下载此文档

激光反射法音频声源定位与语音内容解析 电子科技大学 光电无声 理论方案.doc


文档分类:通信/电子 | 页数:约13页 举报非法文档有奖
1/13
下载提示
  • 1.该资料是网友上传的,本站提供全文预览,预览什么样,下载就什么样。
  • 2.下载该文档所得收入归上传者、原创者。
  • 3.下载的文档,不会出现我们的网址水印。
1/13 下载此文档
文档列表 文档介绍
该【激光反射法音频声源定位与语音内容解析 电子科技大学 光电无声 理论方案 】是由【世界末末日】上传分享,文档一共【13】页,该文档可以免费在线阅读,需要了解更多关于【激光反射法音频声源定位与语音内容解析 电子科技大学 光电无声 理论方案 】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。第三届全国光电设计大赛理论方案报告编号:参赛题目:激光反射法音频声源定位与语音内容解析参赛队伍名称:光电无声所在学校:电子科技大学队长姓名:秦春伟提交方案时间:,,,,(,(,第三届全国光电设计大赛组委会制1参赛题目:(音频定位):A:声源偏离两窗中间面的偏离方向判定B:声源偏离两窗中间面的垂直距离测定本次实验利用激光探测器(原理同激光***)定位声源偏离两窗中间面的垂直距离及偏离方向。(音频解析):激光窃听是指通过激光技术探测到远处人谈话的内容,是近几年来新出现的窃听技术。原理:声源?空气振动?玻璃振动?激光束会被玻璃反射?光斑振动?通过硅光片或者光电二极管?光斑振动?电流振动?用扬声器还原成声音。本次实验利用激光***原理设计出语音解析装置。(一)声源偏离两窗中间面的垂直距离及偏离方向的确定:A:声源偏离两窗中间面的偏离方向判定选取离两窗中间面同一水平线的垂直距离相等的两处,多取几次(,,,),分别用两个所设计激光探测器同时测两处玻璃震动强度,哪边的震动强度略强于同等距离的另一边,可判定声源在中心面的那一侧。1B:声源偏离两窗中间面的垂直距离测定(示意图如下)在偏离方向的基础上,在所判定的声源所处面,以中心面为起点,在同一水平线上,,直至强度明显减小。对比各处强度,选择强度最强的点为基准,,判断以上三处的强度,如果哪出明显强于另外两处,则此处为玻璃到声源的最小距离点P。.直接测量中心面到最小距离点的距离即为所求垂直距离A。(二)声源播放内容的恢复-----激光***:本实验利用“猫眼效应”进行窃听。1.“猫眼”效应:“猫眼”效应在窃听中的作用有两个,第一个是对窃听目标进行快速发现和准确定位,如图1所示,由于系统具有圆对称性,A光线经光学系统后将聚焦于焦平面上一点,然后被焦平面反射后沿A′返回。同理,B光线最后将沿B’返回。这种能使反射光按入射方向返回的光路被称为“猫眼”反射光路,从发射光处可以探测到强反射光。利用此2原理,可以向目标发射激光束,当探测到光学返回率比普通目标高时,就可以断定此时激光正好对准目标。第二个作用是利用其较高强度的回光信号实现窃听。目前,制约激光窃听技术发展的原因在于反射光即信号光波太弱,淹没于背景噪声之中,不利于信号的提取与检测。而利用“猫眼”效应则可以获得较强的信号光,理论分析表明“猫眼”目标反射光的强度是普通物体漫反射的100,10000倍。这样,信号的提取、解调、音频输出等工作就会简单很多。:通常情况下由于探测过程中激光束不可能完全聚焦于光敏面上,有一定的离焦量。因此经光敏面反射后形成一定束角的反射光。另外,“猫眼”的光学系统的孔径为D,焦距为f。利用几何光学可以导出有效孔径D′:式中,d为离焦量。分析上式可以说明,当D很小,即D<<f时,D与D′的值相差不大,这样3被光阑遮挡的光线可以忽略不计。反之,离焦会产生一定的回波发散角。由几何光学公式可以推导出:对于一般的光学系统,有f>>d,f>>dD,则θs可以进一步简化为:.所以“猫眼”光学系统的焦距越长或离焦量越小,,回波发射角越小;光学孔径越大,回波发射角也就越大。、束散角、目标尺寸、大气等因素有关。设激光的发射角为θ0,探测目标的距离为R,则从探测器发射到目标的光斑面积为:.假设光在大气中传输是遵循几何光学原理,大气是均匀且各向同性的,激光光束的能量分布近似均匀,设单程大气透过率τ,激光脉冲峰值功率P,则在距离R处激光光斑的单位面积功率为:设接收系统孔径面积Ar,目标光学系统的有效接收面积为As,光学系统“猫眼”效应的反射系数,“猫眼”目标回波功率为:4漫反射回波功率为:“猫眼”目标回波功率与离焦量的关系为:,(窃听原理当声波作用于“猫眼”目标时,引起光学系统振动,使其偏离原来位置,不同的位置对应不同的入射角度,不同的入射角度对应不同的离焦量(如图2所示),不同的离焦量引起反射光的发散角不同,最终引起探测回波信号功率的不同。经检测,激光器与目标距离为10m,激光发射功率数量级为10mW时,。可见,当激光器的发射功率不稳定5时,对回波信号影响不能忽略,给回波信号解调增加了除噪的难度。定义回波功率与发射功率的比值为功率对比度M为:通过测量功率对比度与离焦量的关系,可以减小发射功率不稳定所造成的影响。对必要的参数进行量化,系统各参数取值如下:发射激光的发散角2mrad,激光系统发射/接收望远镜直径为50cm,,探测器最小可探测功率为1nW,目标有效反射面积为5m2,,“猫眼”,目标光学镜头反射激光发散角为10mrad,目标光学镜头直径为15cm,合作目标有效面积为20cm2,,,。经计算,功率对比度与离焦量的关系曲线如图3所示。当入射角发生变化时,离焦量随着入射角变化而变化,由图可以看6出,M值随离焦量增加而减小。声波引起了“猫眼”光学系统的振动,不同频率、不同强度的声音引起的振动程度也不同,入射角总是变化的,因此M受到调制。反射光线经过聚焦以后由光电探测器接收,单片机读取探测器与功率计输出的模拟信号,运算并输出随着M值不同而随时间变化的电信号,再通过放大除噪以后便可解调得到窃听的语音信号。-Ne激光器,使用这种激光器的原因是其功率较大,通过温度控制可以使功率很稳定。也可使用近红外半导体激光器,近红外光是不可见光,不易被监听目标发现。而且大气传输特性好,对于近红外光的接收传感器,不需要专门的冷却设备就可以在最佳灵敏度上工作,不易受噪声影响。镀膜聚焦透镜除了普通的聚焦功能外,还可以进行窄带滤波,只允许波长为650nm的光部分通过,可以大大地减小背景光线的干扰。探测器安装在会聚镜的焦点处,能够将不同的绿光能量转化为不同的电7信号进行解调。光功率计用于测量出射激光的功率,由于半透半反镜的透射作用,收到的光功率为实际的一半。将光功率转化为电信号与探测器的电信号共同输入给SPCE061A单片机进行除法运算,便可以得到功率对比度M的值,并输出功率对比度M值信号。如图5所示,经过运算后M值转化的电信号非常微弱,所以对前置放大器的灵敏度有一定的要求,在前置放大环节中应该保证对微弱信号的准确放大。音频放大器采用LM386,它是一种低噪声低功耗音频集成功放,,电压增益为50dB,经其输出的信号可直接驱动扬声器。通过以上运算及分析,可判断此实践方法可行性强,可以实施。,(考虑如何在传统激光***的基础之上尽最大可能减少反射光的损失(即离焦量要小),答:利用“猫眼”法的运用(聚焦)减小反射损失。,(如何准确地定位声源的位置,答:我们尝试过应用最多的雷达系统,但最后采用了自己设计的比较简单易行的激光测震动强度初步判断偏离角和数学方法计算垂直距离。3:如何减小环境的噪音对玻璃震动的干扰,

激光反射法音频声源定位与语音内容解析 电子科技大学 光电无声 理论方案 来自淘豆网www.taodocs.com转载请标明出处.

相关文档 更多>>
非法内容举报中心
文档信息
  • 页数13
  • 收藏数0 收藏
  • 顶次数0
  • 上传人世界末末日
  • 文件大小122 KB
  • 时间2024-03-25