基于声传播的智能定位系统_F题.pdf

简介：
本论文探讨了基于声波传播原理设计的一种新型智能定位系统，该系统通过分析声音信号的传输特性实现高精度定位，在复杂环境中具有广泛应用潜力。文档深入研究了算法优化及实际应用案例。 【基于声传播的智能定位系统】是2023年全国大学生电子设计竞赛本科组的一道试题，旨在考察参赛者运用声学原理、模式识别及机器学习算法来设计并实现一个智能定位系统的技能。该系统的主要任务通过检测声波在亚克力材质平面板内的传播特性，对敲击产生的声音源或放置的物件进行精确定位。 **基本要求：** 1. 系统需配备自制信号发生器，能生成频率范围为15kHz至20kHz、步进为1kHz的扫频信号。电声部件将这些信号转化为声波注入平面板内，并由不同位置上的声电转换装置接收，通过预留测试端口使用示波器观察其接收信号。 2. 将300mm边长区域M划分为6×6个大方格，在指定的大方格内敲击一次后，系统应在5秒之内完成探测并显示对应的方格编号。 **发挥部分：** 1. 在基本划分基础上进一步将该区域细分为12×12个小方格。放置磁铁圆片后，一键启动系统能在15秒内定位并显示其所在小方格的坐标。 2. 任意位置放置一个直径为12mm、厚度为2mm的圆形磁铁（上下各放五枚），通过平面板相互吸引固定，在最短时间为该磁铁圆片进行精确定位，精度需达到10毫米以内，并显示其直角坐标值。 3. 其他创新功能设计与实现。 **系统说明：** - 平面板材质为亚克力，尺寸在450mm±10mm范围内，厚度8mm±1mm。表面允许画格但不可进行其他加工。 - 电声部件及支撑件安装于指定的60mm×60mm区域内。 - 敲击平面板工具需小巧以便准确判断敲击位置。 **评分标准：** 设计报告涵盖方案论证、理论分析、电路与程序设计、测试方案和结果以及文档结构规范性，总分为20分；基本要求中信号发生器功能实现10分，探测定位40分。发挥部分包括更精细的定位和其他创新共计50分。 参赛队伍需综合运用声学知识、电子工程技术和计算机科学技能构建一个精确定位系统，在设计过程中考虑声波传播特性（如衰减、反射和折射）并结合模式识别及机器学习技术提高精度与效率，同时确保硬件稳定性和软件高效运行。在测试阶段除了验证功能实现外还需对结果进行分析以展示系统的性能和可靠性。