声音定位系统原理

2014年重庆理工大学电子设计竞赛

声音定位系统（C题）

1

摘要：本系统使用STM32产生频率为500Hz的正弦波信号，该信号用LM386进行功率放大及驱动后输入到蜂鸣器作为声源。接收部分使用拾音器进行接收，首先对接收的信号经过同相放大，使变化的电流信号转换为变化的电压信号。然后经过由OP07组成的有源带通滤波器，该滤波器的中心频率为500Hz，带宽为100Hz，增益为1倍，去除周围环境的声波，滤波后的信号正好是蜂鸣器发出的声音信号。再对滤波后的两路信号经过相移检测电路，可以把滤波后的正弦波转换为方波，以便单片机STM32对相位差信号进行捕获。声源定位是通过对四个拾音器接收到相位差信号进行处理，经过一套比较完善的算法可得声源的坐标，即可进行声源定位。

关键词：500Hz 声音定位 STM32

一、系统方案

2

1.声音信号产生的选择

方案一：采用NE555产生频率为500Hz的方波用来作为声音信号。它的作用是用内部的定时器来构成时基电路。外部通过简单的电路可获得所得的信号。该电路搭建比较简单，原理易于理解，电路中元器件参数也比较好计算。

方案二：

2012年大学生电子设计TI杯竞赛

声音定位系统（D题） 【本科组】

1

摘要：本系统是用C8051F310单片机产生频率为500Hz的方波信号，该信号用三极管8550进行放大及驱动后输入到蜂鸣器作为声源。接收部分使用拾音器进行接收，首先对接收的信号经过单管放大，使变化的电流信号转换为变化的电压信号。然后经过由LM358组成的带通滤波器，该滤波器的中心频率为500Hz，带宽为50Hz，增益为10倍，去除周围环境的声波，滤波后的信号正好是蜂鸣器发出的声音信号。再对此级信号经过LM339比较器，可以把滤波后的正弦波转换为方波，以便单片机MSP430G2553进行检测。声源定位是通过对四个拾音器接收到信号的时间先后进行处理，经过一套比较完善的算法可得声源的坐标，即可进行声源定位。然后经过后级的更精确的算法，当声源移动时，可实时检测到声源坐标。

关键词：500Hz 声音定位 MSP430G2553

2

一、系统方案

1.声音信号产生的选择

方案一：采用NE555产生频率为500Hz的方波用来作为声音信号。它的作用是用内部的定时器来构成时基电路。外部通过简单的电路可获得所得的

声音空间定位测听系统的设计与实现

作者:作者：吴锋，高下，李志宏，钱宗才，王锦玲 来源：医学期刊 / 大学学报收藏本文章

【关键词】 声音定位

关键词: 声音定位;听觉;多媒体;判定，计算机辅助 中图号:TP302.1 文献标识码:B

摘 要:目的 设计并实现一种可判别及评价人耳声音空间定位能力的系统. 方法 人耳对声音的空间定位是听觉系统的一个基本功能，通过对声音的物理特性及人耳的听觉特性的分析，给出声源在方向和距离两方面的定位方法，在充分利用计算机技术的基础上，利用尽量少的辅助硬件，提出一种方便可行的测试人耳声音空间定位能力的方法，该系统具有纯音测试、噪音测试、音乐测试及语音测试共4种测试模式，可通过测试参数MAA来判别受试者对声音的空间定位能力. 结果 本系统经初步实验及临床验证，取得了比较好的测试结果. 结论 本方法在判别及评价人耳声音空间定位能力方面具有一定的应用价值.

0 引言

人耳对声音的空间定位是听觉系统的一个基本功能.听觉功能对人类适应环境和认识自然有着重要意义，人类通过听觉获得声音信息，从而彼此互通往来、交流思想、共同生活.因此，研究人特别是研究听力受到损伤后的患者对声音的空

?

“北斗一号”卫星定位系统工作原理:

“北斗一号”卫星定位系统由两颗地球静止卫星(80.0E和140.0E)、一颗在轨备份卫星(110.50E)、中心控制系统、标校系统和各类用户机等部分组成。系统的工作过程是：首先由中心控制系统向卫星I和卫星II同时发送询问信号，经卫星转发器向服务区内的用户发送。用户响应其中一颗卫星的询问信号，并同时向两颗卫星发送响应信号，经卫星转发回中心控制系统。中心控制系统接收并解调用户发来的信号，然后根据用户的申请服务内容进行相应的数据处理。对定位申请，中心控制系统测出两个时间延迟：即从中心控制系统发出询问信号，经某一颗卫星转发到达用户，用户发出定位响应信号，经同一颗卫星转发回中心控制系统的延迟；和从中心控制发出询问信号，经上述同一卫星到达用户，用户发出响应信号，经另一颗卫星转发回中心控制系统的延迟。由于中心控制系统和两颗卫星的位置均是已知的，因此由上面两个延迟量可以算出用户到第一颗卫星的距离，以及用户到两颗卫星距离之和，从而知道用户处于一个以第一颗卫星为球心的一个球面，和以两颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上。另外中心控制系统从存储在计算机内的数字化地形图查寻到用户高程值，又可知道用户出于某一与地球基准椭球 面平行的

2012年“TI”杯电子设计竞赛

摘 要

本设计采用TI公司生产的超低功耗单片机MSP430G2452和G2553分别作为定位系统的声源产生模块和信息处理模块，实现了声音信号的发生、信号收集处理和屏幕显示以及语音提示等功能。该设计采用2节家用1.5V电池供电，实现了低功耗状况下的声音定位系。声源接收单元信号反应灵敏，能较准确的得到信号并及时传送到信号处理单元。以MSP430为主的Launchpad也符合了低功耗的标准，并且可以实现信号的运算处理以及控制LCD液晶屏幕显示测试数据。在定位算法上采用的是归一正方形算法。通过调试修正以后，能实现基本的声源定位并显示。

关键词：声音定位 低功耗 MSP430

目 录

一．引言 3 1.1主要任务 3 1.2设计要求 4 二.方案设计与论证 4 2.1方案对比 4 2.1.1 声源模块 5 2.1.2 接收

GPS卫星定位原理

GPS 卫星定位原理

GPS 测量定位涉及很复杂的数学计算，而这些计算都由专门的软件来处理, 所以面对非测绘专业的读者,以下只列出简单的原理公式。

5. 1 GPS 卫星定位基本原理

利用三个以上卫星的已知空间位置, 用空间距离交会法, 求得地面待定点 （接收 机）的位置，这就是GPS 卫星定位的基本原理（图2—23）但考虑到各种误差的 影响,为了达到定位精度要求,至少需要同步观测 4颗以上的卫星。

卫星是高速运行的动态已知点, 卫星的实时位置是由导航电文解算的, 测量出测站（接受机天线中心）至卫星间的距离,

式如下：

式中（xJ , yJ , zJ ）为三个卫星某时刻的位置（

依据测距原理, 根据待定点运动状态可分为静态定位和动态定位。 单机定位又叫绝对定位, 若至少两台以上接收机同时观测, 确定两点间相对位置, 又叫相对定位。

5.2 伪距测量定位原理

1 ）伪距测量 伪距测量通常用C/A 码或P 码进行，在图2-24中，卫星到接收机的距离是通过 测定信号从卫星到接收机的延迟时间乘以光速 C 来求得,延迟时间是通过码相 关技术来求得。 GPS 卫星发射的测距码是按一定的规律排列的，在同一周期内每个码对应着某一 特定的时间,识别每个码的形状

GPS卫星定位原理

GPS 卫星定位原理

GPS 测量定位涉及很复杂的数学计算，而这些计算都由专门的软件来处理, 所以面对非测绘专业的读者,以下只列出简单的原理公式。

5. 1 GPS 卫星定位基本原理

利用三个以上卫星的已知空间位置, 用空间距离交会法, 求得地面待定点 （接收 机）的位置，这就是GPS 卫星定位的基本原理（图2—23）但考虑到各种误差的 影响,为了达到定位精度要求,至少需要同步观测 4颗以上的卫星。

卫星是高速运行的动态已知点, 卫星的实时位置是由导航电文解算的, 测量出测站（接受机天线中心）至卫星间的距离,

式如下：

式中（xJ , yJ , zJ ）为三个卫星某时刻的位置（

依据测距原理, 根据待定点运动状态可分为静态定位和动态定位。 单机定位又叫绝对定位, 若至少两台以上接收机同时观测, 确定两点间相对位置, 又叫相对定位。

5.2 伪距测量定位原理

1 ）伪距测量 伪距测量通常用C/A 码或P 码进行，在图2-24中，卫星到接收机的距离是通过 测定信号从卫星到接收机的延迟时间乘以光速 C 来求得,延迟时间是通过码相 关技术来求得。 GPS 卫星发射的测距码是按一定的规律排列的，在同一周期内每个码对应着某一 特定的时间,识别每个码的形状

一、行业背景

随着我国经济体制改革不断深入，现代化进程不断加快，国家对煤矿安全日益重视，监管力度不断加强，大中型煤矿和众多乡镇小煤矿均已大量装备了煤矿安全监控系统，有效遏制了重大瓦斯爆炸事故的发生。但是，缺乏对井下人员位置信息的监控，目前还普遍存在入井人员管理困难，井上人员难以及时准确掌握井下人员的分布和作业情况，一旦发生事故，抢险救灾、安全救护的效率低，特别是事故发生后对矿井人员的抢救缺乏可靠的位置信息，严重地制约了抢险救灾的效率，失去最宝贵地抢救时机。安全生产的核心是人的安全。因此，煤矿对利用相应的矿井人员跟踪定位设备，全天候对煤矿入井人员进行实时自动跟踪和考勤，随时掌握每个员工在井下的位置及活动轨迹、全矿井下人员的位置分布情况等需求迫切。

井下人员位置监测与管理系统是集井下人员考勤、跟踪定位、灾后急救、日常管理等于一体的综合性应用系统。这一科技成果的实现，将为煤炭企业的安全生产和日常管理上台阶，为事故急救带来可靠指挥依据。

二、现有人员定位系统存在的问题

目前井下人员的跟踪，基本上采用的是RFID。这种方法是在在矿井井口处，或其它井下一些关键通道口，使用射频卡（RFID）读取的方法对下井人员进行记录跟踪的方法。这种方

GPS卫星定位原理

GPS测量定位涉及很复杂的数学计算,而这些计算都由专门的软件来处理,所以面对非测绘专业的读者,以下只列出简单的原理公式。

5. 1 GPS卫星定位基本原理

利用三个以上卫星的已知空间位置,用空间距离交会法,求得地面待定点(接收机的位置,这就是GPS卫星定位的基本原理(图2—23但考虑到各种误差的影响,为了达到定位精度要求,至少需要同步观测4颗以上的卫星。

卫星是高速运行的动态已知点,卫星的实时位置是由导航电文解算的,只要实时测量出测站(接受机天线中心至卫星间的距离,就可以进行测站点的定位。公式如下:

式中(xJ,yJ,zJ为三个卫星某时刻的位置(j=1,2,3; (xP,yP,zP 为测站点P点坐标;

(ρ1,ρ2,ρ3 为卫星到接收机天线的距离。

依据测距原理,其定位方法可分为:伪距法定位、载波相位定位和差分定位等。根据待定点运动状态可分为静态定位和动态定位。

单机定位又叫绝对定位,若至少两台以上接收机同时观测,确定两点间相对位置,又叫相对定位。

5.2 伪距测量定位原理 1伪距测量

伪距测量通常用C/A码或P码进行,在图2-24中,卫星到接收机的距离是通过测定信号从卫星到接收机的延迟时间乘以光速C来求得,延迟时间是通过码

GPS卫星定位原理

GPS测量定位涉及很复杂的数学计算,而这些计算都由专门的软件来处理,所以面对非测绘专业的读者,以下只列出简单的原理公式。

5. 1 GPS卫星定位基本原理

利用三个以上卫星的已知空间位置,用空间距离交会法,求得地面待定点(接收机的位置,这就是GPS卫星定位的基本原理(图2—23但考虑到各种误差的影响,为了达到定位精度要求,至少需要同步观测4颗以上的卫星。

卫星是高速运行的动态已知点,卫星的实时位置是由导航电文解算的,只要实时测量出测站(接受机天线中心至卫星间的距离,就可以进行测站点的定位。公式如下:

式中(xJ,yJ,zJ为三个卫星某时刻的位置(j=1,2,3; (xP,yP,zP 为测站点P点坐标;

(ρ1,ρ2,ρ3 为卫星到接收机天线的距离。

依据测距原理,其定位方法可分为:伪距法定位、载波相位定位和差分定位等。根据待定点运动状态可分为静态定位和动态定位。

单机定位又叫绝对定位,若至少两台以上接收机同时观测,确定两点间相对位置,又叫相对定位。

5.2 伪距测量定位原理 1伪距测量

伪距测量通常用C/A码或P码进行,在图2-24中,卫星到接收机的距离是通过测定信号从卫星到接收机的延迟时间乘以光速C来求得,延迟时间是通过码