movement of the sound source curve. Through 36 experiments test, The data show that the sound positioning errors in the system of coordinates in the range of 500mm * 350mm were less than 10cm.

Keywords: sounds localization;STM32F103RB; Time Difference of Arrival

　　　本设计是以驻极体（声音传感器）为传感器，自主设计制作的平面声音定位系统。在整个设计过程中，最主要的问题是如何将准确的时延信号采集进入微控制器。因为声音信号是以振动的方式传播能量，故驻极体通过采集振动信号来判断是否有声音，因为功放所发出的声音能量较低，在不同距离会有不同的接收情况，故传感器之间采集到的信号不是完全与功放发出声波相同，会丢失部分波形。因此，不能将所有的信号均采集处理，只能够通过判断第一次接收声波的时差。

　　　在设计之初，将系统当做是一个理想的采集系统，信号会完整的接收，故通过实践发现不能得到有效的测试值，故通过了多种方式修改设计。其中，最开始没有对信号检测完全吃透，认为是在检测电路的放大和隔直过程中将干扰引入，为电路加入了滤波电路和旁路充电电路，但是收效甚微。