一种低空无人机被动声探测装置及方法
专利汇可以提供一种低空无人机被动声探测装置及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种低空无人机被动声探测装置及方法，所述探测装置包括声 传感器 模 块 、多通道 数据采集 模块、无线传输模块I、声 定位 算法 模块和上位机显示模块；所述声传感器模块用于搜集低空无人机 辐射 噪声 信号 ；所述多通道数据采集模块用于将辐射噪声信号转换为 数字信号 ；所述无线传输模块I用于传输数字信号；所述声定位算法模块用于数字信号的处理；所述上位机显示模块用于显示数字信号和语音报警；本发明能够在较复杂的外界环境正常工作，可探测的距离比传统的声探测定位方法更远；不仅能够有效探测入侵低空 空域 无人机等慢小飞行目标，而且随时对其进行准确定位和 跟踪 ，从而提高了低空预警防御系统的能 力 。，下面是一种低空无人机被动声探测装置及方法专利的具体信息内容。
1.一种低空无人机被动声探测装置，其特征在于，所述探测装置包括声传感器模块、多通道数据采集模块、无线传输模块I、声定位算法模块和上位机显示模块；其中，所述声传感器模块用于搜集低空无人机辐射噪声信号；所述多通道数据采集模块与所述声传感器模块信号连接，用于将辐射噪声信号转换为数字信号；所述无线传输模块I与所述多通道数据采集模块信号连接，用于数字信号的传输；所述声定位算法模块与所述无线传输模块I信号连接，用于数字信号的处理；所述上位机显示模块与所述声定位算法模块信号连接，用于显示数字信号和语音报警。
2.如权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述声传感器模块依据立体多元阵列进行布局，声传感器个数不小于5个。
3.如权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述声定位算法模块包括信号预处理模块、无线传输模块Ⅱ和嵌入式信号处理模块；其中，所述信号预处理模块与所述多通道数据采集模块信号连接，用于数字信号的滤波、去噪等预处理；所述无线传输模块Ⅱ与所述信号预处理模块信号连接，用于数字信号的传输；所述嵌入式信号处理模块与所述无线传输模块Ⅱ信号连接，用于对数字信号进行时延估计声定位和粒子滤波被动跟踪。
4.如权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述上位机显示模块包括显示模块和语音报警模块；其中，所述显示模块与所述声定位算法模块信号连接，用于无人机位置的实时显示；所述语音报警模块与所述显示模块信号连接，用于无人机信号的语音报警。
5.一种根据权利要求1所述的低空无人机被动声探测装置的探测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1:通过所述声传感器模块接收低空无人机辐射噪声信号；
S2:将接收的低空无人机辐射噪声信号利用所述多通道数据采集摸块转化为数字信号，然后通过所述无线传输模块I将该数字信号传输至所述声定位算法模块；
S3:在所述声定位算法模块中，利用相应的滤波算法对输入的数字信号进行滤波、去噪等预处理，消除数字信号中的杂波；
S4:在所述声定位算法模块中，通过声传感阵列中各传感器方向矢量观测信息与无人机之间等式关系，对目标信号进行无人机的波达角与距离参数估计，得到无人机的波达角和距离参数估计结果，所述距离参数包括无人机的地面高度、距声传感器阵列探测模块的水平距离；
S5:基于S4中定位算法结合目标跟踪系统模型对无人机进行实时跟踪。
6.如权利要求5所述的探测方法，其特征在于，所述S4包括如下具体步骤：
1)以数字信号阵列中心M0建立坐标系x-O-y，7个传感器三维坐标为M0(0,0,0),M1(0,0,D),M2(0,0,-D),M3(D,0,0),M4(0,D,0),M5(-D,0,0),M6(0,-D,0)，无人机目标声源位于远场，其坐标为S(x,y,z)；设目标声信号到达声传感器Mi(1≤i≤6)，相对于声传感器M0的时延差值为τi(1≤i≤6)；
2)俯仰角为 和方位角 计算如下：
3)无人机目标声源距中心传感器M0的距离R计算如下：
其中，c为声信号在空气中传播的速度；
4)利用广义互相关函数法可求得各传感器的时延，对应的关系式为：
7.如权利要求5所述的探测方法，其特征在于，所述S5包括如下具体步骤：
1)形成一组初始粒子 给它们统一的权重
2)当每帧接收到每帧数据的时候，根据前一帧 以及权值 形成重采样粒子集
3)将 带入声源动力学模型，预测新的粒子集
4)根据定位函数yt(θ)＝f(θ,Xt)和观测数据，求出位置的测量值；
5)构建似然函数p(yt|α)＝F(yt,α)；
6)根据似然函数求出新的粒子权值 并归一化
7)得出各个估计值及权值，求均值
8)存储粒子及各自权值
一种低空无人机被动声探测装置及方法
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