基于阵列的目标定位与探测系统实现开题报告

 2021-08-08 16:53:14

1. 研究目的与意义

目标定位在古往今来的各个领域都被广泛运用,古有航海运用太阳星座的位置来确定方向,通过绘制航海图标识位置,如今又gps导航网络的大面积覆盖,这星象,树木,卫星等各种东西都能为物体确定方位,而声音作为大自然中最为常见的一种信息传输工具,承担着诸如交流、报警、传递能量等作用,因为声音的这些特性,声音被广泛利用,诸如超声波洗牙清理精密零件,击碎体内结石,声纳探测等等。

声音被作为目标信号定位其最先在声纳系统中使用 ,采用电磁波来发现水下目标,由于电磁波的在水下受到距离限制,水下目标声信号追踪法应运而生,1940年意大利达芬奇就发现了声管,水声被动定位技术就此诞生;在世界第一次世界大战和第二次世界大战中,大部分的炮兵侦察任务是依赖于声源定位技术来实现。

目标信号定位技术经过几十年的发展,检测技术和技术发展都有了很大的提高,正因为其不受视线和能见度限制,和不受电子干扰的特点,在航空航天、海底生物探测、靶场试验等领域发挥着很大的作用。

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2. 国内外研究现状分析

在国外,早在二十世纪80年代开始,目标信号定位技术不仅被应用在军事武器上,如武装直升机、智能地雷等,国际著名公司和研究机构如ibm,贝尔实验室,已经在开发新的用于大型会议语音增强和滤波技术,包括各种视频会议系统,电话会议系统等。

这种基于声音阵列目标定位技术而产生的产品应用于实际的社会生活场合,显现出了巨大的优势和市场前景。

在国内,声源技术的发展虽然起步较晚,但是随着研究的展开,我国在民航业的发展方兴未艾,并且在今后的很长一段时间保持高速发展。

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3. 研究的基本内容与计划

此次针对目标信号定位算法主要利用波束形成法。

基于目标信号定位波束成形法中,阵列输出是各个阵元输出的加权总和,再通过调整加权系数使得声阵列的输出信号功率最大,从而确定目标信号的方向信息。

研究内容主要有:(1)确定目标信号模型,并且采用仿真系统完成信号的采集和预处理工作,包括分帧、加窗、端点检测等;(2)将信号从时域转换至频域,利用较短的语音数据估计每个频率点的信噪比,然后自适应地选择信噪比较大的频率点;对每个声源信号做延时处理,再做滤波处理,然后将所有的声源信号累加,即对所有信号进行滤波-求和波束形成;(3)计算出所有目标信号被引到该位置的输出功率,调整每个目标信号的位置,比较得出最大功率,即为目标信号正确位置。

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4. 研究创新点

本课题对已有的波束形成算法进行研究,提出改进方案: 将信号从时域转换至频域,假设不同声源位置,计算所有声源处理后的最大输出功率, 后续通过仿真系统模拟干扰信号后,保留较明显波形进行处理,改进研究的真实性。

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