声源定位及立体声的实现
研究表明，人耳对声源方向的定位主要是由于人体(头部、躯干以及耳廓等)对声波的散射作用，从而使得双耳接收到的声波信号产生差异，包括双耳声级差、双耳时间差。这些声波的双耳差异是声波信号本身(声源方向和声信号频率成分)以及人体物理参数(头部尺寸等)的函数。
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1声源定位机理
人类对声音的感觉除了声音的三要素：强度、音调和音色之外，还有声源的方向和距离信息，即声音
空间印象。下面就声源方向和距离信息的判断机理分别进行讨论。
1.1声源方向定位
研究表明，人耳对声源方向的定位主要是由于人体(头部、躯干以及耳廓等)对声波的散射作用，从而使得双耳接收到的声波信号产生差异，包括双耳声级差、双耳时间差。这些声波的双耳差异是声波信号本身(声源方向和声信号频率成分)以及人体物理参数(头部尺寸等)的函数。人类在成长发育过程中，通过对所在生活环境中声音方向的听觉感知，并结合视觉、触觉等其他知觉方式，对各种方向产生的声波双耳差异函数进行收集、反馈及印证，最终形成一个声音方向的数据库。进一步的研究表明这些声波双耳差异函数在不同频率范围时对方向的定位起不同作用。
1)在频率小于1.5 kHz时，由于声波波长比人头尺寸大，声波会绕过人头到达与声源异侧的耳朵，这时双耳时间差(相延时)是方向定位的主要因素，图1是双耳时间差和水平方向角的关系。
2)在频率1.5-4.0 kHz时，由于声波波长与人头尺寸相差较小，人头对声波的障碍逐渐起作用，双耳声级差和时间差(包络延时)共同对方向定位起作用。
3)在频率4~5 kHz时，此时声波波长比人头尺寸小，人头对声波的障碍起主导作用，双耳声级差是方向定位的主要因素。
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4)在空间中存在一些双耳时间差和声级差都相同的点的集合，因为该集合的空间表现为圆锥的底，所以称为“混乱锥”，如图2。对混乱锥的区分主要是利用耳壳对声波的散射所引起的梳状滤波效应，这种效应主要体现在频率为5-6 kHz的情况下，见图3，该效应还在中垂面的定位有重要的作用。
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5)听音过程中(特别是中低频情况下)，听者头部不自觉地微小转动所引起的双耳声级差和时间差的改变有助于区分前后镜像声源的位置。
由此可见，声波双耳差异函数并非方向定位的唯一依据，单耳信息如耳廓引起的声波散射和听音时头部的微小转动也为方向定位提供依据。
1.2声源距离定位
目前对声源距离的判断机理虽有不少研究，但其中大部分只是定性而非定量的研究，这与实际中入耳对声源距离的感知只是较模糊的远近概念而非精确的物理距离有关。现有的研究总结出声源距离感知的因素主要有：声源在人耳处产生的直达声响度以及环境提供的反射声，下面具体说明。
1)声源在人耳处产生的直达声响度与声压级成正比并受信号频谱影响，这种影响的规律见图4的等响曲线，反应了入耳对不同频率的响度灵敏度不同，中频灵敏度高，高频和低频灵敏度低。声源与人耳间的距离越近，其在人耳处产生的直达声压级越高，响度也越高，声源的空间印象也就越近。声源在人耳处产生的直达声压级与两者间的距离存在一个精确的数量关系，同一声源与人耳间的距离每增加一倍，直达声压级就减小6 dB，这个规律在立体声制作中经常应用到。另外，直达声的响度还受其频率成分的影响，主要表现为：声波在远距离传播时，由于空气吸收引起高频损失。这种损失是远距离声源判断的重要依据。
21环境的反射声包括早期反射声和混响声。这些反射声和直达声再加入时间因素，才能为距离判断提供依据。首先，在建筑声学设计时为观众席提供尽量多、尽量强的早期反射声，因为早期反射声会使得观众感觉声源变近了，这些早期反射声与直达声的时间间隔越短，感觉声源距离越近。第二，直达声与混响声的能量比值关系(直达混响比)会影响声源的感觉距离。在音乐厅中(近似扩散声场)，直达声随着听音者与声源的距离变小而变大，混响声不变，因此直达混响比变大，反之亦然。这个规律在HIFI音响中亦有应用，在HIFl的听音环境中少有做强吸声装修的听音室，音箱的摆放一般也是与墙有一定的距离，此时，由后墙提供的反射声有助于实现听音节目源的空间感。
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声音的距离判断除依据上述两个因素，在近距离判断中还受声波双耳差异函数信息影响。近距离声源判断的极限情况——耳语声，耳语声虽然响度不大，但仍会有声源就在耳边的感觉，这种现象除了与耳语声的低频缺失有关，还与耳语声的双耳声级差和双耳时间差同时达到了极大值有关。
2立体声技术
随着心理声学、信号处理和计算机技术的发展，人们能更好地利用声源定位的心理声学的规律进行立体声的声像定位。下面就立体声声像定位的实现进行讨论。
2.1声源方向的立体声实现
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在双通路立体声节目的录制中，声像定位信息的实现方法有以下三种：将单通路信号通过全景电位器(Pan-pot)人工产生;采用不同指向性的组合传声器拾音技术(如XY型、MS型等)得到;还可通过虚拟声技术实现。在拾音声场放置人工头，将传声器放置在人工头的耳朵处拾取声音信号得到立体声信息，或用单声道的声源信号与对应方向的人头相关脉冲响应(HRIR)进行卷积得到(在网络上有麻省理工学院基于KEMAR人工头测量的HRIR数据库;华南理工大学有针对中国人样本测量HRIR数据库)，上述方法可见图5。
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Pan-pot、XY型以及MS方法得到的录音信号，其对应的处理和重放技术是声级差型立体声。下面以双扬声器实验为例对其进行讨论，两个扬声器左、右对称布置在倾听者的前方(一般为@。=±300)，馈给两个扬声器的信号分别为L、R，利用下式就可以得到相应的声像方向0I:sin @1= o
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上式就是立体声技术中著名的正弦公式，只适用于低频情况(频率小于700 Hz)。从中可以看出只需改变左、右通路信号(L、R)的相对幅度比，就可以在前方产生不同方向的声像，但由于正弦公式只适用于低频情况，对于频率大于700 Hz的情况，上式需要乘以一个因子(约1.4)，但这也只是定性适应，对不同频谱的信号的定量结果不尽相同，因此声像定位会受到信号频谱的影响，对于宽频带信号会出现声像展宽、声像模糊等情况。若要产生扬声器界外立体声，要使其中一路信号反相，这样处理会使得声像自然度变差，同样也有声像展宽甚至难以定位的情况，利用正弦公式进行处理还会在非中心倾听位置产生声像漂移(向距离听音者近的扬声器漂移)的现象，所以只有两个通路的立体声存在着一定的缺陷。上述缺陷可通过增加立体声重放的独立通道数得到改进，如采用现在广泛使用的5.1或7.1环绕声系统，见图6和图7。尽管如此，通路数的增加并不能完全解决问题，有研究表明在采用5.1通路系统时，在侧向47。-90。的范围仍然存在着声像死区，而7.1通路系统所增加的扬声器是摆置在听音者后方，并不能有效地解决声像死区的缺陷。
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听觉传输技术(TrarisauraIX见图9)就是利用扬声器重放虚拟声，在左(右)耳处录制的信号如果直接送到左(右)通路的扬声器，会使得原来只给左(右)耳的信号也送到右(左)耳，这种现象称为串声(crosstalk),因此录音信号在送到扬声器之前，需要先进行串声消除处理。经过听觉传输技术后再通过传统的双通路扬声器系统重放，可比声级差型立体声更好地实现声音方向信息，在听音者前方半平面的信息可完全再现，而后半平面的方向信息的重放则仍有困难，但若是在伴随图像的听音时，由于视觉与听觉的联觉作用，后半平面的方向信息也可部分得到重放。听觉传输技术的另外一个优点是减少了各声像之间的掩蔽作用，使得听音时声像更为明晰。由于虚拟声只采用两个扬声器就较好地重放方向信息，因此其在多媒体、电子游戏以及虚拟现实中已得到广泛应用。但它并非就是完美的重放技术，串声消除处理相当于对原成大事必先善心，已欲达必先达人Great kindness is first ,to have Master
录音信号引入一个无限脉冲响应滤波器(IIR滤波器)，而nR滤波器的相位特性是非线性的，会使原录音信号产生相位畸变，这也是虚拟声在HIFI音响中应用较少的原因。中国目前对虚拟声重放技术研究取得较多成果，在《应用声学》2006年第1期发表的“虚拟声音色均衡信号处理方法的主客观分析”121文中提到的“功率均衡”方法就可以校正IIR滤波器产生的相位畸变。也许在不久的将来虚拟声也可以在l-nFI中广泛地使用。
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2.2声源距离信息的立体声实现
立体声中的声源距离信息一般被称为空间感。在1.2中提到的空间感因素有两个：直达声响度和环境反射声。其中直达声响度的大小变化引起声源的空间感印象在运动声源和乐队中不同位置乐器的录制中经常使用，如汽车行驶的声音，可通过现场录制实现，但在无法现场录制时，则可通过连续增大或减小声音幅度来实现，此时需注意的一点是还要对远处的声音进行高频衰减。另外，环境反射声特别是直达混响比在综艺节目和乐队的录制中常有应用，如主持人在讲话时，电视镜头一般取近、中景，此时在视觉上主持人是比较近的，对应的声音处理的直达混响比应该相应较大，而舞台音效和掌声出现一般会采用全景镜头，此时在视觉上比较远的，因此其声音处理的直达混响比就应该比较小。
3结论
声源的听觉定位机理是立体声制作的基础。听觉定位主要有两方面：方向和距离。两者的听觉机理并不一致，方向的判断依据主要是双耳信息如双耳声级差和双耳时间差，而距离判断则主要是根据单耳信息如直达声的响度和环境反射声。
尽管目前的各种立体声的重放系统都存在一定的缺陷，但是由于入耳听觉的分辨率在各个方位是不一致的，水平面的分辨率高于垂直面，前半平面高于后半面，正前方高于侧面，因此在实际的制作处理中，对不同方向的声音处理要求不一样，水平面前方的声像的方向和距离处理要求更为精细。在伴随图像的听音时，由于视觉与听觉的联觉作用，立体声重放处理的缺陷得到一定的改善。而目前基于视觉与听觉的联觉作用的心理研究和应用较少，该领域的进一步研究成果有利于减少伴随图像的立体声节目(AV节目)的信息容量并提高听音效果。而与距离判断相关的心理声学的进一步研究也有助于立体声节目声像距离的实现，而不只是定性地由录音师的习惯决定。
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基于FPGA的实时声源定位 李俊杰，何友，宋杰时间:2009年08月05日字体:大中小 关键词:FPGA声源定位时延估计 摘要：提出了利用2个麦克风基于FPGA的声源定位的方法。具体通过基于相位变换改进的互相关方法成功在低信噪比(10dB)的噪声环境下完成声源定位。利用同样的算法和硬件结构，可以在1片FPGA芯片上实现5组并行的时域处理的系统，而且每个麦克风的功耗只有77mW～108mW。 关键词：声源定位；时延估计；FPGA 实时声源定位在许多方面得到了应用，例如声音的识别和电话会议，可以利用阵列麦克风来实现对多个声源信号的获取和并行处理[1-3]。由于处理多路语音信号需要多个处理器，使得其实现费用昂贵，即便是使用DSP，系统也会带来很大的功耗，因而限制了其在许多实际中的应用。例如Brown大学发展的大规模麦克阵列系统利用多个DSP处理器和缓冲器来实现声源的定位，每个麦克的功耗达到了400mW。这大大超过了一些便携式设备(PDA 和手机)的功耗，因此最好的解决办法是设计专用芯片。 本文将阐述声源定位系统在FPGA中的实现，为专用芯片提供一个可行性参考，具有很好的商业应用价值。以前采用DSP[4]或是DSP+FPGA[5]实现多路声源信号的定位，而本设计的整个定位系统除了前端的模拟部分外其余部分均在FPGA中实现。采取有效的算法后，整个硬件实现的功耗可以控制在77mW～108mW之间。 1声源定位的算法 现有许多算法[1-4]实现声源定位，包括基于信号子空间的方法(例如MUSIC算法)和空间似然方法[2，4]等，最为常用的方法是估计信号的对应的麦克对到达延时(TDOA)[3]估计方法。该方法的每一组麦克对将声源定位在3维空间的一个双曲面上，这样通过多个麦克对确定的双曲面的交点能有效地实现声源的定位。TDOA估计方法已进行了很多研究[3，6]，最为普通的是广义互相关GCC(Generalized Cross Correlation)方法[6]。与其他的方法相比，基于GCC的方法计算量小、计算效率高。 假设2个麦克各自接收的信号分别为m1(t)和m2(t)(包括噪声、回响和声音的延时信号)。常用的估计延时的方法是互相关方法：
导航原理实验报告 院系： 班级： 学号： 姓名： 成绩： 指导教师签字： 批改日期：年月日 哈尔滨工业大学航天学院 控制科学实验室
实验1 二自由度陀螺仪基本特性验证实验 一、实验目的 1．了解机械陀螺仪的结构特点； 2．对比验证没有通电和通电后的二自由度陀螺仪基本特性表观； 3．深化课堂讲授的有关二自由度陀螺仪基本特性的内容。 二、思考与分析 1． 定轴性 （1） 设陀螺仪的动量矩为H ，作用在陀螺仪上的干扰力矩为M d ，陀螺仪漂移角 速度为ωd ，写出关系式说明动量矩H 越大，陀螺漂移越小，陀螺仪的定轴性(即稳定性)越高. 答案： d d H M ω=? /sin d d H M θω = 干扰力矩M d 一定时，动量矩H 越大，陀螺仪漂移角速度为ωd 越小，陀螺漂移越小， 陀螺仪的定轴性(即稳定性)越高. （2） 在陀螺仪原理及其机电结构方而简要蜕明如何提高H 的量值? 答案：H J =Ω 由公式2A J dm r = ???可知 提高H 的量值有四种途径： 1. 陀螺转子采用密度大的材料,其质量提高了，转动惯量也就提高了。 2. 改变质量分布特性。在质量相同的情况下，若质量分布的半径距质 心越远，H 越大。因此将陀螺转子的有效质量外移，如动力谐陀螺将转子设计成环状。即在陀螺电机定子环中，可做成质量集中分布在环外边缘的环形结构，切边缘部分材质密度大，可提高转动惯量。 3. 增大r,可有效提高转动惯量。 4. 另外可通过采用外转子电机来改变电机质量分布，增大r 。改变电机定转子结构：采用外转子，内定子结构的转子电机。
4. 增加陀螺转子的旋转速度。 2/602(1)/n s f p ωππ==- ，60(1)/n f s p =- 提高电压周波频率 f ↑——〉n ↑——H ↑ f=400Hz 适当减少极对数 ，如取p=1 适当减少转差率s ，可通过减少转子支承轴承摩擦来实现 2．进动性 (1) 在外框架施加一沿x 轴正方向作用力矩时，画出动量矩H 的进动方 向及矢量M ，ω，H 的关系坐标图。(设定H 沿Z 轴正方向)并在坐标中标出陀螺仪自转轴的旋转方向n 。 b) 在内框架施加一沿Y 轴正方向作用力矩时，画出动量矩H 的进动方向及 矢量M ，ω,H 的关系坐标图。(设定H 沿Z 轴正方向)并在坐标中标出陀螺仪自转轴的旋转方向n 。
基于MATLAB的声源定位系统摘要 确定一个声源在空间中的位置是一项有广阔应用前景的有趣研究，将来可以广泛的应用于社会生产、生活的各个方面。 声源定位是通过测量物体发出的声音对物体定位，与使用声纳、雷达、无线通讯的定位方法不同，前者信源是普通的声音，是宽带信号，而后者信源是窄带信号。根据声音信号特点，人们提出了不同的声源定位算法，但由于信号质量、噪声和混响的存在，使得现有声源定位算法的定位精度较低。此外，已有的声源定位方法的运算量较大，难以实时处理。 关键词：传声器阵列；声源定位；Matlab
目录 第一章绪论 (1) 第二章声源定位系统的结构 (2) 第三章基于到达时间差的声源定位原理 (3) 第四章串口通信 (5) 第五章实验电路图设计 (8)
第六章总结 (16) 第七章参考文献 (17) 第一章绪论 1.1基于传声器阵列的定位方法简述 在无噪声、无混响的情况下，距离声源很近的高性能、高方向性的单传声器可以获得高质量的声源信号。但是，这要求声源和传声器之间的位置相对固定，如果声源位置改变，就必须人为地移动传声器。若声源在传声器的选择方向之外，则会引入大量的噪声，导致拾取信号的质量下降。而且，当传声器距离声源很远，或者存在一定程度的混响及干扰的情况下，也会使拾取信号的质量严重下降。为了解决单传声器系统的这些局限性，人们提出了用传声器阵列进行声音处理的方法。
传声器阵列是指由一定的几何结构排列而成的若干个传声器组成的阵列。相对于单个传声器而言具有更多优势，它能以电子瞄准的方式从所需要的声源方向提供高质量的声音信号，同时抑制其他的声音和环境噪声，具有很强的空间选择性，无须移动传声器就可对声源信号自动监测、定位和跟踪，如果算法设计精简得当，则系统可实现高速的实时跟踪定位。 传声器阵列的声音信号处理与传统的阵列信号处理主要有以下几种不同： （1）传统的阵列信号处理技术处理的信号一般为平稳或准平稳信号，相关函数可以通过时间相关来准确获得，而传声器阵列要处理的信号通常为短时平稳的声音信号，用时间平均来求得准确的相关函数比较困难。 （2）传统的阵列信号处理一般采用远场模型，而传声器阵列信号处理要根据不同的情况选择远场模型还是使用近场模型。近场模型和远场模型最主要的区别在于是否考虑传声器阵列各阵元因接收信号幅度衰减的不同所带来的影响，对于远场模型，信源到各阵元的距离差与整个传播距离相比非常小，可忽略不计，对于近场模型，信源到各阵元的距离差与整个传播距离相比较大，必须考虑各阵元接收信号的幅度差。 （3）在传统的阵列信号处理中，噪声一般为高斯噪声(包括白、色噪声)，与信源无关，在传声器阵列信号处理中噪声既有高斯噪声，也有非高斯噪声，这些噪声可能和信源无关，也可能相关。 由于上述阵列信号处理间的区别，给传声器阵列信号处理带来了极大的挑战。声波在传播过程中要发生幅度衰减，其幅度衰减因子与传播距离成正比，信源到传声器阵列各阵元的距离是不同的，因此声波波前到达各阵元时，幅度也是不同的。 另外，当声音信号在传播时，由于反射、衍射等原因，使到达传声器的声音信号的路径除了直达路径外还存在着多条其它路径，从而产生接收信号的幅度衰减、音质变差等不
2013 级测绘工程专业 卫星导航定位算法与程序设计 实 验 报 告 实验名称：卫星导航基本程序设计 班级： 学号： 姓名： 实验时间： 2016年6月28日~2016年6月30 中国矿业大学
目录 实验一时空基准转换 (2) 一、实验目的 (2) 二、实验内容 (2) 三、实验过程 (2) 四、实验感想 (6) 实验二RINEX文件读写 (6) 一、实验目的 (6) 二、实验内容 (7) 三、实验过程 (7) 实验三卫星轨道计算 (12) 一、实验目的 (12) 二、实验内容 (12) 三、实验过程 (12) 四、实验感想 (15)
实验一时空基准转换 一、实验目的 1、加深对时空系统及其之间转换关系的理解 2、掌握常用时空基准之间的转换模型与软件实现 3、每人独立完成实验规定的内容 二、实验内容 本实验内容包括： 内容一：编程实现GPS起点1980年1月6日0时对应的儒略日 内容二：编程实现2011年11月27日对应的GPS周数与一周内的秒数 内容三：在WGS84椭球的条件下，编程实现当中央子午线为117度时，计算高斯坐标x = 3548910.811290287, y = 179854.6172135982 对应的经纬度坐标？ 内容四：WGS84椭球下，表面x=-2408000; y=4698000;z= 3566000处的地平坐标系坐标为: e=704.8615;n=114.8683;u=751.9771的点对应的直角坐标为多少？ 三、实验过程 1.针对第一、二部分内容： 1.1解决思路：先建立” TimeStruct.h”的头文件，将格里高利历、GPS时间结构、儒略日时间结构共结构体的方式放在里面；在建立“TimeTr”的头文件，建立类“CTimeT r”，创建变量“GPS Time”、“Time”、”JulDay”，并且申明函数“TIME2JUL”、“TIME2GTIME”等，用这些函数分别实现所需要的转换。 1.2具体的实现函数： “TIME2JUL”函数： double CTimeTr::TIME2JUL()//TIME Time,JULIANDAY &JulDay { double m,y; double D; //h =Time.byHour+Time.byMinute/60.0+Time.dSecond/3600.00; if(Time.byMonth<=2) {
北京大学学报(自然科学版),第41卷,第5期,2005年9月 Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis,V ol.41,N o.5(Sept.2005) 一种改进的AEDA声源定位及跟踪算法1) 李承智 曲天书2) 吴玺宏 (北京大学视觉与听觉信息处理国家重点实验室,北京,100871;2)E2mail:qutianshu@https://www.doczj.com/doc/8816998233.html,) 摘 要 开展了基于麦克风阵列的真实声场环境声源定位的工作。针对传统的自适应特征值分 解时延估计算法收敛时间慢、对初值敏感以及不能有效跟踪时延变化等问题,提出了一种改进的 自适应特征值分解时延估计算法,该方法通过改进初值设定方法,有效改善了对时延变化的估计。 另外,通过引入一个基于相关运算的语音检测算法,提高了定位系统的抗噪声能力。实验表明在 真实的声场环境下该算法能够对单个声源的三维空间位置进行实时的定位和跟踪,系统在115m 范围内对声源的定位误差小于8cm,声源位置变化时,系统也能准确跟踪声源的位置。 关键词 麦克风阵列;声源定位;声源跟踪;AE DA算法;LMS算法 中图分类号 TP391 0 引 言 基于麦克风阵列的声源定位是声学信号处理领域中的一个重要问题,在视频会议、智能机器人、鲁棒语音识别等领域有着广泛的应用。近年来,在真实声场环境下抗混响的声源定位算法研究成为研究热点。 声源定位大致分为3类方法。第1类是基于波束成型的方法,该方法可以对单声源进行定位[1,2],也可以对多声源进行定位[3],但存在对初值敏感的问题。另外还需要知道声源和噪声的先验知识,该方法存在计算量大,不利于实时处理等缺点。第2类是基于高分辨率谱估计的方法。该方法在理论上可以对声源的方向进行有效的估计,并且适用于多个声源的情况[4]。但由于该算法是针对窄带信号,因此如要获得较理想的精度就要付出很大的计算量代价。另外这些算法无法处理高度相关的信号,因此混响会给算法的定位精度带来较大影响。第3类方法是基于时延估计的方法。该类算法计算量小,易于实时实现,近年来得到了高度重视。 基于时延估计的算法分为2个部分。第1部分为时延估计,即计算声源到两两麦克风之间的时间差;第2部分为方位估计,即根据时延和麦克风阵列的几何位置估计出声源的位置,其中时延估计最为关键。互相关法是最常用的一种时延估计算法,但是它在混响较大的情况下性能下降很多。1982年,D1H.Y oun等[5]提出了最小均方(LMS,Least Mean Square)时延估计算法,其性能和互相关法基本相当。布朗大学于1995年实现了一个实时声源定位系统[6],该系统采用相位变换的时延估计算法和线性插值方位估计算法,在混响较小的情况下能够准确的估计时延但在混响较大情况下误差较大。1997年新泽西州立大学采用相位变换法作为时 1)国家自然科学基金(60305004)中国博士后科学基金(2003033081)资助项目 收稿日期:2004208223;修回日期:2004211211 908
实验一 GPS静态定位数据采集 一、实验目的和要求 1. 练习GPS天线的整平、对中、安装； 2. 练习GPS接收机静态系统配置与连接； 3. 了解GPS接收机静态系统参数设置； 4. 掌握GPS接收机测站信息采集与设置； 5. 熟悉GPS接收机静态数据采集观测信息评价方法 6.通过课程实验，加深对卫星导航定位基本理论的理解，提高综合创新能力。熟练 掌握GPS仪器设备的使用方法，并且能独立完成GPS数据后处理工作，得到可靠的点位坐 标 二.实验仪器 1.华测X90接收机一台 2.脚架一个 3.电池一个 4.基座一个 5.2米钢尺一把 三．实验内容 1.认识华测X90 GPS接收机的各个部件。 2.掌握GPS接收机各个部件之间的连接方法。 3. 熟悉GPS接收机前面板各个按键的功能。 4. 熟悉GPS接收机后面板各个接口的作用。 5.学会使用GPS接收机查看天空GPS卫星的分布状况、PDOP值以及测站经纬度。 6.学会使用GPS接收机采集数据，并给采集的数据编辑文件名；学会GPS接收机天线 高的输入方法。 四.实验步骤 1、GPS接收机安置 a). 作业员到测站后应先安置好接收机使其处于静置状态，然后再安置天线； b).天线用脚架直接安置在测量标志中心的垂线方向上，对中误差应≤3mm。 天线应整平，天线基座上的圆气泡应居中； c).天线定向标志应指向正北，定向误差不宜超过±5°。对于定向标志不明 显的接收机天线，可预先设置标记。每次应按此标记安置仪器。 d)每时段开机前，作业员应先量取天线高,结束后再量一次天线高，取平均值作为该观测时段的天线高 2.华测GPS X90的使用 a)按下电源键开始观测 b）常按切换键直至切换到静态观测 c）各接受机同时开始观测，观测45分钟左右，关机结束观测任务，整理仪 器
本技术公开了声源定位测试系统,包括电脑控制软件平台、控制器、功率放大器、扬声器、声音采集器，电脑控制软件平台和控制器通过USB数据线相连；所述控制器和功率放大器通过控制器对放大器数据线相连；所述功率放大器和扬声器通过放大器对扬声器数据线相连；所述声音采集器和控制器通过信号采集器对控制器数据线相连；它通过声源定位测试系统在整个输出过程中对声音的大小、方向，以及声音的种类和发出声音的声道和通道数量进行控制，来便于对具有声源定位技术的产品进行不同阶段和方式的技术测试，从而使声源定位技术测试更便捷、更准确。 技术要求 1.声源定位测试系统,包括电脑控制软件平台(1)、控制器(2)、功率放大器(3)、扬声器(4)、声音采集器(5)，其特征在于：所述电脑控制软件平台(1)和控制器(2)通过USB数据线(6)相连；所述控制器(2)和功率放大器(3)通过控制器对放大器数据线(8)相连；所述功率放大器(3)和扬声器(4)通过放大器对扬声器数据线(9)相连；所述声音采集器(5)和控制器(2)通过信号采集器对控制器数据线(7)相连；
当系统在声音输出状态时，先由电脑控制软件平台(1)发出的单个或多个声音控制指令转换成数字信号组通过USB数据线(6)传递至控制器(2)；再由控制器(2)对数字信号组进行分析处理和分流排序，并将分流排序的数字信号组采用单独、合并、部分叠加等不同的方式转换成新的排序的单个或多个模拟信号，且通过控制器对放大器数据线(8)分别传递给功率放大器(3)；后由功率放大器(3)将新的排序的单个或多个模拟信号进行放大且通过放大器对扬声器数据线(9)分别对应传递给扬声器(4)，最后由扬声器(4)将模拟信号分别转换成声信号并对外输出； 当系统在声音输入状态时，先由声音采集器(5)将所采集到的声音信号通过控制器数据线(7)传递给控制器(2)，然后由控制器(2)对声音采集器(5)所输入的模拟信号转化为数字信号，控制器(2)对数字信号进行分析处理并将处理过后的数字信号通过USB数据线(6)传递至电脑控制软件平台(1)，由电脑控制软件平台(1)将数字信号转换成图文数据显示。 2.根据权利要求1所述的声源定位测试系统，其特征在于：所述扬声器(4)为一台或多台。 3.根据权利要求1所述的声源定位测试系统，其特征在于：所述控制器对放大器数据线(8)为一根或多根。 4.根据权利要求1所述的声源定位测试系统，其特征在于：所述放大器对扬声器数据线(9)为一根或多根。 技术说明书 声源定位测试系统 技术领域 本技术涉及声学领域，具体涉及一种在一定的空间环境下，通过在不同的方位提供不同方式的声源来形成声源定位测试场所的体系。 背景技术
Word文档可进行编辑 近场声源定位算法研究 近场声源定位算法研究 引言 近年来,基于麦论文联盟克风阵列得声源定位技术快速进展,同时在多媒体系统,移动机器人,视频会议系统等方面有广泛得应用.例如,在军事方面,声源定位技术能够为雷达提供一个非常好得补充,不需要发射信号,仅靠接收信号就能够推断目标得位置,因此,在定位得过程中就可不能受到干扰和攻击.在视频会议中,讲话人跟踪可为主意拾取和摄像机转向操纵提供位置信息,使传播得图像和声音更清楚.声源定位技术因为其诸多优点以及在应用上得广泛前景成为了一个研究热点.
现有得声源定位方法要紧分为三类：基于时延可能得定位方法、基于波束形成得定位方法和基于高分辨率空间谱可能得定位方法.基于时延可能得定位方法[１]要紧步骤是先进行时刻差可能,也确实是先计算声源分不到达两个麦克风得时刻差,然后依照那个时刻差和麦克风阵列得几何结构可能出声源得位置.该类方法得优点是计算量较小,容易实时实现,在单声源定位系统中差不多得到广泛应用.基于波束形成得定位方法[２]不需要直截了当计算时刻差,而是通过对目标函数得优化直截了当实现声源定位.但由于实际得应用环境中,目标函数往往存在多个极值点,因此如何优化复杂峰值得搜索过程就成为了一个重点.基于高分辨率得空间谱可能得声源定位算法,例如宽带得ｍｕｓｉｃ（ｍｕｌｔｉｐｌｅｓｉｇｎａｌｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）方法[３]和最大似然方法[４],因其能够同时定位多个声源同时具有比较高得空间分辨率,受到了广泛得关注.
空间谱可能得方法源于阵列信号处理,其中得多重信号分类（ｍｕｓｉｃ）算法在特定条件下具有非常高得可能精度和分辨力,从而吸引了大量得学者对其进行深入得分析与研究.WwwcOm但与阵列信号处理不同得是,在声源定位中,声源在大多数情况下是位于声源近场得.为了解决这一近场咨询题,许多学者针对传统得信号模型提出了改进算法,ａｓａｎｏ等人将传统时域得ｍｕｓｉｃ[５,６]算法应用在频域中,提出了一种基于子空间得近场声源算法[７].下面来看一下近场得声源信号模型. １近场声源信号模型 传统得阵列信号处理大多是基于远场模型得平面波信号得假设,然而在声源定位得实际应用中,有非常多情况是处于声源近场得[８],例如视频会议,机器人仿真等.同时又由于麦克风阵列阵元拾音范围有限,更多得情况下定位也处于近场范围内,如今信源到达各麦克风阵元得信
目录 1 前言 (1) 2 总体方案设计 (3) 2.1 方案比较 (3) 2.1.1 声源信号产生方案 (3) 2.1.2 声源的选择 (3) 2.1.3 坐标解算方案 (4) 2.2 方案选择 (4) 3 单元模块设计 (6) 3.1 各单元模块功能介绍及电路设计 (6) 3.1.1 555构成的多谐振荡器电路 (6) 3.1.2 电源电路设计 (7) 3.1.3 自动增益控制电路设计 (7) 3.1.4 有源二低通滤波电路 (8) 3.1.5 有源二阶高通滤波电路 (9) 3.1.6 STM32F103最小系统电路 (10) 3.1.7 液晶显示电路 (11) 3.1.8 电平转换电路 (12) 3.2 电路参数的计算及元器件的选择 (13) 3.2.1 电源电路参数的计算 (13) 3.2.2 555定时器外围元件参数的计算 (14) 3.2.3 音源坐标位置的计算 (15) 3.2.3 元器件的选择 (17) 3.3特殊器件的介绍 (19) 3.3.1 STM32F103单片机介绍 (19) 3.3.2 ILI9320液晶简介 (21) 3.3.3 VCA810简介 (24) 4软件设计 (26) 4.1软件设计开发环境介绍 (26) 4.1.1编程软件开发环境介绍 (26) 4.1.2绘图软件开发环境介绍 (27) 4.2软件设计流程图 (28) 4.2.1主程序流程图 (28) 4.2.1液晶初始化流程图 (29)
4.2.2 ADC初始化流程图 (30) 5系统调试 (32) 6系统功能、指标参数 (33) 6.1系统实现的功能 (33) 6.2系统指标参数测试 (33) 6.2.1带通滤波器的频率响应 (33) 6.2.2 555定时器构成的多谐振荡器测试 (35) 6.2.3 STM32 ADC电压采集测试 (35) 6.2.4 VCA810电路测试 (36) 6.3系统功能及指标参数分析 (38) 7结论 (39) 8总结与体会 (40) 9 谢辞 (42) 10参考文献 (43) 附录 (44) 附录一：部分原理图 (44) 附录二：部分PCB图 (45) 附录三：核心代码 (46) 附录四：实物图 (51) 附录五：外文资料翻译 (52)
China University of Mining and Technology 《卫星导航定位算法与程序设计》 实验报告 学号： 07122825 姓名：王亚亚 班级：测绘12—1 指导老师：王潜心/张秋昭/刘志平 中国矿业大学环境与测绘学院 2015-07-01
实验一编程实现读取下载的星历 一、实验要求： 读取RINEX N 文件，将所有星历放到一个列表（数组）中。并输出和自己学号相关的卫星编号的星历文件信息。读取RINEX O文件，并输出指定时刻的观测信息。 二、实验步骤： 1、下载2014年的广播星历文件和观测值文件，下载地址如下： ftp://https://www.doczj.com/doc/8816998233.html,/gps/data/daily/2014/ 2、要求每一位同学按照与自己学号后三位一致的年积日的数据文件和星历文件，站点的选择必须选择与姓氏首字母相同的站点的数据，以王小康同学为例，学号：07123077，需下载077那天的数据。有些同学的学号365<后三位 <730，则取学号后三位-365，以姜平同学为例：学号10124455，下载455- 365=90 天的数据，有些同学的学号730<后三位<=999，则取学号后三位-730，以万伟同学为例：学号：07122854，则下载854-730 = 124天的数据。可以选择wnhu0124.14n wnhu0124.14o 根据上述要求我下载了2014年第95天的数据，选择其中的wsrt0950.14n和wsrt0950.14o星历文件。指定时刻（学号后五位对应在年积日对应的秒最相近时刻）的观测值信息如张良09123881，后五位23881，取23881-3600*6= 2281秒，6点38分01秒，最近的历元应该是6点38分00秒的数据。根据计算与我最接近的观测时刻为2014年4月5日6点20分30.00秒。 3、编程思路： 利用rinex函数读取星历文件中第14颗卫星的星历数据并输出显示。对数据执行762次循环找到对应的2014年4月5日6点20分30.00秒，并输出观测值。 4、程序运行结果：
基于运动规划的惯性导航系统动态实验 GAGGAGAGGAFFFFAFAF
二零一三年六月十日 实验4.1 惯性导航系统运动轨迹规划与设计实验一、实验目的 为进行动态下简化惯性导航算法的实验研究，进行路径和运动状态规划，以验证不同运动状态下惯导系统的性能。通过实验掌握步进电机控制方法，并产生不同运动路径和运动状态。 二、实验内容 学习利用6045B 控制板对步进电机进行控制的方法，并控制电机使运动滑轨产生定长运动和不同加速度下的定长运动。 三、实验系统组成 USB_PCL6045B 控制板（评估板）、运动滑轨和控制计算机组成。 四、实验原理 IMU安装误差系数的计算方法 GAGGAGAGGAFFFFAFAF
USB_PCL6045B 控制板采用了USB 串行总线接口通信方式，不必拆卸计算机箱就可以在台式机或笔记本电脑上进行运动控制芯片PCL6045B 的学习和评估。 USB_PCL6045B 评估板采用USB 串行总线方式实现评估板同计算机的数据交换，由评估板的FIFO 控制回路完成步进电机以及伺服电机的高速脉冲控制，任意 2 轴的圆弧插补，2-4 轴的直线插补等运动控制功能。USB_PCL6045B 评估板上配置了全部PCL6045B 芯片的外部信号接口和增量编码器信号输入接口。由 USB_PCL6045B 评估测试软件可以进行PCL6045B 芯片的主要功能的评估测试。 GAGGAGAGGAFFFFAFAF
图4-1-1USB_PCL6045B 评估板原理框图如图4-1-1 所示，CN11 接口主要用于外部电源连接，可以选择DC5V 单一电源或DC5V/24V 电源。CN12 接口是USB 信号接口，用于USB_PCL6045B 评估板同计算机的数据交换。 USB_PCL6045B 评估板已经完成对PCL6045B 芯片的底层程序开发和硬件资源与端口的驱动，并封装成156 个API 接口函数。用户可直接在VC 环境下利用API 接口函数进行编程。 五、实验内容 GAGGAGAGGAFFFFAFAF
Abstract One of the main purposes of having a humanoid robot is to have it interact with people. This is undoubtedly a tough task that implies a fair amount of features. Being able to understand what is being said and to answer accordingly is certainly critical but in many situations, these tasks will require that the robot is first in the appropriate position to make the most out of its sensors and to let the considered person know that the robot is actually listening/talking to him by orienting the head in the relevant direction. The “Sound Localization” feature addresses this issue by identifying the direction of any “loud enough” sound heard by NAO.Related work Sound source localization has long been investigated and a large number of approaches have been proposed. These methods are based on the same basic principles but perform differently and require varying CPU loads. To produce robust and useful outputs while meeting the CPU and memory requirements of our robot, the NAO’s sound source localization feature is based on an approach known as “Time Difference of Arrival”. Principles The sound wave emitted by a source close to NAO is received at slightly different times on each of its four microphones. For example, if someone talks to the robot on his left side, the corresponding signal will first hit the left microphones, few milli-seconds later the front and the rear ones and finally the signal will be sensed on the right microphone (FIGURE 1). These differences, known as ITD standing for “interaural time differences”, can then be mathematically related to the current location of the emitting source. By solving this equation every time a noise is heard the robot is eventually able to retrieve the direction of the emitting source (azimutal and elevation angles) from ITDs measured on the 4 microphones. FIGURE 1Schematic view of the dependency between the position of the sound source (a human in this example) and the different distances that the sound wave need to travel to reach the four NAO’s micro-phones. These different distances induce times differences of arrival that are measured and used to compute the current position of the source. KEY FEATURE SOUND SOURCE LOCALIZATION
实 验一 陀螺仪关键参数测试与分析实验 加速度计关键参数测试与分析实验 二零一三年五月十二日 实验一陀螺仪关键参数测试与分析实验 一、实验目得 通过在速率转台上得测试实验,增强动手能力与对惯性测试设备得感性认识；通过对陀螺仪测试数据得分析,对陀螺漂移等参数得物理意义有清晰得认识,同时为在实际工程中应用陀螺仪与对陀螺仪进行误差建模与补偿奠定基础。 二、实验内容 利用单轴速率转台,进行陀螺仪标度因数测试、零偏测试、零偏重复性测试、零漂测试实验与陀螺仪标度因数与零偏建模、误差补偿实验。 三、实验系统组成 单轴速率转台、MEMS 陀螺仪(或光纤陀螺仪)、稳压电源、数据采集系统与分析系统。
四、实验原理 1.陀螺仪原理 陀螺仪就是角速率传感器,用来测量载体相对惯性空间得角速度，通常输出与角速率对应得电压信号。也有得陀螺输出频率信号(如激光陀螺）与数字信号（把模拟电压数字化)。以电压表示得陀螺输出信号可表示为: (1-1）式中就是与比力有关得陀螺输出误差项，反映了陀螺输出受比力得影响,本实验不考虑此项误差。因此，式（１－１）简化为 (１-2）由（１－2）式得陀螺输出值所对应得角速度测量值: (1－3) 对于数字输出得陀螺仪,传感器内部已经利用标度因数对陀螺仪模拟输出进行了量化,直接输出角速度值,即： （１－4）就是就是陀螺仪得零偏，物理意义就是输入角速度为零时，陀螺仪输出值所对应得角速度。且 (１-5) 精度受陀螺仪标度因数、随机漂移、陀螺输出信号得检测精度与得影响。通常与表现为有规律性,可通过建模与补偿方法消除,表现为随机特性,可通过信号滤波方法抵制。因此，准确标定与就是实现角速度准确测量得基础。 五、陀螺仪测试实验步骤 1)标度因数与零偏测试实验 ａ、接通电源，预热一定时间; b、陀螺工作稳定后，测量静止情况下陀螺输出并保存数据;
0 前言 声音是我们所获取的外界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，人们可以判断出物体相对于自己的方位。有些应用场合，人们需要用机器来完成声音定位这个功能，并且往往要求定位精度比较高。2003年的美伊战争期间，人民网、CCTV网站的军事频道、国防在线等网站均报道了装配于美军的狙击手探测技术，这项技术其中一部分就包含了声源定位技术。 声源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： 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。 以下对美军装备的报道来自于《“巴格达之战”考验英军巷战武器装备》一文，该文刊登于2003年4月8日国防在线美伊战争专题。“狙击手声测定位系统通过接收并测量膛口激波和弹丸飞行产生的冲击波来确定狙击手的位置，通常仅能探测超音速弹丸。这种系统有单兵佩挂型、固定设置型和机动平台运载型。美国BBN系统和技术公司的声测系统，通过测量弹丸飞行中的声激波特性来探测弹丸并进行分类。该系统为固定设置型，采用2个置于保护区两侧的传声器阵列或6个分布在保护区内的单向传声器。传声器通过电缆或射频链路与指挥节点相连。为了准确定位，需事先确定传声器的距离，精度要在1米以内。该系统可探测到90％的射击，定位精度为方位1.2°、水平3°。此外，美国的“哨兵”和“安全”有效控制城区环境安全系统均是采用声测定位技术的反狙击手系统。
车辆定位与导航系统实习报告 一、实习目的 1．熟悉MapInfo的环境，了解MapInfo的文件组成。 2．建立矢量数据文件，为后面的实习打下基础。 二、实习要求 数字化中国轮廓图，包括各省市自治区范围（面）、长江、黄河（线）、主要城市（点），并分别建立关于点、线、面的三个Table文件。 三、实习步骤 1.启动计算机，进入Windows桌面。 2.运行MapInfo应用程序，进入MapInfo。 3．选择菜单文件（File）>打开表（Open Table…），出现打开表对话框。 4．将对话框中的文件类型（List File of Type）定为栅格图象（Raster Image）;选择正确路径，找到china（.jpg）文件，单击打开（OK）按钮，出现下列提示框：“你想简单地显示未配准的图象，或配准它使它具有地理坐标？”，单击显示配准按钮，窗口出现China栅格图象。依次增加至少4个配准点位。 5．选择菜单地图（Map）>图层控制（Layer Control），出现图层控制对话框，使装饰图层(Cosmetic Layer)可编辑 6．选择绘图（Draw）工具条中的点编辑工具，找到各城市符号的中心点单击鼠标左键，数字化图上所有城市的点位 7．选择菜单地图（Map）>保存装饰对象（Save Cosmetic Objects…），出现保存装饰对象对话框，选择正确路径，取名Point存盘。 8．选择绘图（Draw）工具条中的折线编辑工具，数字化长江、黄河。方法是：找到起点单击鼠标，然后沿着欲数字化线段依次寻找拐弯点并单击鼠标，直至河流的另一端点，双击鼠标结束。重复第七步骤，取名Line存盘。 9．选择绘图（Draw）工具条中的面编辑工具，数字化中华人民共和国国界范围。方法同上，但表示结束的鼠标双击使得终点与起点自动连接形成封闭的多边形。重复第七步骤，取名Region存盘。
声源定位（李子文） #include
lizard2 = atan(b/a); if(acos(d/sqrt(pow(a,2)+pow(b,2)))+lizard2 < R/2) lizard1 = acos(d/sqrt(pow(a,2)+pow(b,2)))+lizard2; else lizard1 = lizard2 - acos(d/sqrt(pow(a,2)+pow(b,2))); r = (pow(x1,2)+pow(y1,2)-pow(c*dt1,2))/(2*(x1*cos(lizard1)+y1*sin(lizard1)+c*dt1)); cout << "声源坐标为：（"< 导航与定位上机实习报告 学生姓名：孔令周 班学号：20101002021/11610211 指导教师：黄鹰、徐战亚 中国地质大学（武汉）信息工程学院 2011年7月 实习一 GPS设备使用 【实验目的】 （1）熟悉GPS设备的使用 （2）熟悉GPS绝对静态定位和绝对动态定位 （3）使用GPS设备得出某一点、某一线、某一面的相关数据 【实验设备】 动态GPS接收机、静态GPS接收机、天线、GPS定位设备 由于设别数目的限制，这次实习改用一个google的软件，获得GPS数据，此图为软件中的一张截图，上面显示了精准度157feet，卫星数目，每颗卫星的信号强度， 这张图则显示了所在地的经度和纬度分别为东经114度23分30.013秒北纬30度31分19.809秒。 【实验步骤】 时间：2012年9月2日中午12点30开始，下午三点中结束。 内容： 1、测量点：测量点在北区，从艺术与传媒学院开始，经过北宗，北区食堂， 北门，北区体育馆直到图书馆这一段路程，整个路线成G字型（如下图）。 2、测量线：线的话主要是艺术与传媒学院到北宗与隧道口延伸的路相交的 丁字路口，然后从该路口一直到北区食堂下面，在就走向北区校门，进 而转向体育馆侧边的路，绕过体育馆到达图书馆正门这样一个路线（如 下图）。 3、测量面：该路线主要包括了图书馆，北区篮球场，排球场，北一楼，北 区图书馆，经管院楼还有外国语学院楼。 【实验结果】 部分数据（全部数据在GPS_DATA.xls中）： 实习二GPS定位接口解析与开发 【实验题目】 GPS信号解析 编写小程序读取GPS信号并进行解析，将解析结果以一定形式展现出来。 根据老师用GPS导航仪测量得到的测量数据进行解析，将track.txt中的数据进行解析，根据不同的格式按照NMEA-0183协议对导航电文进行GPS信息的解析： 1、使用语言不限：C ，C++ ，C# ，JA V A 2、对于获取信号可采用以一定时间间隔读取文件中GPS信号的形式代替从串口中读取 信号。 3、该实验基本要求能解析出空间信息（即解析GPRMC格式的GPS信号），其他信号格 式的解析以及星历图的绘制可在完成基本要求之后进行扩展。 4、对解析出来的数据进行画图处理，得到真正的轨迹。 【实验原理】 GPS设备通过对接收到的导航电文进行分析处理，计算出设备所在的经纬度、海拔、航速、航向等空间信息，并按照规定的协议将空间信息以及卫星信息进行组织，将有组织的数据解析出来然后做应用。 【实验设计】 1、设计思想 根据提供的txt文档，实现程序与文件之间的通信，读取txt中的内容，然后根据GPS导航与定位实验报告
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