MATLAB激光侦听中音频信号仿真提取方法研究(2)
激光侦听的原理是用一激光源照射在受声波信号影响发生振动的物体上，在光反射的方位处接收到振动信息，最后解调以及处理信号，以此得到预期声音信号。相比于电子侦听方式，该侦听方法有隐蔽性强，抗干扰能力强的特点。其缺点在于传输距离近，对接收器的要求也更高，这方面问题有待于进一步研究和发展。
1.1.2 国内外发展现状及未来发展趋势
1.1.3 激光侦听的反侦察
侦听与反侦听是一对矛盾，激光侦听理论和技术迅速进步，反激光侦听技术也随之有了迅速发展。近些年出现很多使用激光窃密事件，因而反激光侦听技术也成为研究热点。防范激光侦听的方法很多，从原理上讲主要是以下方法:防止激光入射至房间窗户的玻璃上和破坏玻璃（反射体）由于声音而引起的正常振动【6】。具体方法有很多：首先可以改变玻璃的形状与角度，形状是指玻璃的表面并不平滑，两者都可以使反射（散射）回去的激光无法被接收。其次可以加厚玻璃以减弱振动、在玻璃上加百叶窗或其他阻挡激光物体。还可以增加噪声信号和在房屋内安置激光探测器，如果室内有超量的激光就会发出警报。通过上述方法可以保证重要谈话的安全性。
1.2 本文工作
本文的主要工作如下：
（1）研究激光侦听光路理论，选择反射式与干涉式激光侦听装置，参考有关文献尝试构建和完善理论实验。
（2）构建实验模型，设计理论实验。建立简单反射式激光侦听器，干涉式激光侦听器，使用声光效应实验研究超声波对激光的影响。采集激光侦听接收信号，并研究侦听信号的特点，找到初始信号与侦听信号异同处和优劣性，并进行对比。
（3）使用MATLAB软件，研究侦听信号中音频信号的提取方法。使用Simulink工具箱进行仿真，编写仿真程序，得出原始信号与仿真后信号的频域和时域频谱图，并尝试使用滤波器除去在侦听信号中可能存在的噪声。
（4）设计放大电路，将原始音频与音频实验结果比对，得出结论并且分析了实验中可能存在的误差。
2 激光侦听器的理论基础及设计方案
2.1 激光光源
激光器具有和普通光源不同的特性：单色性、相干性、方向性和高亮度[7]。激光侦听器需要光源准确的打到侦听物体上，并且便于接收反射光，所以激光的方向性与高亮度是侦听器选用激光的主要原因。
激光选用气体激光器，因其工作物质具有良好的均匀性，腔长更长、激励方式和激光器工作特点稳定，使其比其他类型的激光器具有更好的方向性。其中He-Ne激光器光束参数接近其衍射极限。相比而言，半导体激光器、固体激光器方向性较差（固体材料的光学非均匀性，以及一般固体激光器使用的腔长较短和激励物质均匀性差）。
气体激光器能产生最大连续功率，并且激光功率（能量）可以在单一（或少数）模式中，使其具有极高的光子简并度，从而产生比普通光源大很多的光强，也是激光区别于普通光的重要特点。所以侦听中采用激光的优势要极大的高于普通光源。
2.2 反射式侦听器理论基础
声波作为机械波，当其在媒介中传导时，由于应变缘故，使得周围物质会随声源一起发生振动。将一束激光照射到声源附近物体表面，介质的折射率随空间和时间周期性的变化，反射光矢量和光强也随物体的振动而变化。接收器所接收的光信号会显示声源附近物体表面的振动情形。只要对声音进行特定调制就能实现对目标对象的侦听。
图2.1为反射式激光侦听的光路图。将激光射到平滑反射面上，便于接收反射光。用电荷耦合元件接收镜面反射光，接收部分能将光信号转化为电信号或数字信号。再经放大耦合电路进行放大，然后输入相关计算机并输出声信号【8】。