基本信息
- 项目名称：
- 基于LabVIEW的激光窃听声音的分析及处理
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 谈到窃听，人们常会想到安装在电话、饰物等物品内，各种形态各异的电子窃听器，诸如微型话筒窃听器、无线电波窃听器、线路载波窃听器、电话窃听器等，而不易想到可以利用激光来窃听。实际上，利用激光制成窃听设备的技术有着其独特的特点与应用场合。同时我们将窃听声音信号通过LabVIEW软件后期处理，实现声音的降噪，播放，录制。
- 详细介绍：
- 激光窃听主要是利用了激光方向性和单色性好的特点，激光发生器产生一束极细的激光，并将其发射到被窃听房间的玻璃上，当房间里有人谈话时，玻璃因受室内声音变化的影响而发生轻微的振动，并在玻璃表面产生声压，声压的大小和质点与所处的位置有关，而玻璃表面的反应只和直接作用在上面的局部声压成正比，因此玻璃会产生变形，使得激光在入射方向不变的情况下入射角得到变化。可以通过光的反射定律、折射定律以及菲涅尔公式得知反射光的光功率也随之变化。人们在室外的一定位置上，用激光接收器接收，并经过滤波和放大，就能实现监听室内人说话的功能。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计基本创新点该设备可以实现在不进入房间的情况下对目标进行不被察觉的监听。所需要的仅仅是一条射向目标窗口的光线。这一系统主要包括激光发射器和激光接收器，就能实现监听室内人说话的功能。收到的声音信号不是简单的通过扩音器播放，而是通过声卡采集后经过LabVIEW的程序滤波，达到更清楚的接收效果。设计基本原理及技术关键激光窃听主要是利用了激光方向性和单色性好的特点，激光发生器产生一束极细的激光，并将其发射到被窃听房间的玻璃上，当房间里有人谈话时，玻璃因受室内声音变化的影响而发生轻微的振动，并在玻璃表面产生声压，声压的大小和质点与所处的位置有关，而玻璃表面的反应只和直接作用在上面的局部声压成正比，因此玻璃会产生变形，使得激光在入射方向不变的情况下入射角得到变化。可以通过光的反射定律、折射定律以及菲涅尔公式得知反射光的光功率也随之变化。人们在室外的一定位置上，用激光接收器接收，并经过滤波和放大，就能实现监听室内人说话的功能。设计的主要技术关键在于对声音信号的滤波处理以获得更清晰的窃听效果，电路中我们运用LM386集成运放实现对声音信号功率的放大，通过相敏检波器实现滤波功能。但是仅仅靠电路中的元件无法达到理想中的窃听效果，所以我们用电脑声卡采集声音信号，在LabVIEW中设计一个带通Chebyshev数字IIR滤波器，其阶数为4阶，最低截止频率为200Hz，最高截止频率为6KHz，通带波纹为0.03dB，阻带衰减为20dB，达到滤去电路噪声和日光灯的低频噪声的效果。
科学性、先进性
- 激光窃听其最大创新点是，在窃听的房间里不需要安装任何窃听器就可以进行窃听，这就克服了无法进入房间安装窃听器的困难，同时也避免了因窃听器被查获而被抓住把柄的危险。同时，由于发射的是人眼极难察觉的红外激光，它不仅在白天可以使用，即使在夜间也同样可以使用。虽然激光窃听技术大大的优于平常的窃听技术，但它的实验硬件简单并易于实现。在信号的处理过程中我们不仅使用了电路对其进行降噪与放大处理，而且通过LabVIEW软件进一步实现了声音的优化，同时降低了由电路降噪放大时产生的电路噪音，在监听端，我们不需要使用复杂的声音分析设备，只要将采集到的声音信号直接连接到电脑声卡的输入端即可，通过对LabVIEW软件的简单操作，就可以实现声音的监听处理和录制。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品；现场演示；图片；录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1.将光学及电学知识简洁实用的运用到实际生活中，并起到较好的激光窃听效果。 2.充分使用虚拟仪器的PCI平台，进行声音信号的采集、处理与降噪。 3.通过虚拟仪器软件，可以对于音频进行尽可能详细的优化与分析。 4.将物理实验与虚拟仪器的分析相结合，使得音频数据更加的直观容易理解。
同类课题研究水平概述
- 现今国内外已经有激光窃听的出现，激光窃听技术多数采用电路实现降噪功能。白天由于太阳光产生的光噪声，对窃听声音信号会产生很大干扰，窃听设备多数只能在特定条件下使用。夜间由于电路中线圈的存在，对低频无线电波有较强的响应，易受到广播等干扰，且滤除有一定困难。本系统利用LabVIEW软件实现降噪，避免了电路降噪所产生的电路噪声的同时，对太阳光、日光灯、无线电波等噪声干扰实现了较为理想的滤除，达到了较好的窃听效果。
