一种生物声纳探测装置及其探测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102135619A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102135619A(43)申请公布日2011.07.27(21)申请号201010574072.9(22)申请日2010.12.06(71)申请人王茂森地址210094江苏省南京市玄武区孝陵卫钟山花园城陶然居6-501申请人南京理工大学(72)发明人王茂森陈明霞章鹏王猛杨华(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人唐代盛(51)Int.Cl.G01S15/88(2006.01)G01S7/539(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种生物声纳探测装置及其探测方法(57)摘要本发明涉及一种生物声纳探测装置及其探测方法，由生物声纳探测装置发射仿生声纳信号探测目标，基于特定的投影机理对回波信号进行处理，保留回波的时域和频域投影特征，得到的双通道音频回波信号直接输出给人耳，再借助人脑模仿动物智能，实现对复杂目标的定位、特征捕捉和识别等功能，可以帮助盲人(或特定使用环境下的正常人)感知环境和目标。该装置包括声纳信号发射模块[A]，回波接收模块[B]，微型计算机模块，双通道音频输出模块[C]。由声纳信号发射模块[A]向环境或目标发射声纳探测信号，回波接收模块[B]接收回波信号，微型计算机模块将回波信号处理得到音频回波信号，再通过双通道音频输出模块[C]输入到人耳判别。CN1023569ACCNN110213561902135624A权利要求书1/1页1.一种生物声纳探测装置，其特征在于，包括声纳信号发射模块[A]、回波接收模块[B]，微型计算机模块，双通道音频输出模块[C]；声纳信号发射模块[A]发射声纳信号，回波接收模块[B]接收反射回来的回波信号并将其传输给微型计算机模块，微型计算机模块对信号进行处理后通过双通道音频输出模块[C]输出；所述声纳信号发射模块[A]包括声纳信号发生单元、发射端信号调理单元和发生端超声波换能器，声纳信号发生单元产生声纳信号，发射端信号调理单元将声纳信号发生单元输出的声纳信号放大、低通滤波后通过发射端超声换能器向环境或目标发射；所述回波接收模块[B]为双通道结构，该模块包括两个相同的接收端超声换能器、两个相同的接收端信号调理单元以及一个回波信号采集单元，每个接收端超声换能器对应一个接收端信号调理单元，接收端超声换能器接收环境中反射回来的回波信号并将其传输给与其对应的接收端信号调理单元，接收端信号调理单元对回波信号进行放大、滤波；回波信号采集单元同时采集经过信号调理的两路回波信号，并输出给微型计算机模块；双通道音频输出模块[C]包括音频数模转换单元、音频信号调理驱动单元和双声道播放器，音频数模转换单元将微型计算机模块处理得到两路数字音频回波信号转换为模拟信号输出给音频信号调理驱动单元，音频信号调理驱动单元将两路音频回波信号放大并驱动双声道播放器输出。2.根据权利要求1所述的一种生物声纳探测装置，其特征在于，声纳信号发生单元所产生的声纳信号包括仿生自然声纳信号的调频调幅波以及调频恒幅波、恒频恒幅波。3.一种基于权利要求1所述生物声纳探测装置的探测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、声纳信号发射模块[A]向外界发射声纳信号；步骤2、回波接收模块[B]接收环境中反射回来的回波信号并将其传输给微型计算机模块，所述回波接收模块为双通道模块，可以分别接收同一反射目标反射回来的回波信号；步骤3、微型计算机将接收到的信号进行在时域上的线性比例投影处理，保留回波波纹的幅值和频谱比例特征，得到具有直观意义的两路音频回波信号；步骤4、双通道音频输出模块[C]将两路音频回波信号输出给入耳。4.根据权利要求3所述的探测方法，其特征在于，步骤1向外界发射声纳信号时，远距离测量时采用恒频恒幅波或调频恒幅波，近距离目标识别时选用调频调幅波，判断目标的有无时采用恒频恒幅波。5.根据权利要求3所述的探测方法，其特征在于，步骤3将接收到的信号进行在时域上的线性比例投影处理采用以下公式进行：R(t)＝A1(t)sin[w1(t)t+φ1]+A2(t)sin[w2(t)t+φ2]+…+Ai(t)sin[wi(t)t+φi]，i＝1，2，3...n...，P(t)＝τA1(t)sin[ξw1(t)t+φ1]+τA2(t)sin[ξw2(t)t+φ2]+…+τAi(t)sin[ξwi(t)t+φi]，i＝1，2，3...n...，R(t)为回波信号，P(t)为音频回波信号，t为时间，τ、ξ为常数，φi为相位角，Ai(t)为信号幅值关于时间t的函数，wi(t)为角频率关于时间t的函数。2CCNN110213561902135624A说明书1/5页一种生物声纳探测装置及其探测方法技术领域[0001]本发明属