基于奥米亚棕蝇听觉耦合机制的时延放大系统与声定位研究
发布时间：2023-04-25 03:37
声源定位技术是近年来国内外研究的一个热点,它涉及到声学、信号检测、数字信号处理等诸多技术领域,在军事、工业和民用领域有着重要的应用价值。声源定位技术一般借助于具有一定拓扑结构的传声器阵列来实现,声源定位的线索为接收信号间的到达时间差或幅值差。为了获得足够的声场信息,取得较高的定位精度,通常需要传声器阵列在保证一定阵元数目的同时具有比较大的阵元间距,这往往导致定位装置的整体尺寸比较庞大。而在一些特殊的应用领域,如微型运载工具,便携式电子设备等,由于受到空间尺寸的限制,通常要求定位装置在保证高精度的同时兼具微型化的特征。面对这些领域的特殊需求,必须寻找新的技术来满足。一种原产于北美的小型寄生蝇——奥米亚棕蝇,为我们提供了可能。该寄生蝇的听觉器官很小,耳间距仅为0.5mm左右,却能凭借寄主发出的叫声准确地将其定位,定位精度达到2°以内。研究表明,这种超强的定位能力得益于其耳间一种特殊的耦合机制。该耦合机制能够有效放大两耳接收信号间的时间差和幅值差,其效果等于将耳间距扩大了数十倍。这种耦合机制将有可能为上述应用提供良好的解决方案。本文的研究就是在这种背景下展开的,主要研究工作包括以下几个部分:...
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号说明
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 声源定位方法研究概况
1.2.1 传声器阵列声源定位方法
1.2.2 时延估计方法
1.3 奥米亚棕蝇听觉系统研究概况
1.3.1 解剖学研究
1.3.2 力学特性研究
1.4 奥米亚棕蝇听觉系统的仿生学研究概况
1.5 目前存在的问题及本文研究内容
1.5.1 目前存在的主要问题
1.5.2 本文的主要研究内容
第二章 仿生耦合力学模型研究
2.1 引言
2.2 二维耦合模型研究
2.2.1 二维耦合模型的建立
2.2.2 二维耦合模型的时延放大特性分析
2.2.3 二维耦合模型的参数设计
2.3 高维耦合模型研究
2.3.1 高维耦合模型的建立
2.3.2 高维耦合模型的时延放大特性分析
2.3.3 频率偏移的影响
2.3.4 高维耦合模型的参数设计
2.4 耦合模型的仿真分析
2.4.1 耦合模型的响应求解
2.4.2 二维耦合模型的仿真分析
2.4.3 高维耦合模型的仿真分析
2.5 本章小结
第三章 基于耦合模型的时延放大系统研究
3.1 引言
3.2 时延放大系统构成
3.3 耦合模块(CM)
3.3.1 耦合模型的等效信号流程图
3.3.2 传递函数的设计
3.3.3 时延放大特性分析
3.3.4 耦合模块的仿真分析
3.4 滤波器(Filter)
3.5 时延估计模块(TDEM)
3.6 延时器
3.6.1 时延放大单元中的延时器(DU)
3.6.2 系统末端的延时器(TDU)
3.7 时延放大系统研究
3.7.1 信号处理流程
3.7.2 时延放大特性分析
3.7.3 时延估计性能分析
3.8 本章小结
第四章 基于时延放大系统的声源定位研究
4.1 引言
4.2 接收阵列的设计
4.2.1 近场与远场
4.2.2 阵列的布置
4.2.3 阵元间距
4.3 单声源定位研究
4.4 多声源定位研究
4.4.1 互相关图时延估计方法
4.4.2 时延放大系统联合互相关图方法
4.4.3 多声源定位仿真分析
4.5 本章小结
第五章 声源定位实验研究
5.1 引言
5.2 实验内容
5.3 实验方法
5.4 实验准备
5.4.1 实验平台设计与搭建
5.4.2 传声器选择与布置
5.4.3 近场与远场
5.4.4 方位校准
5.5 实验结果
5.5.1仿生耦合模型放大规律验证实验
5.5.2 时延放大系统的时延放大特性验证实验
5.5.3 时延放大系统的时延估计性能验证实验
5.5.4 时延放大系统的声定位效果验证实验
5.6 结果讨论
5.7 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 主要创新点
6.3 研究展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间的学术成果
本文编号：3800625
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号说明
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 声源定位方法研究概况
1.2.1 传声器阵列声源定位方法
1.2.2 时延估计方法
1.3 奥米亚棕蝇听觉系统研究概况
1.3.1 解剖学研究
1.3.2 力学特性研究
1.4 奥米亚棕蝇听觉系统的仿生学研究概况
1.5 目前存在的问题及本文研究内容
1.5.1 目前存在的主要问题
1.5.2 本文的主要研究内容
第二章 仿生耦合力学模型研究
2.1 引言
2.2 二维耦合模型研究
2.2.1 二维耦合模型的建立
2.2.2 二维耦合模型的时延放大特性分析
2.2.3 二维耦合模型的参数设计
2.3 高维耦合模型研究
2.3.1 高维耦合模型的建立
2.3.2 高维耦合模型的时延放大特性分析
2.3.3 频率偏移的影响
2.3.4 高维耦合模型的参数设计
2.4 耦合模型的仿真分析
2.4.1 耦合模型的响应求解
2.4.2 二维耦合模型的仿真分析
2.4.3 高维耦合模型的仿真分析
2.5 本章小结
第三章 基于耦合模型的时延放大系统研究
3.1 引言
3.2 时延放大系统构成
3.3 耦合模块(CM)
3.3.1 耦合模型的等效信号流程图
3.3.2 传递函数的设计
3.3.3 时延放大特性分析
3.3.4 耦合模块的仿真分析
3.4 滤波器(Filter)
3.5 时延估计模块(TDEM)
3.6 延时器
3.6.1 时延放大单元中的延时器(DU)
3.6.2 系统末端的延时器(TDU)
3.7 时延放大系统研究
3.7.1 信号处理流程
3.7.2 时延放大特性分析
3.7.3 时延估计性能分析
3.8 本章小结
第四章 基于时延放大系统的声源定位研究
4.1 引言
4.2 接收阵列的设计
4.2.1 近场与远场
4.2.2 阵列的布置
4.2.3 阵元间距
4.3 单声源定位研究
4.4 多声源定位研究
4.4.1 互相关图时延估计方法
4.4.2 时延放大系统联合互相关图方法
4.4.3 多声源定位仿真分析
4.5 本章小结
第五章 声源定位实验研究
5.1 引言
5.2 实验内容
5.3 实验方法
5.4 实验准备
5.4.1 实验平台设计与搭建
5.4.2 传声器选择与布置
5.4.3 近场与远场
5.4.4 方位校准
5.5 实验结果
5.5.1仿生耦合模型放大规律验证实验
5.5.2 时延放大系统的时延放大特性验证实验
5.5.3 时延放大系统的时延估计性能验证实验
5.5.4 时延放大系统的声定位效果验证实验
5.6 结果讨论
5.7 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 主要创新点
6.3 研究展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间的学术成果
本文编号：3800625
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xxkjbs/3800625.html