基于超聲陣列聲場仿真平臺的目標識別方法研究.pdf

1、針對傳統(tǒng)光電探測裝置在地震、強輻射、煙霧等特殊環(huán)境下難以正常工作或效果不理想的情況，設計了一種基于超聲傳感器陣列的目標識別技術方案。針對超聲檢測測試過程繁瑣、耗時過長，成本較高的局限性，開發(fā)了一個基于超聲陣列聲場仿真的實驗仿真平臺，在該平臺上進行了目標識別算法的研究。
　　在VS2010平臺上，利用OpenGL和CAD圖形設計軟件相結合構建目標，OpenGL和3DSMax相結合實現(xiàn)三維場景構建。CAD圖形設計軟件繪制目標保存為AS

2、CII格式的STL格式文件，實現(xiàn)目標表面三角剖分，讀取三角面片數據信息將目標導入到構建的三維場景中；OpenGL繪制兩個圓柱體，側面的圓分別表示發(fā)射和接收陣元；遍歷搜索目標表面三角面片重心，根據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。
　　根據空氣中超聲波換能器輻射聲場指向性對超聲波發(fā)射陣元聲場建模；利用示波器采集單發(fā)射單接收時接收陣元回波信號，用Matlab工具箱擬合回波信號得到回波信號函數，采用標定的

3、方法獲得超聲波發(fā)射陣元基元信號；考慮超聲波在空氣中的衰減和目標吸收衰減，由基元信號和輻射聲場指向性，獲取發(fā)射聲線和接收聲線上的聲壓信號；接收陣元聲線聲壓疊加求取平均值，獲得仿真平臺中接收陣元上的回波響應信號。
　　分別對仿真平臺中獲取的超聲波回波信號和實際場景中采集的回波信號進行分析，對比頻域7個一定間隔的幅值點，其相對誤差均在5％以內，表明該仿真平臺是有效的。分別對仿真回波信號和實際回波信號進行快速傅里葉變換，提取幅值和相位特征