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回音定位 19期

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众所周知,蝙蝠和海豚具有超声波定位能力,盲人也往往能通过回音进行简单定位。近日,瑞士洛桑联邦理工大学(EPFL)的研究者基于此原理,研发出一套神奇的麦克风回声定位系统,只要在室内建筑中打一个响指(或发出响亮的声音),就能迅速描绘出整个房间的3D建筑结构图。

系统将4个话筒放在室内的不同位置,仅仅依赖收集这4个不同声源的回音,即可在电脑上绘出一般建筑结构的三维室内轮廓,精确度可达毫米级。

麦克风的位置可随意摆放,但最好不要相距太近。麦克风除了捕捉声源信号外,重点是收集声波撞击到各个墙面后的回音信号。电脑将对比每个麦克风接收到的信号差异,通过跟踪多重信号之间的延迟,来演算麦克风之间、麦克风和声源之间、麦克风和各个室内墙面之间的距离,最后勾画出整个室内结构的3D轮廓。

系统的独到之处是,可以对每个回音信号进行欧几里德测距模型分析,智能判断出这是第一次、第二次还是更多次回音,进一步拟合3D数据。

研究者曾在空房内利用单一声源测试算法准确性,并在测试中用一面可移动墙体不断改变位置,结果证实算法完全可靠。 前景

研究者的初衷本是帮助建筑师做室内设计,比如音乐厅的音效布置,但其应用范围却大大超越了本意,在建筑、室内导航、犯罪侦查、军事等领域具有广泛的用途。

比如警方和军方都能提高在黑暗中的精准作战能力;在接听勒索电话时,只要绑匪走动发出声响,就能轻易绘出室内结构并准确定位。

该技术还能实现在移动设备上,仅需一个APP,就能快速获得所在封闭空间的地形,而这些地方往往连GPS都难以定位。