基于位置的声环境泛在信息采集分析平台的设计与实现

发布时间：2020-04-15 05:50

【摘要】：“全息位置地图”技术可以实时地获取并整合泛在信息,以适宜于用户特征和需求的表现方式向用户推送合适的信息。环境声音信息是泛在信息的一个重要组成部分,在城市噪声问题的管理与防治、园林声景观环境的分析与重建、以及现阶段极为热门的智慧城市的建设等应用领域发挥着重要的作用。然而,目前基于环境声信息的采集手段偏重于专业仪器,缺乏声场大数据来源,民众的参与度极低。而随着移动互联网与智能手机的快速发展与普及,目前大多数的智能手机应用开发主要集中于户外环境的噪声分析,缺乏对声场数据的有效开发,无法满足多样化和个性化的基于位置信息服务的用户需求。基于上述背景,本论文对基于位置的环境声音采集分析系统平台进行开发设计。主要目的:利用安卓系统智能终端和智能声传感器来搭建基于室外及室内环境的声信息采集分析发布平台系统。该平台能够利用智能终端(包含了 Android手机与智能声传感器两种形式的采集终端)进行基于位置的环境声场泛在信息采集;室外主要使用手机智能终端来进行声场信息的采集并进行手机端信息的显示与初步分析;而在室内环境中,绝大多数手机自身搭载的GPS定位信息并不能做到如室外采集时那样精准,在进行室内采集的时候则运用智能声传感器硬件isv3301;该系统平台还包括了后台服务器端的设计,服务器端的用途主要用于为用户提供全方位泛在信息采集数据的分析、后期处理及对客户端的信息发布等。本平台室外声信息采集部分的设计主要基于Android版本智能终端及Eclipse开发平台开发了一款基于位置进行声音采集的Android端APP,因此深入研究了 Android应用程序的设计框架、核心组件、主要工作流程;Eclipse平台开发的机理,注意事项等。由此基于Android和Eclipse进行了系统的整体设计,最后分别运用Java语言进行软件编程实现室外声环境的泛在信息采集APP的设计。本平台室内声信息采集部分的设计主要基于智能声传感器硬件isv3301及Eclipse开发平台进行上位机组网编程主要开发实现了基于多个isv3301的调试及具体功能界面。因此深入研究了 isv3301模块的通信机制,Eclipse平台开发的机理,注意事项等。最后分别运用Java语言进行软件编程实现室内声环境的信息采集系统的设计。本系统还包括声环境信息采集平台后台服务器环境的设计工作:由于全息位置地图需要大量的实测声场数据,因此服务器端的存储与后台数据处理也是必不可少的一个环节。本文的工作即可作为全息位置地图制作的前期准备工作,具有重要意义。泛在信息的采集与获取将全方位的打破时间和空间的局限,享受随时随地、按需供给的泛在智能信息服务。此平台可以利用声场数据进行声场分析处理和应用算法开发,并能向终端用户进行信息发布。本文主要工作与创新点如下:1.利用Android系统智能手机作为终端,利用其搭载的各类传感器进行环境声信息采集和位置信息采集,开发了一款声音采集的应用软件;并通过Wi-Fi和移动数据网络将采集的信息上传至服务器端。2.利用智能声传感器isv3301模块,以课题组所在实验室环境为实例,实现了室内环境声压级数据与环境原始声音文件的实时采集与上传服务器,编程开发出了基于智能声传感器硬件的软件调试界面。3.运用内网穿山甲、TOMCAT服务器软件、SQL数据库软件建立起声音采集系统后台服务器通信网络;开发了基于位置信息的声音采集系统服务器端web应用,用于存储、处理智能终端上传的声信息泛在数据。并可以向客户端实时发布。
【图文】：

分析和处理，并将结果发送至指定用户端。逡逑基于安卓手机端和专业声传感器终端两种形式移动终端用户的系统总体设逡逑计框图如图２．１所示；多用户的系统框图在图的基础上增加智能手机终端数量即逡逑可。需要注意的是，用户终端的信息显示，其中用户需求的信息是针对用户需求逡逑发布的响应，而系统发布的信息则是面向区域内的每一个用户。逡逑客户端逦网络传输服务平台逦服务器端逡逑广一逦、、邋广一逦、、逦＾逦厂、逡逑！邋ｒｉｆｉＳＫＷＴＳ－！邋Ｉ逦！逦ｉ邋＿＿＾基于位置的声信丨逡逑！外：安卓手机、丨逦！邋逦邋＇逦！逦息数据库逡逑！室内：智能声传１逦！逦移动通信逦ｊ逦丨逦｜逡逑！邋逦邋邋！逦Ｉ－＊逦（３Ｇ／４Ｇ）逦ｊ逦！邋逦邋！逡逑｜逦Ｉ逦ｊ邋逦邋邋Ｉ逦｜逡逑！邋逦邋ｊ逦｜逦Ｉ逦！「系统信息监控逡逑！信息显示逦＾ｒ邋！逦—ｉ－逦ｊ逡逑｜逦！逦Ｉ逦＇逦ｉ逡逑｜邋逦邋ｉ逦！逦？逦］逦ｉ逡逑！逦｜逦！邋逦｜逦！逦数据分析处理逦Ｊ；逡逑；逦；ＷＬＡＮ通信（ＷＩＦＩ邋！逡逑！邋逦ｐ逦ｊ逦热点）逦ｎ逦ｎ逦邋！逡逑［逦ｊ逦！逦］逦］邋逦邋ｊ逡逑用户需求发布」ｉ逦Ｉ逦｜逦Ｉ逦ｉ逡逑ｔ逦＼逦Ｉ逦！逦（逦ｉ逦！用尸需求分析Ｉ逡逑！邋逦Ｊ邋ｉ邋ｊ逦ｉ逡逑、逦＾邋、逦＇邋、逦＇逡逑图２．１整体客户端与服务器端通信的系统总体设计框图逡逑２．邋２客户端实现功能概述及相关说明逡逑本论文所设计的声环境信息采集系统平台，考虑到不同设备在室内室外不同逡逑环境采集效果存在差距

实验环境的搭建：我们实验环境的搭建仿照张凯帆［７１］等利用智能手机测量噪逡逑声的问题分析文章，所有实验在消音室环境中（本实验消音室规格：自由场半逡逑径＞２ｍ）进行，消音室整体环境如图３．２所示；我们在全消音室环境中搭建了一个逡逑新的实验环境如图３．３所示（消音室的下限频率是１６０ＨＺ）。逡逑－邋Ｉ邋＾逡逑图３．２消音室整体环境逡逑消音室的墙壁上均铺设得有吸声性能良好的吸声材料，，因此，室内便不会有逡逑声波的反射。消音室是专门用来测试音箱、喇叭单元等。消音室所用的吸声材逡逑料，要求吸声系数大于０．９９。一般使用渐变吸收层，常用尖劈或圆锥结构，以玻逡逑璃棉作吸声材料，也有用软泡沫塑料的。此外消音室的下限频率为１６０ＨＺ，且手逡逑机内置传声器无法在低频耦合腔中做测试，所以手机内置传声器频响最低测到逡逑１６０ＨＺ。逡逑１９逡逑
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O42;TP311.56

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本文编号：2628210