【摘 要】
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军事对抗演练的发展使得对模拟作战对象的靶标系统智能化的要求越来越高。要求靶标系统能够模拟训练作战对象的各方面智能;“智能移动靶标”需要能够感知周边态势并作出恰当反应。模拟人类听觉并对“听”到的声音做出定位和判断,是“智能移动靶标”的功能之一。论文依照中国兵器工业试验测试研究院“智能移动靶标系统”开放合作项目要求,完成了MEMS声传感器阵列目标定位系统的设计。论文的主要工作如下:（1）分析了MEMS
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军事对抗演练的发展使得对模拟作战对象的靶标系统智能化的要求越来越高。要求靶标系统能够模拟训练作战对象的各方面智能;“智能移动靶标”需要能够感知周边态势并作出恰当反应。模拟人类听觉并对“听”到的声音做出定位和判断,是“智能移动靶标”的功能之一。论文依照中国兵器工业试验测试研究院“智能移动靶标系统”开放合作项目要求,完成了MEMS声传感器阵列目标定位系统的设计。论文的主要工作如下:（1）分析了MEMS声传感器阵列声源定位在智能移动靶标应用中的优越性,并对可控波束形成算法、高分辩率频谱估计声源定位算法和时延估计声源定位算法（TDOA）进行原理分析及特点对比,选择实时性高、计算量小的TDOA作为声源定位算法。结合项目背景实际需求,确定了MEMS声传感器阵列目标定位系统的关键技术指标。（2）对短基线阵列的算法性能进行了仿真,仿真实现了基于BLUE-TDOA的源定位和源定向性能。仿真结果表明:基于标准互相关算法的到达时间差计算能够满足声源定向的要求,声源定向精度在仿真环境下达到精度要求。（3）对对抗演练中常见声源进行了频谱分析。主要针对在嵌入式上实现时样本长度受限情况下,小样本的频谱特征与全样本的相似度。结果表明:采用小样本数据能够获得类似的频谱特征,从而为下一步基于频谱特征的的声源类型识别奠定了基础。（4）对比了三种不同麦克风阵列构型的特性,设计了由八个MEMS声传感器MSM261S4030H0R构成的一个底面为六边形的七阵元模块为基础,在上方扩展一个传感器,从而构成六面锥形立体结构的MEMS声传感器阵列。底面七阵元模块设计采用深圳矽速科技Sipeed R6+1型MEMS麦克风阵列模块;并采用模块搭载的12个SK9822-LED灯珠指示解算得到的声源方向。（5）完成了短基线MEMS声传感器阵列目标声源定位系统的嵌入式软件设计。设计实现了以STM32为核心、以Nebula＿Io T软件资源为基础的声源定位系统硬件和软件,采用C语言编制了声音采集、标准互相关计算、BLUE-TDOA声源定位和定向解算程序。验证表明虽然通过GPIO口的MEMS声传感器获取因速率不够无法实现多路数据同步采集,但在相关运算和定位解算方面的效率比较高。本文设计的TDOA到达时间差估计和BLUE源方向估计的方案可以满足定向要求。
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