复杂网络声音同步演示系统及演示方法

摘要

本发明公开了一种复杂网络声音同步演示系统及演示方法。该系统利用多个围成一圈的智能嵌入式系统表示网络节点，利用投影仪在节点之间投射出的线条表示网络连边，通过嵌入式系统鸣叫时刻的趋同演示网络的声音同步现象。本发明利用多频段音频水印嵌入与提取技术识别鸣叫节点的身份和鸣叫时刻，以此实现网络多个个体的独立聆听、判断与发声模拟，通过监控计算机的软件设定和节点软件的实时计算来演示网络上的声音同步过渡过程。作为一种教学仪器，本发明可同时显示网络拓扑结构和该拓扑结构下的声音同步过程，便于学生观察网络结构及参数对同步稳定性和过渡过程的影响，使复杂网络同步现象变得形象直观，使该知识妙趣横生、乐于接受。

主权项

一种复杂网络声音同步演示系统，其特征在于：包括监控计算机系统(1)、投影仪(2)、网络拓扑结构投影板(3)、通讯总线(12)和若干个智能鸣叫节点(4)；监控计算机系统(1)与所有的智能鸣叫节点(4)通过通讯总线(12)相连；投影仪(2)连接到监控计算机系统(1)，投影仪(2)的画面投射到网络拓扑结构投影板(3)上；所有的智能鸣叫节点(4)呈单绕环状安装在网络拓扑结构投影板(3)上，绕环所包围的区域为投影仪(2)的投射区域；监控计算机系统(1)安装有演示监控软件(6)，演示监控软件(6)包含：用于设定网络拓扑结构(30)的网络拓扑结构设定与显示子模块(7)；用于设定节点动力学特性(31)、节点初始鸣叫时刻(33)、网络内耦合关系和网络耦合强度的声音同步参数设定子模块(8)；以及将所设定的网络拓扑结构(30)和声音同步参数发送给所有的智能鸣叫节点(4)的监控通讯子模块(10)，智能鸣叫节点(4)包含嵌入式最小系统(13)、扬声器驱动电路(14)、扬声器(15)、声音采集电路(16)、麦克风(17)、时钟电路(19)和通讯接口(18)；智能鸣叫节点(4)中安装有节点智能软件(21)，节点智能软件(21)包含：获得所设定的网络拓扑结构(30)和声音同步参数的节点通讯子模块(22)；利用声音采集电路(16)和麦克风(17)对合鸣音信号(43)进行采样检测的声音检测子模块(24)；获得其他节点在本节拍的鸣叫时刻t_i的其他节点鸣叫时刻识别子模块(36)；根据所设定的网络拓扑结构(30)和声音同步参数利用耦合关系模拟子模块(23)计算耦合作用输入值(29)；根据本节点在本节拍的鸣叫时刻、所计算的耦合作用输入值(29)和所设定的节点动力学特性(31)计算本节点下一节拍应鸣叫的时刻t_i的鸣叫时刻计算子模块(25)；以及根据所计算的本节点下一节拍应鸣叫时刻t_i，通过扬声器驱动电路(14)输出本节点鸣叫音频信号(42)的鸣叫输出子模块(26)。