CN204272043U - 一种用于声源定位装置的信号预处理模块 - Google Patents

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CN204272043U CN201420753434.4U CN201420753434U CN204272043U CN 204272043 U CN204272043 U CN 204272043U CN 201420753434 U CN201420753434 U CN 201420753434U CN 204272043 U CN204272043 U CN 204272043U
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孙晓颖
刘壮
赵一航
秦宇镝
刘妍妍
陈磊
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Abstract

本实用新型涉及一种用于声源定位装置的信号预处理模块，属于信号处理领域。包括自动增益控制电路，用于调整信号幅值以适应系统动态范围，低噪滤波电路，用于滤除接收信号中的高频噪声成分，AD转换电路，用于将模拟量信号转换为数字量信号供上位机调用。本实用新型可增加装置的工作稳定性，提高声源定位精度。

Description

一种用于声源定位装置的信号预处理模块
技术领域
本实用新型属于信号处理领域，具体涉及一种用于声源定位装置的信号预处理模块。
背景技术
声源定位是利用定位目标自身辐射声信号获得其位置信息的一项技术，在军事和民用领域均具有广泛的应用。
信号预处理模块是声源定位装置能够准确获得声源位置信息的前提条件。在声源定位过程中，由于目标与定位装置距离不定，致使传感器接收信号幅值变化较大，若超出硬件电路的动态范围，则定位装置将无法正常工作，导致定位装置工作稳定性降低。声源定位装置所处环境复杂，导致其接收数据往往含有较多高频噪声成分，使信号畸变严重；同时，在AD转换过程中，采样操作易引入时间误差，导致各路信号时间差受到影响，使声源定位装置定位精度降低。
发明内容
本实用新型提供了一种用于声源定位装置的信号预处理模块，用于对接收信号进行自动增益控制、滤波和AD转换处理，可增强定位装置的工作稳定性，提高信源定位精度。
本实用新型采取的方案是，自动增益控制电路分别与低噪滤波电路连接，该低噪滤波电路分别与AD转换电路连接，其中：
自动增益控制电路，用于调整信号幅值；
低噪滤波电路，用于滤除各路接收信号中的高频噪声成分；
AD转换电路，用于将模拟量信号转换为数字量信号供上位机调用。
所述自动增益控制电路，包括乘法运算电路、放大电路、整流电路、低通滤波电路和比较放大电路。
所述低通滤波电路，由低通滤波芯片构成，用于滤除各路接收信号中的高频噪声成分。
所述AD转换电路，各路AD采样电路以并行方式与上位机接口电路连接，存储器与该上位机接口电路连接。
本实用新型具有以下优点：
第一、可自动控制接收信号增益以适应声源定位装置的动态范围，提高了定位装置的工作稳定性；
第二、可预先滤除接收信号的高频噪声成分，提高声源定位装置的定位精度；
第三、可对各路接收信号进行并行AD采样，提高了声源定位精度。
附图说明
图1是本实用新型的整体框图；
图2是本实用新型的自动增益控制电路的原理框图；
图3是本实用新型的AD转换电路的原理框图。
具体实施方式
自动增益控制电路分别与低噪滤波电路连接，该低噪滤波电路分别与AD转换电路连接，其中：
自动增益控制电路，用于调整信号幅值；
低噪滤波电路，用于滤除各路接收信号中的高频噪声成分；
AD转换电路，用于将模拟量信号转换为数字量信号供上位机调用。
所述自动增益控制电路，如图2所示，包括乘法运算电路、放大电路、整流电路、低通滤波电路和比较放大电路，用于在信源距离远近不同导致定位装置接收信号幅值变化时，产生相应变化的增益，使自动增益控制电路的输出幅值基本不变，适应后续电路的动态范围。其中UI为自动增益控制电路输入电压，UO为自动增益控制电路输出电压，Uref为自动增益控制电路的参考电压，UO2为自动增益控制电路中低通滤波器输出电压；
所述低通滤波电路，由低通滤波芯片构成，用于滤除各路接收信号中的高频噪声成分；其通带范围可调，增加了电路应用的灵活性，避免信号产生严重畸变，可提高定位装置的定位精度，其中低通滤波器的通带需包含目标信号的中心频率，以保留有用信号成分；
所述AD转换电路，如图3所示，各路AD采样电路以并行方式与上位机接口电路连接，存储器与该上位机接口电路连接；用于将模拟量信号转换为数字量信号供上位机调用。其中，各路AD采样电路需以并行方式工作以避免对接收信号时间差的影响；存储器用于存放AD采样所得信号数据；上位机接口电路用于传输上位机控制指令和上位机调用存储器中的信号数据。
本实用新型的工作过程为：
将传感器阵列接接收定位目标发射信号传输至图1所示的信号预处理模块；
图2中自动增益控制电路根据各路传感器的输出电压信号产生电压增益，使信号幅值基本不变。由图2中电路关系可知，自动增益控制电路输出为UO＝K(Uref-UO2)UI，其中K为大于0的比例系数，当输入电压UI增大时，UO2随之增大，导致K(Uref-UO2)减小，则UO减小；当UI减小时，同理K(Uref-UO2)增大，使UO增大。；
根据目标信号中心频率设置低通滤波器芯片的通带范围，接收自动增益控制电路输出满足后续电路动态范围的信号，经低通滤波处理，滤除高频噪声成分；
AD转换电路中多路AD采样电路接收上位机控制指令，以预先设定的采样频率对滤波电路输出信号进行并行采样，将多路AD采样所得数据存储至存储器中，经上位机接口电路传输给上位机。
传感器接收信号经信号预处理模块上述预处理操作后，即可获得声源定位装置上位机可处理的信号数据，进而通过算法运算获得声源定位信息。

Claims (4)

1.一种用于声源定位装置的信号预处理模块，其特征在于：自动增益控制电路分别与低噪滤波电路连接，该低噪滤波电路分别与AD转换电路连接，其中：
自动增益控制电路，用于调整信号幅值；
低噪滤波电路，用于滤除各路接收信号中的高频噪声成分；
AD转换电路，用于将模拟量信号转换为数字量信号供上位机调用。
2.根据权利要求1所述的一种用于声源定位装置的信号预处理模块，其特征在于：所述自动增益控制电路，包括乘法运算电路、放大电路、整流电路、低通滤波电路和比较放大电路。
3.根据权利要求2所述的一种用于声源定位装置的信号预处理模块，其特征在于：所述低通滤波电路，由低通滤波芯片构成，用于滤除各路接收信号中的高频噪声成分。
4.根据权利要求1所述的一种用于声源定位装置的信号预处理模块，其特征在于：所述AD转换电路中各路AD采样电路以并行方式与上位机接口电路连接，存储器与该上位机接口电路连接。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109068235A (zh) * 2017-06-12 2018-12-21 田中良 用于精确计算声音在麦克风阵列处的到达方向的方法
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