基于超聲陣列聲場(chǎng)仿真平臺(tái)的目標(biāo)識(shí)別方法研究.pdf

1、針對(duì)傳統(tǒng)光電探測(cè)裝置在地震、強(qiáng)輻射、煙霧等特殊環(huán)境下難以正常工作或效果不理想的情況，設(shè)計(jì)了一種基于超聲傳感器陣列的目標(biāo)識(shí)別技術(shù)方案。針對(duì)超聲檢測(cè)測(cè)試過程繁瑣、耗時(shí)過長(zhǎng)，成本較高的局限性，開發(fā)了一個(gè)基于超聲陣列聲場(chǎng)仿真的實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)，在該平臺(tái)上進(jìn)行了目標(biāo)識(shí)別算法的研究。
　　在VS2010平臺(tái)上，利用OpenGL和CAD圖形設(shè)計(jì)軟件相結(jié)合構(gòu)建目標(biāo)，OpenGL和3DSMax相結(jié)合實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景構(gòu)建。CAD圖形設(shè)計(jì)軟件繪制目標(biāo)保存為AS

2、CII格式的STL格式文件，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)表面三角剖分，讀取三角面片數(shù)據(jù)信息將目標(biāo)導(dǎo)入到構(gòu)建的三維場(chǎng)景中；OpenGL繪制兩個(gè)圓柱體，側(cè)面的圓分別表示發(fā)射和接收陣元；遍歷搜索目標(biāo)表面三角面片重心，根據(jù)超聲波在空氣中的傳播模型、聲線跟蹤法、反射定律確定發(fā)射和反射聲線。
　　根據(jù)空氣中超聲波換能器輻射聲場(chǎng)指向性對(duì)超聲波發(fā)射陣元聲場(chǎng)建模；利用示波器采集單發(fā)射單接收時(shí)接收陣元回波信號(hào)，用Matlab工具箱擬合回波信號(hào)得到回波信號(hào)函數(shù)，采用標(biāo)定的

3、方法獲得超聲波發(fā)射陣元基元信號(hào)；考慮超聲波在空氣中的衰減和目標(biāo)吸收衰減，由基元信號(hào)和輻射聲場(chǎng)指向性，獲取發(fā)射聲線和接收聲線上的聲壓信號(hào)；接收陣元聲線聲壓疊加求取平均值，獲得仿真平臺(tái)中接收陣元上的回波響應(yīng)信號(hào)。
　　分別對(duì)仿真平臺(tái)中獲取的超聲波回波信號(hào)和實(shí)際場(chǎng)景中采集的回波信號(hào)進(jìn)行分析，對(duì)比頻域7個(gè)一定間隔的幅值點(diǎn)，其相對(duì)誤差均在5％以內(nèi)，表明該仿真平臺(tái)是有效的。分別對(duì)仿真回波信號(hào)和實(shí)際回波信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，提取幅值和相位特征