基於無線傳感網絡的聲信號採集終端的製作方法
2023-12-02 22:58:01 2
專利名稱：基於無線傳感網絡的聲信號採集終端的製作方法
技術領域：
本發明涉及到無線傳感網絡以及嵌入式系統設計領域，涉及一種基於無線傳感網絡的聲信號採集終端。
背景技術：
在現代戰爭中，履帶式車輛以及輪式車輛仍然扮演著重要的角色。如何在戰場上辨別履帶式和輪式車輛成為各個國家研究的一個重點。在現代戰場上常用的識別方法包括雷達、紅外、視頻圖像或者間諜衛星等。這些方法各有優缺點，比如紅外探測的精度與距離都是有限的，總體探測的局限性也比較大。比如雷達探測，它的精度和準確性比較高但是成本比較高，而且在戰場的應用也受到環境的影響，在野外和比較暴露的地方由於雷達其自身的特點也容易受到攻擊。利用聲信號辨別車輛在交通監測領域以及軍事領域得到了一些應用，但實際的應用在探測範圍以及精度上也受到各種條件的約束。傳統的聲信號採集都是通過麥克風或者麥克風陣列完成。這種方法在狙擊手探測定位系統運用的比較成熟。狙擊手聲探測定位系統通過麥克風陣列接收並測量狙擊步槍的槍口激波和彈丸飛行產生的衝擊波來確定狙擊手的位置。基於聲信號的車輛識別系統與狙擊手探測定位系統的原理相似，車輛識別系統是利用不同車輛在行駛中產生的不同聲波信號來實現對車輛的分辨。系統的設計可以分為三個部分一是聲傳感陣列；二是信號處理單元；三數據遠端傳輸單元。現在一些實際的聲採集陣列的採集範圍十分有限，在一片比較大的區域布置多個聲傳感陣列沒有辦法實現協調工作，各個聲傳感陣列的成本也比較高， 在實際的聲信號處理單元中，信號調理電路對聲信號進行一定的處理送入A/D轉換器進行 A/D轉換再進行處理。在算法方面，已經有一些科研人員把信息融合理論運用到基於聲信號的目標分辨中，實際效果也不是很突出，但前景非常的看好。對於實際中尤其是在軍事領域應用的聲信號辨別車輛目標的方法，從實際系統設計到理論研究都需要解決設計成本，大範圍探測等重點問題。
發明內容
本發明針對現有技術的局限性，提供了基於無線傳感網絡的聲信號採集終端。本發明解決技術問題所採取的技術方案為
本發明包括聲傳感陣列模塊、聲信號調理模塊、微處理器模塊、無線發送與接收模塊和電源模塊。聲傳感陣列模塊採集的六路聲信號接到包含六通道的聲信號調理電路模塊的輸入端。聲信號調理模塊的輸出端與微處理器模塊輸入端相連。微處理器模塊的輸出端連接到無線發送與接收模塊的輸入端。所述的電源模塊分別為聲傳感陣列模塊、聲信號調理電路的模塊、微處理器模塊和無線發送與接收模塊提供電源。所述的聲傳感陣模塊包括微拾音器Ml、微拾音器M2、微拾音器M3、微拾音器M4、微拾音器M5和微拾音器M6 ；微拾音器Ml的正極埠與+12V電源相連，微拾音器Ml的負極埠與地相連。微拾音器M2的正極埠與+12V電源相連，微拾音器M2的負極埠與地相連。微拾音器M3的正極埠與+12V電源相連，微拾音器M3的負極埠與地相連。微拾音器M4的正極埠與+12V電源相連，微拾音器M4的負極埠與地相連。微拾音器M5的正極埠與+12V電源相連，微拾音器M5的負極埠與地相連。微拾音器M6的正極埠與+12V 電源相連，微拾音器M6的負極埠與地相連。
所述的聲信號調理模塊包括第一電容Cl、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第二電容C2、第五電阻R5、第一運算放大器U1A、第三電容C3和第一穩壓二極體 Dl。第一電容Cl的一端與第三電阻R3 —端相連，第一電阻Rl和電源相連，第二電阻R2 — 端和地相連，第一電阻R1，第二電阻R2，第一電容Cl的一端以及第三電阻E3的一端有個公共的交點。第三電阻R3 —端與第四電阻R4 —端相連，第三電阻R3和第四電阻R4與放大器UlA的負極相連，第二電容C2 —端與地相連，第五電阻R5 —端與地相連，第二電容C2和第五電阻R5 —端與第一放大器UlA的正極端相連。放大器的輸出一端與第三電容C3和第一穩壓二極體Dl的正極端相連，第三電容C3另一端與地相連，第一穩壓二極體Dl的負極端與地相連，放大器的輸出端連接到第一處理器Ul的A/D埠進行A/D轉換。
所述的微處理器模塊包括第二二極體D2、第一開關SW1、第六電阻R6、第四電容C4、第七電阻R7、第五電容C5、第六電容C6、第七電容C7、第八電容C8以及第一微處理器U1。第二二極體D2的正極端接+5V電源，負極端與第一開關SWl相連，第六電阻R6 —端與+5V電源相連，另一端與第四電容C4相連，第四電容C4另一端與地相連，第一開關SWl的另一端也與地相連。第七電阻R7的一端與第一處理器Ul的RESET埠相連。第一處理器Ul的 ADC. 0 ADC. 5分別與信號調理電路的輸出ADl AD5相連。第一處理器Ul的VDD端與 3. 3V電源相連，第五電容C5，第六電容C6的一端都與3. 3V電源相連，另外一端都與地相連。第一處理器Ul的Vref端與3. 3V電源相連，第七電容C7，第八電容C8的一端都與3. 3V 電源相連，另外一端都與地相連，所述的第一微處理器Ul的型號為NUC100LD3AN。
所述的無線發送和接收模塊包括第九電容C9、第十電容C10、第十一電容C11、第十二電容C12、第十三電容C13、第八電阻R8、第二處理器U2、第十四電容C14、第十五電容 C15、第十六電容C16、第十七電容C17、第十八電容C18、第一電感Li、第二電感L2、第一天線 ATl和第一電平轉換晶片Tl。第九電容C9的一端與第一天線Tl的Cl+埠相連，另一端與第一天線Tl的Cl-埠相連。第十電容ClO的一端與第一天線Tl的C2+埠相連，另一端與第一天線Tl的C2-埠相連。第—^一電容Cll的一端與第一天線Tl的V+埠相連，另一端與地相連。第十二電容C12的一端與第一天線Tl的V-埠相連，另一端與地相連。第一天線Tl的VCC埠與3. 3V電源相連。第一天線Tl的RlIN埠與第一微處理器 Ul的PB. 1/TX0相連。第一天線Tl的RlOUT埠與第二處理器U2的Pl_2相連。第一天線 Tl的R2IN埠與第二處理器U2的Pl_l埠相連。第一天線Tl的R20UT埠與第一微處理器Ul的PB. 0/RX0相連。第二處理器U2的VCC端與3. 3V電源相連。第八電阻R8的一端與U2的RBIAS端相連，另一端與地相連。第十三電容一端與U2的DC0UPLE端相連， 另一端與地相連。第二處理器U2的GND端與地相連。第二處理器U2的AVDDl AVDD6都與3. 3V電源相連。第二處理器U2的DVDDl與DVDD2都與3. 3V電源相連。第十四電容的一端與第二處理器U2的RF_N的端相連，另一端與第一電感Ll相連。第十五電容C15 —端與第二電感L2相連。第一電感Ll的另外一端與地相連。第十七電容C17的一端與第二電感L2相連，另外一端與地相連。第十六電容C16，第二電感L2的一端與第十八電容C18 相連，第十八電容C18的另外一端與第一天線ATl相連。
所述的電源模塊包括提供+12V電壓的第一電源模塊、提供5V和3. 3V電壓的第二電源模塊。第一電源模塊包括第十九電容C19、第一穩壓器VR1、第三二極體D3、第二十電容 C20、第九電阻R9、第十電阻R10、第四二極體D4和第二i^一電容C21。輸入電源VIN端與第一穩壓器VRl的Vin端相連，第十九電容的一端與第一穩壓器VRl的Vin相連，另一端與地相連。第三二極體D3的正極端與第一穩壓器VRl的Vin相連，負極端與第一穩壓器VRl的 Vout端相連。第二十電容C20—端與第一穩壓器VRl的GND相連，另一端與地相連。第九電阻R9—端與第一穩壓器VRl的Vout端相連，另一端與第十電阻RlO的一端相連，第十電阻RlO的一端與地相連。第四二極體D4正極端與第一穩壓器VRl的Vout端相連，負極端與第二十電容C20相連。第二十一電容C21的一端與第一穩壓器VRl的Vout相連，另一端與地相連。第二電源模塊包括第二十二電容C22、第二十三電容C23、第二穩壓器VR2、第二十四電容C24、第二十四電容C25、第二十六電容C26、第二十七電容C27和第三穩壓器 VR3。第二十二電容C22，第二十三電容C23的一端同時與第二穩壓器VR2的Vin端相連， 另一端都與地相連。第二穩壓器VR2的GND端與地相連。第二穩壓器VR2的Vout端與第二十四電容C24，第二十五電容C25的一端同時連接，第二十四電容C24，第二十五電容C25 的另外一端都與地相連。第三穩壓器VR3的GND與地相連，第三穩壓器VR3的OUT端與 Vout端相連。第二十七電容C27，第二十八電容以8同時與第三穩壓器VR3的Vout端相連， 它們的另一端都與地相連。本發明相對於現有技術具有以下有益效果在聲傳感設計這個環節上，相比於傳統的麥克風陣列，本發明設計的由聲微拾音器構建的聲傳感陣列的靈敏度高、功耗低，在性能表現優良的同時最主要體現的是設計成本上的優勢。在信號處理這個環節，本發明把聲信號耦合疊加到直流網絡上進行信號極性的轉換，兩個電容即可完成工作，簡單可靠而且成本非常低。終端設備選用的NUC100LD3AN處理器功能強大，內部自帶的12位A/D轉換器不僅精度高而且速度快，同時也節省了外部擴展獨立的A/D轉換器。通過無線傳感網絡布置一定數量的終端設備採集聲信號大大增加了聲信號的採集範圍，使得整個車輛識別區域也增大。綜合來看，終端設備的設計在性能表現優異的同時降低了成本。相對於現有的技術，利用本發明設計的終端設備構建無線探測網絡，車輛識別的準確率高，應用成本降低通過無線傳感網絡提高了車輛識別的覆蓋面積。
圖1為終端設備電路結構圖； 圖2為聲傳感陣列模塊；
圖3為聲傳感陣列平面結構圖； 圖4為聲信號調理模塊； 圖5為微處理器模塊；圖6為無線發送與接收模塊；
圖7為第一電源模塊；
圖8為第二電源模塊；
圖9為車輛識別系統結構圖10為戰場上的車輛識別系統的示意圖11為車輛識別系統的融合結構圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步的說明。如圖1所示，基於無線傳感網絡的聲信號採集終端包括聲傳感陣列模塊、聲信號調理模塊、微處理器模塊、無線發送與接收模塊和電源模塊。通過聲傳感陣列採集的六路信號CHI、CH2、CH3、CH4、CH5、CH6通過聲信號調理電路進行信號處理後再輸入到聲信號微處理器模塊進行A/D轉換。在微處理器上完成A/D轉換後，數據將通過串口傳送到無線發射與接收模塊上進行無線發送。如圖2所示，聲傳感陣模塊主要包括微拾音器M1，微拾音器M2，微拾音器M3，微拾音器M4，微拾音器M5和微拾音器M6。Ml的正極埠與+12V電源相連，Ml的負極埠與地相連。M2的正極埠與+12V電源相連，M2的負極埠與地相連。M3的正極埠與+12V 電源相連，M3的負極埠與地相連。M4的正極埠與+12V電源相連，M4的負極埠與地相連。M5的正極埠與+12V電源相連，M5的負極埠與地相連。M6的正極埠與+12V電源相連，M6的負極埠與地相連。微音拾音器是+12V供電，它有三個引腳，兩個電源引腳和一個信號輸出引腳。如圖3所示，聲傳感陣列由六個微音監聽器在二維平面圓內按照60°角等均勻分布，圓的半徑為lm。微音監聽器內部是由先進的運放電路和高保真微音拾音器組成，不僅靈敏度高，而且監聽場合100平方米內不失真。由微音監聽器聲傳感陣列可以根據需要布置在地面上，也可以安裝在車輛一類的運動平臺上。微音監聽器內部已經包含前端信號的放大處理電路，所以終端設備並不需要再進行信號放大處理。如圖4所示，聲信號調理電路模塊主要包括第一電容Cl，第一電阻R1，第二電阻 R2,第三電阻R3，第四電阻R4，第二電容C2，第五電阻R5，第一運算放大器U1A，第三電容 C3,第一穩壓二極體Dl。第一電容Cl的一端與信號CHl相連，第一電容Cl的另一端與第一電阻Rl —端相連，第一電容Cl的另一端與第二電阻R2 —端相連，第一電容Cl的另一端與第三電阻R3 —端相連，第一電阻Rl的另一端和電源相連，第二電阻R2另一端和地相連，第一電阻R1，第二電阻R2，第一電容Cl的一端以及第三電阻E3的一端有個公共的交點。第三電阻R3另一端與第四電阻R4 —端相連，第三電阻R3與放大器UlA的負極相連，第四電阻R4與放大器UlA的負極相連，第二電容C2 —端與地相連，第五電阻R5 —端與地相連，第二電容C2另一端與第一放大器UlA的正極端相連。第五電阻R5另一端與第一放大器UlA 的正極端相連，放大器的輸出一端第四電阻R4另一端相連，放大器的輸出一端與第三電容 C3 一端相連，放大器的輸出一端與第一穩壓二極體Dl的正極端相連，第三電容C3另一端與地相連，第一穩壓二極體Dl的負極端與地相連，放大器的輸出端連接到Ul的A/D埠進行 A/D轉換。
聲傳感陣列總共有六路聲信號輸出，每一路輸出的聲信號特性完全一樣，所以它們的信號調理電路也完全一樣，這裡只列出其中一路的信號調理電路圖。微音監聽器輸出的聲信號是交流信號，所以在進行A/D轉換之前要進行一定的處理。由於微音監聽器內部已經包含高質量的放大電路，所以外部主要是把交流信號轉換為直流信號。本發明的方法是，交流信號通過耦合電容疊加到分壓網絡上，雙極性的信號就變成單極性的。交流信號通過以集總參數的電阻器和電容器組成的RC耦合電路，實為一組一階高通濾波器，輸出頻率特性符合關係式
f= 1/2πRC。RC值設定M後，在頻率fL處有-3DB的衰減，因此稱fL為此高通濾波器的
低頻轉折頻率。為了計算方便，如R以千歐，C以UF為單位，fL則為HZ，公式可寫為 fL(hz)=159/R (千歐)XC(微法)。拾音器的輸出電壓範圍為_2.2V +2.2V。第一電阻 Rl和第二電阻R2組成的分壓電路接上+5V電源，其中R1=R2，M點的電壓為2. 5V，這樣聲信號耦合疊加到M點後的電壓輸出為0. 3V 4. 7V，4. 7V電壓超過了 A/D轉換器最大承受值 3. 3V，所以耦合疊加後的聲信號還要經過比例電路進行一定的比例轉換來滿足A/D轉換允許的量程。Dl為3. 3V的穩壓二極體，主要是用來保護A/D轉換器。如圖5所示，微處理器模塊主要包括第二二極體D2，第一開關SW1，第六電阻R6， 第四電容C4，第七電阻R7，第五電容C5，第六電容C6，第七電容C7，第八電容C8以及第一處理器Ul。第二二極體D2的正極端接+5V電源，第二二極體D2的負極端與第一開關SWl 一端相連，第六電阻R6 —端與+5V電源相連，第六電阻R6另一端與第四電容C4 一端相連， 第四電容C4另一端與地相連，第一開關SWl的另一端與地相連。第七電阻R7的一端與第二二極體D2的負極端連接，第七電阻R7的一端與第一開關SWl —端相連，第七電阻R7的一端與第六電阻R6另一端連接，第七電阻R7的另一端與第四電容C4 一端相連，第七電阻 R7的另一端與Ul的RESET埠相連。Ul的PA. 0/ADC. 0 PA. 5/ADC. 5分別與信號調理電路的輸出ADl AD5相連。Ul的VDD端與3. 3V電源相連，第五電容C5的一端都與3. 3V電源相連，第六電容C6的一端都與3. 3V電源相連，第五電容C5的另一端與地相連，第六電容 C6的另一端與地相連。Ul的Vref端與3. 3V電源相連，第七電容C7的一端都與3. 3V電源相連，第八電容C8的一端都與3. 3V電源相連，第七電容C7的另一端與地相連，第八電容C8 的另一端與地相連。本發明選用的第一處理器Ul是基於Cortex-MO內核的新唐NUC100LD3AN處理器。 微處理器在本發明系統中的主要作用有兩個一是對聲信號進行A/D轉換，二是對A/D轉換的聲信號數據進行初步的處理。NUC100LD3AN處理器的運行速度可以達到50MHz而且功耗比較低，它內部內部包含了高精度的12位A/D轉換電路模塊。在對聲信號進行A/D轉換時就省去了外部擴展獨立的A/D轉換器。NUC100LD3AN處理器的Vref埠是A/D轉換的參考電源輸入端，本系統連接的是3. 3V的電源。如圖6所示，無線發送與接收模塊主要包括第九電容C9，第十電容C10，第十一電容C11，第十二電容C12，第十三電容C13，第八電阻R8，第二處理器U2，第十四電容C14，第十五電容C15，第十六電容C16，第十七電容C17，第十八電容C18，第一電感Li，第二電感 L2,第一天線AT1，第一電平轉換晶片Tl。第九電容C9的一端與Tl的Cl+埠相連，第九電容C9的另一端與Tl的Cl-埠相連。第十電容ClO的一端與Tl的C2+埠相連，第十電容ClO另一端與C2-埠相連。第十一電容Cll的一端與Tl的V+埠相連，，第十一電容Cll的另一端與地相連。第十二電容C12的一端與Tl的V-埠相連，第十二電容C12 的另一端與地相連。Tl的VCC埠與3. 3V電源正極相連。Tl的RlIN埠與Ul的PB. 1/ TXO相連。Tl的RlOUT埠與U2的Pl_2相連。Tl的R2IN埠與U2的Pl_l埠相連。 Tl的R20UT埠與Ul的PB. 0/RX0相連。U2的VCC端與3. 3V電源正極相連。第八電阻 R8的一端與U2的RBIAS端相連，第八電阻R8的另一端與地相連。第十三電容一端與U2 的DC0UPLE端相連，第十三電容的另一端與地相連。U2的GND端與地相連。U2的AVDDl AVDD6都與3. 3V電源正極相連。U2的DVDDl與DVDD2都與3. 3V電源正極相連。第十四電容的一端與U2的RF_N的端相連，第十四電容的另一端與第一電感Ll相連。第十五電容 C15 —端與第二電感L2—端相連。第一電感Ll的另外一端與地相連。第十七電容C17的一端與第二電感L2 —端相連，第十七電容C17的另外一端與地相連。第十六電容C16的一端與第十八電容C18相連，第二電感L2的一端與第十八電容C18相連，第十八電容C18的另外一端與第一天線ATl相連。本發明中的無線發射與接收模塊主要由第二處理器CC2530以及第一電平轉換晶片Tl構成。CC2530是專門針對IEEE 802. 15. 4和Zigbee應用的單晶片解決方案，經濟且低功耗。它整合了全集成的高效射頻收發機及業界標準的增強型8051微控制器，8KB的 RAM和其他強大的支持功能和外設。CC2530主要是通過串口與第一處理器NUC100LD3AN實現通信。NUC100LD3AN處理好的數據通過串口傳輸到CC2530，而CC2530接收到得命令也通過串口傳輸到NUC100LD3AN上。發明中選用的電平轉換晶片Tl是MAX3232，它的工作電壓為 3. 3V。所述的電源模塊主要包括兩個電路模塊提供+12V電壓的第一電源模塊以及提供5V和3. 3V電壓的第二電源模塊。如圖7所示，第一電源模塊包括第十九電容C19，第一穩壓器VR1，第三二極體 D3,第二十電容C20，第九電阻R9，第十電阻R10，第四二極體D4，第二i^一電容C21。輸入電源VIN端與VRl的Vin端相連，第十九電容的一端與Vin相連，第十九電容的另一端與地相連。第三二極體D3的正極端與VIN相連，第三二極體D3的負極端與VR3的Vout端相連。第二十電容C20—端與VRl的GND相連，第二十電容C20另一端與地相連。第九電阻 R9 一端與VRl的Vout端相連，第九電阻R9的另一端與第十電阻RlO的一端相連，第十電阻RlO的另外兩端與地相連。第四二極體D4正極端與VRl的Vout端相連，第四二極體D4 的負極端與第二十電容C20相連。第二十一電容C21的一端與VRl的Vout相連，第二十一電容C21的另一端與地相連。所述的第一穩壓器VRl為LM317晶片。如圖8所示，第二電源模塊包括第二十二電容C22，第二十三電容C23，第二穩壓器VR2，第二十四電容C24，第二十四電容C25，第二十六電容C26，第二十七電容C27，第三穩壓器VR3。第二十二電容C22與VR2的Vin端相連，第二十三電容C23的一端與VR2的Vin 端相連，第二十二電容C22另一端與地相連，第二十三電容C23的另一端與地相連。VR2的 GND端與地相連。VR2的Vout端與第二十四電容CM —端連接，VR2的Vout端與第二十五電容C25的一端連接，第二十四電容CM的另外一端與地相連，第二十五電容C25的另外一端與地相連。VR3的GND與地相連，VR3的OUT端與Vout端相連。第二十六電容以6與VR3 的Vout端相連，第二十七電容C27與VR3的Vout端相連，第二十六電容C26的另一端與地相連，第二十七電容C27的另一端與地相連。所述的第二穩壓器VR2為LM7805晶片，第三穩壓器VR3為LMl 117-3. 3晶片。利用本發明的終端設備可以構建履帶式與輪式車輛識別系統。如圖9所示，該系統包括三個模塊網絡協調器、路由器以及終端設備。終端設備主要是負責聲信號的採集。 路由器是整個系統的局部融合節點，它不僅要完成聲信號和視頻圖像信號的採集，而且還要對終端設備以及路由器上採集的聲信號以及視頻圖像進行異類信號的融合，得到的局部融合結果通過無線傳感網絡傳送到網絡協調器中。網絡協調器是整個系統的融合中心，它主要完成三個任務第一，負責整個無線傳感網絡的構建；第二，對各個局部融合結果進行全局融合；第三，與無線網絡外部網絡通信。網絡協調器把命令傳送到各個路由器上，路由器再傳送到各終端設備上。結合終端設備、路由器和網絡協調器，在實際的戰場上利用無線傳感網絡在相關的戰場區域布置如圖10所示的無線探測網絡。這個系統中，總共有三部分組成戰區的無線探測網絡，北鬥導航系統以及指揮作戰中心。戰區的無線探測網絡是基於ZigBee的無線傳感網絡，無線傳感網絡中的終端設備安置著聲傳感陣列採集聲信號，路由器安置聲傳感陣列和視頻圖像採集裝置，網絡協調器是整個探測系統的核心，它負責網絡的構建以及通信連接，而且各個戰區的衛星通信也是由網絡協調器中的北鬥終端設備實現。無線傳感網絡在各個戰區實現了傳感器信息的傳遞與共享。北鬥導航系統主要是負責戰區與戰區間， 戰區與指揮作戰中心間的信息傳遞，指揮作戰中心利用北鬥衛星導航系統可以實現對各個戰區的遠程指揮與部署。根據圖10的探測網絡示意圖，在構建好硬體平臺的基礎上，運用異類信息融合理論對聲信號和視頻圖像信號進行異類信號融合來分辨目標。多源信息融合的通用處理結構總共有三種集中式融合結構，分布式融合結構以及混合式融合結構。在實際運用中，分布式融合結構的效果最好。分布式融合結構首先在局部傳感器上對觀測的信息進行局部的處理，後將局部處理結果傳送到數據融合中心，在融合中心形成最終的全局估計。在分布式融合結構中，由於在融合中心融合的數據時矢量數據，因此大大降低融合中心的計算負荷。分布式融合結構不僅具有局部跟蹤的能力，而且系統的開銷不昂貴且穩定性好，綜合的實際效果比較好。如圖11所示，無線探測網絡的終端設備和路由器採集的聲信號和視頻圖像信號在局部處理器(路由器)上進行局部估計，然後再經過融合中心(網絡協調器)的全局估計就可以得到最終的融合結果。
權利要求
1.基於無線傳感網絡的聲信號採集終端，包括聲傳感陣列模塊、聲信號調理模塊、微處理器模塊、無線發送與接收模塊和電源模塊，其特徵在於聲傳感陣列模塊採集的六路聲信號接到包含六通道的聲信號調理電路模塊的輸入端； 聲信號調理模塊的輸出端與微處理器模塊輸入端相連；微處理器模塊的輸出端連接到無線發送與接收模塊的輸入端；所述的電源模塊分別為聲傳感陣列模塊、聲信號調理電路的模塊、微處理器模塊和無線發送與接收模塊提供電源；所述的聲傳感陣模塊包括微拾音器Ml、微拾音器M2、微拾音器M3、微拾音器M4、微拾音器M5和微拾音器M6 ；微拾音器Ml的正極埠與+12V電源相連，微拾音器Ml的負極埠與地相連；微拾音器M2的正極埠與+12V電源相連，微拾音器M2的負極埠與地相連；微拾音器M3的正極埠與+12V電源相連，微拾音器M3的負極埠與地相連；微拾音器M4的正極埠與+12V電源相連，微拾音器M4的負極埠與地相連；微拾音器M5的正極埠與 +12V電源相連，微拾音器M5的負極埠與地相連；微拾音器M6的正極埠與+12V電源相連，微拾音器M6的負極埠與地相連；所述的聲信號調理模塊包括第一電容Cl、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第二電容C2、第五電阻R5、第一運算放大器U1A、第三電容C3和第一穩壓二極體 Dl ；第一電容Cl的一端與第三電阻R3 —端相連，第一電阻Rl和電源相連，第二電阻R2 — 端和地相連，第一電阻R1，第二電阻R2，第一電容Cl的一端以及第三電阻E3的一端有個公共的交點；第三電阻R3 —端與第四電阻R4 —端相連，第三電阻R3和第四電阻R4與放大器 UlA的負極相連，第二電容C2 —端與地相連，第五電阻R5 —端與地相連，第二電容C2和第五電阻R5 —端與第一放大器UlA的正極端相連；放大器的輸出一端與第三電容C3和第一穩壓二極體Dl的正極端相連，第三電容C3另一端與地相連，第一穩壓二極體Dl的負極端與地相連，放大器的輸出端連接到第一處理器Ul的A/D埠進行A/D轉換；所述的微處理器模塊包括第二二極體D2、第一開關SW1、第六電阻R6、第四電容C4、第七電阻R7、第五電容C5、第六電容C6、第七電容C7、第八電容C8以及第一微處理器Ul ；第二二極體D2的正極端接+5V電源，負極端與第一開關SWl相連，第六電阻R6 —端與+5V 電源相連，另一端與第四電容C4相連，第四電容C4另一端與地相連，第一開關SWl的另一端也與地相連；第七電阻R7的一端與第一處理器Ul的RESET埠相連；第一處理器Ul的 ADC. 0 ADC. 5分別與信號調理電路的輸出ADl AD5相連；第一處理器Ul的VDD端與 3. 3V電源相連，第五電容C5，第六電容C6的一端都與3. 3V電源相連，另外一端都與地相連；第一處理器Ul的Vref端與3. 3V電源相連，第七電容C7，第八電容C8的一端都與3. 3V 電源相連，另外一端都與地相連，所述的第一微處理器Ul的型號為NUC100LD3AN ；所述的無線發送和接收模塊包括第九電容C9、第十電容C10、第十一電容C11、第十二電容C12、第十三電容C13、第八電阻R8、第二處理器U2、第十四電容C14、第十五電容C15、 第十六電容C16、第十七電容C17、第十八電容C18、第一電感Li、第二電感L2、第一天線ATl 和第一電平轉換晶片Tl ；第九電容C9的一端與第一天線Tl的Cl+埠相連，另一端與第一天線Tl的Cl-埠相連；第十電容ClO的一端與第一天線Tl的C2+埠相連，另一端與第一天線Tl的C2-埠相連；第十一電容Cll的一端與第一天線Tl的V+埠相連，另一端與地相連；第十二電容C12的一端與第一天線Tl的V-埠相連，另一端與地相連；第一天線Tl的VCC埠與3. 3V電源相連；第一天線Tl的RlIN埠與第一微處理器Ul的 PB. 1/TX0相連；第一天線Tl的RlOUT埠與第二處理器U2的Pl_2相連；第一天線Tl的 R2IN埠與第二處理器U2的Pl_l埠相連；第一天線Tl的R20UT埠與第一微處理器 Ul的PB. 0/RX0相連；第二處理器U2的VCC端與3. 3V電源相連；第八電阻R8的一端與U2 的RBIAS端相連，另一端與地相連；第十三電容一端與U2的DC0UPLE端相連，另一端與地相連；第二處理器U2的GND端與地相連；第二處理器U2的AVDDl AVDD6都與3. 3V電源相連；第二處理器U2的DVDDl與DVDD2都與3. 3V電源相連；第十四電容的一端與第二處理器 U2的RF_N的端相連，另一端與第一電感Ll相連；第十五電容C15 —端與第二電感L2相連；第一電感Ll的另外一端與地相連；第十七電容C17的一端與第二電感L2相連，另外一端與地相連；第十六電容C16，第二電感L2的一端與第十八電容C18相連，第十八電容C18 的另外一端與第一天線ATl相連；所述的第一電平轉換晶片Tl型號為MAX3232，第二處理器U2型號為CC2530 ；所述的電源模塊包括提供+12V電壓的第一電源模塊、提供5V和3. 3V電壓的第二電源模塊；第一電源模塊包括第十九電容C19、第一穩壓器VR1、第三二極體D3、第二十電容C20、 第九電阻R9、第十電阻R10、第四二極體D4和第二十一電容C21 ；輸入電源VIN端與第一穩壓器VRl的Vin端相連，第十九電容的一端與第一穩壓器VRl的Vin相連，另一端與地相連； 第三二極體D3的正極端與第一穩壓器VRl的Vin相連，負極端與第一穩壓器VRl的Vout 端相連；第二十電容C20 —端與第一穩壓器VRl的GND相連，另一端與地相連；第九電阻R9 一端與第一穩壓器VRl的Vout端相連，另一端與第十電阻RlO的一端相連，第十電阻RlO 的一端與地相連；第四二極體D4正極端與第一穩壓器VRl的Vout端相連，負極端與第二十電容C20相連；第二十一電容C21的一端與第一穩壓器VRl的Vout相連，另一端與地相連； 所述的第一穩壓器VRl型號為LM317 ；第二電源模塊包括第二十二電容C22、第二十三電容C23、第二穩壓器VR2、第二十四電容C24、第二十四電容C25、第二十六電容C26、第二十七電容C27和第三穩壓器VR3 ；第二十二電容C22，第二十三電容C23的一端同時與第二穩壓器VR2的Vin端相連，另一端都與地相連；第二穩壓器VR2的GND端與地相連；第二穩壓器VR2的Vout端與第二十四電容 C24，第二十五電容C25的一端同時連接，第二十四電容C24，第二十五電容C25的另外一端都與地相連；第三穩壓器VR3的GND與地相連，第三穩壓器VR3的OUT端與Vout端相連； 第二十七電容C27，第二十八電容以8同時與第三穩壓器VR3的Vout端相連，它們的另一端都與地相連；所述的第二穩壓器VR2型號為LM7805，第三穩壓器VR3型號為LM1117-3. 3。
全文摘要
本發明涉及一種基於無線傳感網絡的聲信號採集終端。本發明包括聲傳感陣列模塊、聲信號調理模塊、微處理器模塊、無線發送與接收模塊和電源模塊。聲傳感陣列模塊採集的六路聲信號接到包含六通道的聲信號調理電路模塊的輸入端。聲信號調理模塊的輸出端與微處理器模塊輸入端相連。微處理器模塊的輸出端連接到無線發送與接收模塊的輸入端。電源模塊分別為聲傳感陣列模塊、聲信號調理電路的模塊、微處理器模塊和無線發送與接收模塊提供電源。利用本發明終端設備構建無線探測網絡，車輛識別的準確率高，應用成本降低，並可通過無線傳感網絡提高了車輛識別的覆蓋面積。
文檔編號G01H11/06GK102269619SQ201110125899
公開日2011年12月7日 申請日期2011年5月16日 優先權日2011年5月16日
發明者劉俊, 彭冬亮, 薛安克, 郭寶峰, 黃亮 申請人:杭州電子科技大學