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声源定位和GPS模拟

实验及应用背景介绍

实验目的和教学要求

实验原理

实验仪器介绍

课堂思考

选做实验

实验及应用背景介绍

声源定位和GPS技术，是利用波在

过程中时间坐标和空间坐标的关联，

可以获得许多重要信息，从而进行

学的研究、全球定位和无损检测中的声

等。

声源定位和GPS模拟

声源定位：

在周围媒质性质给定的条件下，根据在有

限时间内几个位置的响应来反推出源的性质。

GPS技术：

通过导航发出的电磁波信号来确定用

户在地球坐标系中的位置。

本实验是在二维平面上，模拟声源定位和

GPS技术。

实验目的和教学要求

电声转换和超声波的发生、接收。

声波特性的观察和测量。

实验数据的计算机、通讯和处理。

实验原理

1．声源定位

（声源定位原理）（声源位置的坐标）

源坐标为（X,Y），极坐标为（r,θ）。

接收传感器为S0、S1和S2，坐标为（X0,Y0）、

（X1,Y1）和（X2,Y2）。

声源定位

信号点（X,Y）发出声波时，被三个传感器接收，

设时间分别为t0、t1和t2。

它们的时间差为：Δt1=t1-t0，Δt2=t2-t0。

设速度为C。对换能器S0和S1而言，声源的

位置应当在到该两点的距离差为cΔt的曲线上，

1

这是一条双曲线。利用Δt和Δt得到两条双曲

12

线，它们的交点就是声源所在的位置。

声源定位

通过推导可得声源位置：xrcosθyrsinθ

222

xyΔ



1111D

r2(xcosθsinθyΔ)θφcos22

111AB

222222

Ax(xyΔ)x(xyΔ)

其中：21111222

222222

By(xyΔ)y(xyΔ)

21111222

222222

