基于声波通信的无人机搜救定位装置与系统设计

电力工作人员的野外作业环境复杂,情况多变,外出作业人员容易发生意外。一旦野外作业人员失联,为了及时挽救被困人员的生命,需要快速精确地定位被困人员的位置。考虑到被困人员可能处于通讯盲区,失去意识或其它无法主动呼救的情况,此时最为关键的是如何主动快速准确地定位被困人员的位置。文章提出了一种基于声波通信的无人机搜救定位装置及其系统的设计,主要是利用低频声波使无人机与被困人员携带的信标机建立声波通讯连接,然后根据地面声音信号到达无人机的麦克风阵列的声程差,通过声源定位算法计算出地面目标的位置信息。然后将地面目标的位置信息传送给负责调度整个救援计划的地面控制站。地面控制站根据接受到目标的位置信息以及无人机采集到的实际的地形地势信息,立即更新救援计划,展开救援行动。     

基于传声器阵列的声源定位

文中对利用传声器进行语音声源定位时所面临的几个问题作了讨论。同时分析比较了类主要的源定位方法，并给出了基于可控波束形成的仿真结果。     

基于SRP和GA的声源定位方法

目前在枪声的定位系统中,大多采用到达时间差（DTOA）的方法对声源方向进行估计,这种方法没有用到阵列整体的优势,缺乏稳健性.而基于可控响应功率（SRP）的波束形成技术,具有较强的稳健性、抗噪性,以及具有一定的空域滤波性能,能够提高信号的信噪比,增加探测距离.在确定声源位置时,一般采用最优化算法,最小二乘法容易陷入局部极值点,而基于自然选择法则的遗传算法（GA）模拟生物进化过程,具有并行计算的特点,是一种全局搜索算法,能够得到全局最优解.将基于可控响应功率的波束形成技术和遗传法算法应用于枪声定位系统中,并通过实际的试验数据对此方法进行了验证,从结果来看具有较高的精度.     

一种主动寻向探测定位救援便携装置设计

基于现有灾后对人员生命探测的方法进行总结分析,提出一种主动寻向救援探测定位的救护装置实现方法。既可实现探测有源设备双向定位又能实现探测无源设备分级快速区域定位,将待救人员快速锁定在探测围栏内,为营救争取更宝贵的时间,对提高矿山救援技术装备水平具有指导意义。     

平面阵列结合波束形成理论声源深度识别定位

当前平面阵列结合波束形成方法进行声源识别定位时,存在不能确定声源相对全息测量阵列距离的问题,提出了平面阵列结合波束形成理论识别定位声源深度的方法。该方法先将整个三维空间均匀网格化,网格的交点作为假定声源的位置,然后根据波束形成原理,采用平面阵列测得的声压来获取整个空间的声场分布,通过搜索声场响应的最大值对应的空间位置来识别声源的深度以及它的三维坐标。为了验证方法的有效性,在点声源构成的声场中进行仿真验证。仿真结果表明:该方法能够有效地识别定位声源的三维坐标。     

新型无人机消防救援系统的设计研究

针对无人机应用于消防领域,可实现精准定位、快速提供现场数据、提高消防效率的目的.提出一种新型无人机消防救援系统设计方案,方案采用模块化的设计,包括机体结构系统、飞控系统、信息采集传输系统、救援系统4个模块.各模块既相互联系又相对独立,具有较高的通用性.相比于传统的火灾救援方式,此种新型无人机消防救援系统可将救援时间缩短...     

声音引导系统及其信号滤波的设计

介绍了通过固定频率的音频信号来引导和控制小车,并详细介绍了声源信号滤波处理。设计出一个发出固定音频声音信号的小车,通过硬件模块对该信号进行采集、放大、滤波处理,输出稳定的脉冲信号,由此脉冲信号控制小车移动到达指定位置利用周期性声音引导物体移动。小车在设计的声音信号指引下到达指定的位置。这里,声音信号的处理滤波是声音控制小车重点和难点。     

基于MIMO模型下的目标定位

Bekermani提出了一种新的空时编码方法,用于雷达或声纳等目标检测和定位系统,该方法将数字波束形成同时应用于天线阵元发射端和接收端。在此基础上,将该方法推广至多目标定位系统,利用该方法可以产生大量虚拟阵元,从而增加了可以检测到的目标数目,提高了阵元的利用率。通过计算机仿真,证明该方法的可行性。     

基于FPGA的传声器阵列成像系统设计

声源可视化技术对传声器数量和采集系统的性能具有一定的要求,传统驻极体传声器阵列采集系统存在功耗高、体积大、采集系统可移植性差和拓展性差等问题.本文设计了36阵元数字MEMS传声器阵列成像系统,有效克服了以上问题.采集模块选用FPGA为硬件平台,完成数据采集和信号处理模块设计,分析了I2 S音频传输协议的实现、数据传输机制的建立和上位机数据的交互方式.并在普通室内环境中对此系统进行实验验证,系统的声源成像效果良好、成像分辨率高,在实际的噪声源定位与噪声设备监测中有广泛的应用前景.     

一种基于MCS-51声源导航系统的设计

本文设计一种利用声源进行定位导航的系统,通过测量小车声源信号到不同拾音器的相对时间差来计算该车的空间位置,并对其进行引导、控制,从而实现声源导航的目的。     

新型太赫兹波束分离器的设计

近年来,随着射电望远镜外差式阵列接收机的发展,基于相位光栅技术的波束分离器在亚毫米波长范围内得到了重要的应用,它能够将单个本地振荡器信号经过分束同步传送到超导SIS/HEB混频器阵列接收机中。由于太赫兹频段相位光栅的特征尺寸在亚微米级,其加工精度直接影响器件性能,给微加工技术带来巨大挑战。基于此,笔者所在课题组结合相位编码超材料技术设计了一种新型的太赫兹四波束分离器,仅需利用单层超材料编码单元便可实现宽带电磁波束的分离,波束转换效率高,结构简单且易于加工,同时反射波束的方向可灵活调节。为了与实际测试系统相匹配,着重研究了不同入射角度下的波束分离,并得到了最佳的斜入射角度范围（小于30°）,相对工作带宽可达52%,反射的四个波束功率相差不超过10%,这为太赫兹频段射电望远镜超导混频器阵列接收机的本振信号功率分配提供了新的解决方案,也有利于其他新型太赫兹功能器件的设计和发展。     

一种新型相控阵接收组件的设计与实现

大规模相控阵系统天线数量数以万计,推广使用受系统开发时间长、外场升级不便和成本过高等因素的制约。提出了一种通用且可应用于不同阵列规模的接收组件实现方案,从射频输入,数字波束形成,最终通过光纤接口传输数据。详细描述了接收组件的硬件架构与接口的设计与实现,对工程应用以及测试结果进行了分析。测试结果表明,新型相控阵接收组件体积小、功耗低、性能指标高、可扩展性强,满足大规模相控阵系统的需求。     

一种声源定位系统的设计

声源定位技术是通过声学传感装置接收声波,再利用电子装置将声信号进行转化处理,以此实现对声源位置进行探测、识别并对目标进行定位的一门技术。本文以STM32为控制核心,利用可听声,设计了一种简单的声源定位系统的软件和硬件结构,主要应用于室内定位,例如大型商场、地下停车场等。     

无机房电梯的应急救援装置系统

介绍了无机房电梯加装应急救援装置系统的实现方案。     

低频动态合成基阵增益的方向特性

针对鱼雷多普勒效应导致互相关系数降低的现象,对现有低频远程鱼雷动态合成基阵增益的计算方法进行了修正.在此基础上,研究了阵元数量、时间相关半径、空间相关半径、鱼目距离和阵元间距等基阵动态参数对增益方向特性的影响.总结出相应的规律与结论,为基阵动态参数的优化选择奠定基础.     

数字多波束形成系统的分析设计

数字波束形成技术在阵列信号处理中应用愈来愈广泛,采用数字波束形成技术实现多波束具有很高的灵活性。论文对数字式多波束形成系统进行了较详细的分析,对工程设计中波束宽度、影响波束合成效率的主要因素进行了仿真分析,对系统的幅相校准方法进行了讨论。文中给出设计完成后的系统硬件及说明。     

一种新型圆形智能天线阵的分析与设计

采用新型同轴直排印刷振子天线结构,易于提高增益和组阵,具有良好的一致性.对优化算法、矩量法、有限元法相结合的方法进行了研究,设计了高效的圆形智能天线阵.验证了其高效性.实验天线为3G通信的研发提供了有效的指导作用,并具有很强的实用性.     

基于微分干涉仪的新型光纤声传感器

基于微分干涉仪原理，建立了一套新型光纤声传感器系统。对该系统进行了理论分析，建立了系统的数学模型，推导并分析了干涉仪的输出信号，并以宽频信号做声源进行了实验研究。实验结果与理论分析相吻合，解决了目前双干涉仪线性范围窄的问题，简化了信号处理电路，可使用低相干光源，并且系统不受外界缓变因素的影响，对宽频声源定位的误差小于1％。     

野外下移OLT有线电视综合机箱的设计与实现

本文为解决机房设备满负荷问题,加快高清视频和高带宽的发展,将机房前端设备下移,设计出野外下移OLT有线电视多功能机箱.通过改造旧式地箱,增加UPS供电系统、空调制冷系统、安防监控、防水防尘设计,实现了有线电视网络机房设备能够在野外环境工作.