一種機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位方法及裝置，其中,機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位方法包括：步驟S1，接收基于機(jī)場場面布設(shè)的N個聲傳感器節(jié)點陣元陣所輸出的聲音信號；步驟S3，從所述N個聲傳感器節(jié)點陣元陣中任選M個節(jié)點陣元陣作為子陣，基于空間譜估計對個組合中每個子陣進(jìn)行聲源目標(biāo)定位；步驟S4，對多個聲源目標(biāo)定位結(jié)果進(jìn)行聚類，基于聚類結(jié)果，獲取機(jī)場場面目標(biāo)的定位結(jié)果。本發(fā)明實現(xiàn)了對機(jī)場場面的聲源目標(biāo)進(jìn)行高精度定位。
【專利說明】
一種機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及聲學(xué)定位技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位方法及裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 以電磁波為媒介的電學(xué)定位方法具有定位精度高、定位迅速、數(shù)據(jù)刷新率高的優(yōu) 點。然而，電學(xué)定位技術(shù)需進(jìn)行電磁能量輻射和檢測，通常技術(shù)復(fù)雜，成本較高，面臨嚴(yán)重電 磁干擾時很可能導(dǎo)致定位性能降低甚至失效，例如電離層波動對廣播式自動相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng) 定位信號的影響，日益復(fù)雜的機(jī)場電磁環(huán)境使定位信號產(chǎn)生混疊、畸變等。
[0003] 基于光學(xué)的機(jī)場場面視頻監(jiān)視是場面監(jiān)視技術(shù)的一個新研究方向。場面視頻監(jiān)視 采用視頻方式對機(jī)場重要區(qū)域?qū)崿F(xiàn)實時全景監(jiān)視，在正常氣象條件和高能見度情況下，可 以獲取直觀的機(jī)場場面運行態(tài)勢。然而，視頻監(jiān)視易受光照條件影響和天氣條件制約，距離 實際應(yīng)用還需解決圖像去噪、夜間及霧天圖像增強(qiáng)、運動目標(biāo)跟蹤等具體技術(shù)難題。
[0004]聲學(xué)定位是通過測量目標(biāo)發(fā)出的聲音對目標(biāo)進(jìn)行定位。第一次世界大戰(zhàn)時，法國 軍隊就利用喇叭陣列判斷聲波傳播方向而對敵軍飛機(jī)進(jìn)行探測，這是飛機(jī)聲學(xué)定位的最早 雛形。由于當(dāng)時無線電定位相對聲學(xué)定位更具科學(xué)原理和應(yīng)用潛力，探測飛機(jī)的雷達(dá)監(jiān)視 技術(shù)得到了極大的研究和發(fā)展，而聲學(xué)定位技術(shù)應(yīng)用于飛機(jī)探測的研究幾乎銷聲匿跡。近 年，隨著應(yīng)用需求和技術(shù)的發(fā)展，針對飛機(jī)的聲學(xué)定位研究又重新開展起來。
[0005] 由于物理媒介不同，聲學(xué)定位技術(shù)應(yīng)用于機(jī)場場面目標(biāo)定位具有一些獨特的優(yōu) 點，鑒于無線電定位具有的主流地位以及場面目標(biāo)聲學(xué)定位的這些特點，對于電學(xué)定位設(shè) 備較為完善、電磁環(huán)境比較復(fù)雜的大中型機(jī)場，聲學(xué)定位可以作為一種有效的監(jiān)視技術(shù)補 充手段;而對于場面監(jiān)視基礎(chǔ)設(shè)施不足，還依賴于目視監(jiān)視的小型機(jī)場，聲學(xué)定位可以提供 低成本的場面目標(biāo)監(jiān)視解決方案。因此提出一種機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位方法是本領(lǐng)域技 術(shù)人員急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供了一種機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位方法及裝 置，以實現(xiàn)對聲源目標(biāo)的高精度定位。
[0007] 第一方面，本發(fā)明提供的機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位方法，包括如下步驟：
[0008] 步驟S1，接收基于機(jī)場場面布設(shè)的N個聲傳感器節(jié)點陣元陣所輸出的聲音信號；
[0009] 步驟S3，從所述N個聲傳感器節(jié)點陣元陣中任選M個節(jié)點陣元陣作為子陣，基于空 間譜估計對(巧個組合中每個子陣進(jìn)行聲源目標(biāo)定位；
[0010] 步驟S4,對多個聲源目標(biāo)定位結(jié)果進(jìn)行聚類，基于聚類結(jié)果，獲取機(jī)場場面目標(biāo)的 定位結(jié)果。
[0011] 所述步驟S4中的聚類是基于飛機(jī)自身發(fā)動機(jī)間距、姿態(tài)、位置進(jìn)行的聚類。
[0012] 其中所述步驟S4包括：
[0013]步驟S41，對步驟S3中獲得的多個聲源目標(biāo)定位結(jié)果進(jìn)行聚類；
[0014]步驟S42，判斷所述聚類是否具有一致性;若是，則將聚類結(jié)果作為機(jī)場場面目標(biāo)； 若否，增加所述聲傳感器節(jié)點陣元陣的子陣的個數(shù)，返回執(zhí)行步驟S41。
[0015] 所述步驟S42中聚類是否具有一致性是指定位出多個位置結(jié)果之間的距離是否都 小于某個預(yù)定的距離，當(dāng)然也可以采用其他方式判斷上述聚類是否具有一致性。
[0016] 由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位方法，由于是從N個 聲傳感器節(jié)點陣元陣中任選M個節(jié)點陣元陣作為子陣，再基于子陣進(jìn)行聲源目標(biāo)的定位，和 直接采用N個節(jié)點陣元陣進(jìn)行聲源目標(biāo)的定位相比，減少聲源目標(biāo)定位的計算量，可以實現(xiàn) 快速準(zhǔn)確對機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位，另外在對聲源目標(biāo)定位后對獲得的多個定位結(jié)果進(jìn) 行聚類，從而實現(xiàn)了對聲源目標(biāo)高精度的定位。
[0017] 其中所述步驟S1和步驟S3之間還包括：
[0018] 步驟S2，根據(jù)所述N個聲傳感器節(jié)點陣元陣中聲音信號的功率，選擇T個有效的節(jié) 點陣元陣；
[0019] 所述步驟S3進(jìn)一步為，從所述T個聲傳感器節(jié)點陣元陣中任選M個節(jié)點陣元陣作為 子陣，基于空間譜估計對Cf個組合中每個子陣進(jìn)行聲源目標(biāo)定位。
[0020] 其中所述步驟S2包括：
[0021] 步驟S21，實時分析布設(shè)的N個節(jié)點陣元陣中的每一所述節(jié)點陣元陣中的聲音信 號，選擇所述聲音信號中具有飛行器發(fā)動機(jī)的特征子帶的節(jié)點陣元陣；
[0022] 步驟S22,實時計算所述具有飛行器發(fā)動機(jī)特征子帶的節(jié)點陣元陣在所述特征子 帶內(nèi)的信號功率；
[0023] 步驟S23,將所述信號功率大于預(yù)定功率閾值的T個節(jié)點陣元陣作為所述有效陣元 節(jié)點。
[0024] 由上述的技術(shù)方案可知，增加了有效節(jié)點陣元陣的選擇步驟，進(jìn)一步以子陣為基 礎(chǔ)進(jìn)行聲源目標(biāo)的定位，減小了對聲源目標(biāo)進(jìn)行定位時的計算量，從而加快了對聲源目標(biāo) 進(jìn)行定位的速度，同時以子陣為基礎(chǔ)對聲源目標(biāo)定位結(jié)果進(jìn)行聚類，進(jìn)而提高聲源目標(biāo)的 定位精度。
[0025] 其中所述步驟S1中，基于機(jī)場場面N個聲傳感器節(jié)點陣元陣通過如下方式布設(shè)：
[0026] 基于機(jī)場跑道的直線特點，所述節(jié)點陣元陣的陣元節(jié)點按照預(yù)設(shè)的間距布設(shè)于所 述機(jī)場跑道的兩旁。
[0027] 基于機(jī)場聯(lián)絡(luò)道的彎曲特點，所述節(jié)點陣元陣的陣元節(jié)點布設(shè)于所述聯(lián)絡(luò)道的兩 旁，第二俯視扇面角大于第一俯視扇面角，第一俯視扇面角為位于機(jī)場跑道的節(jié)點陣元陣 形成的固定空間波束的俯視角度，第二俯視扇面角為位于彎曲的機(jī)場聯(lián)絡(luò)道的節(jié)點陣元陣 形成的固定空間波束的俯視角度；以及
[0028] 基于機(jī)場聯(lián)絡(luò)道直角轉(zhuǎn)彎的特點，所述節(jié)點陣元陣的陣元節(jié)點布設(shè)于所述聯(lián)絡(luò)道 的兩旁，第三俯視扇面角大于第二俯視扇面角，所述第三俯視扇面角為位于直角轉(zhuǎn)彎的機(jī) 場聯(lián)絡(luò)道的節(jié)點陣元陣形成的固定空間波束的俯視角度。
[0029] 采用上述的方法對N個聲傳感器節(jié)點陣元陣進(jìn)行布設(shè)可以抑制來自地面、低空和 遠(yuǎn)場的干擾及噪聲，將上述N個聲傳感器節(jié)點陣元陣信號處理區(qū)限定在機(jī)場場面的近場，最 大限度地拾取近場目標(biāo)聲波，降低干擾聲源數(shù)目，以提高對聲源目標(biāo)定位的準(zhǔn)確性。
[0030] 第二方面，本發(fā)明提供的機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位裝置，包括：
[0031] 聲音信號接收單元，用于接收基于機(jī)場場面布設(shè)的N個聲傳感器節(jié)點陣元陣所輸 出的聲音信號；
[0032] 定位單元，用于從所述N個聲傳感器節(jié)點陣元陣中任選M個節(jié)點陣元陣作為子陣， 基于空間譜估計對Cf個組合中每個子陣進(jìn)行聲源目標(biāo)定位；
[0033] 聚類單元，用于對多個聲源目標(biāo)定位結(jié)果進(jìn)行聚類，基于聚類結(jié)果，獲取機(jī)場場面 目標(biāo)的定位結(jié)果。
[0034]其中所述聚類單元包括：
[0035]聚類模塊，用于對獲得的多個聲源目標(biāo)定位結(jié)果進(jìn)行聚類；
[0036]判斷模塊，用于判斷所述聚類是否具有一致性;若是，則將聚類結(jié)果作為機(jī)場場面 目標(biāo);若否，增加所述聲傳感器節(jié)點陣元陣的子陣的個數(shù)，重新對多個聲源目標(biāo)定位結(jié)果進(jìn) 行聚類。
[0037] 由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位裝置是接收N個聲 傳感器節(jié)點陣元陣輸出的聲音信號，從N個聲傳感器節(jié)點陣元陣中任選M個節(jié)點陣元陣作為 子陣，進(jìn)而采用譜估計基于每個子陣進(jìn)行聲源目標(biāo)定位，減少了對聲源目標(biāo)進(jìn)行定位時的 計算量，另外在對聲源目標(biāo)定位后對獲得的多個定位結(jié)果進(jìn)行聚類，從而實現(xiàn)了對聲源目 標(biāo)尚精度的定位。
[0038] 其中機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位裝置還包括：
[0039] 有效節(jié)點陣元陣選擇單元，基于所述N個聲傳感器節(jié)點陣元陣中聲音信號的功率， 選擇T個有效的節(jié)點陣元陣；
[0040] 定位單元，具體用于從所述T個聲傳感器節(jié)點陣元陣中任選M個節(jié)點陣元陣作為子 陣，基于空間譜估計對Cf個組合中每個子陣進(jìn)行聲源目標(biāo)定位。
[0041] 其中有效節(jié)點陣元陣選擇單元包括：
[0042] 信號分析模塊，用于實時分析布設(shè)的N個節(jié)點陣元陣中的每一所述節(jié)點陣元陣中 的聲音信號，選擇所述聲音信號中具有飛行器發(fā)動機(jī)的特征子帶的節(jié)點陣元陣；
[0043] 功率計算模塊，用于實時計算所述具有飛行器發(fā)動機(jī)特征子帶的節(jié)點陣元陣在所 述特征子帶內(nèi)的信號功率；
[0044] 陣元確定模塊，用于將所述信號功率大于預(yù)定功率閾值的T個節(jié)點陣元陣作為所 述有效陣元節(jié)點。
[0045] 由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位裝置設(shè)置有定位單 元可以實現(xiàn)對聲源目標(biāo)的快速定位，由于所述裝置中設(shè)置有聚類單元，可以實現(xiàn)對聲源目 標(biāo)的尚精度定位。
【附圖說明】
[0046] 為了更清楚地說明本發(fā)明【具體實施方式】或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體 實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。在所有附圖中，類似的元件 或部分一般由類似的附圖標(biāo)記標(biāo)識。附圖中，各元件或部分并不一定按照實際的比例繪制。
[0047] 圖1示出了本發(fā)明第一實施例所提供的一種機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位方法的流程 圖；
[0048] 圖2示出了本發(fā)明第二實施例所提供的一種機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位方法的流程 圖；
[0049] 圖3示出了本發(fā)明第三實施例所提供的一種機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位裝置的結(jié)構(gòu) 框圖；
[0050] 圖4示出了本發(fā)明第四實施例所提供的一種機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位裝置的結(jié)構(gòu) 框圖。
【具體實施方式】
[0051] 下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案的實施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。以下實施例僅用于 更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，因此只是作為示例，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù) 范圍。
[0052] 本發(fā)明提供了 一種機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位方法，具體說明如下：
[0053] 如圖1所示，本發(fā)明實施例1提供了一種機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位方法，該方法的 具體步驟如下：
[0054] 步驟S1，接收基于機(jī)場場面布設(shè)的N個聲傳感器節(jié)點陣元陣所輸出的聲音信號；
[0055] 步驟S3,從所述N個聲傳感器節(jié)點陣元陣中任選M個節(jié)點陣元陣作為子陣，基于空 間譜估計對Cf個組合中每個子陣進(jìn)行聲源目標(biāo)定位；
[0056] 步驟S4,對多個聲源目標(biāo)定位結(jié)果進(jìn)行聚類，基于聚類結(jié)果，獲取機(jī)場場面目標(biāo)的 定位結(jié)果。
[0057]其中所述步驟S4中的聚類是基于飛機(jī)自身發(fā)動機(jī)間距、姿態(tài)、位置進(jìn)行的聚類，提 高了聲源目標(biāo)定位的準(zhǔn)確性。
[0058] 其中所述步驟S4包括：
[0059]步驟S41，對步驟S3中獲得的多個聲源目標(biāo)定位進(jìn)行聚類；
[0060]步驟S42，判斷所述聚類是否具有一致性;若是，則將聚類結(jié)果作為機(jī)場場面目標(biāo)； 若否，增加所述聲傳感器節(jié)點陣元陣的子陣的個數(shù)，返回執(zhí)行步驟S41。
[0061] 所述步驟S42中聚類是否具有一致性是指定位出的多個位置結(jié)果之間的距離是否 都小于某個預(yù)定的距離。由于多個子陣定位出的位置結(jié)果必然存在一定差異，若位置結(jié)果 之間的距離小于某個預(yù)定的距離，則可以此次獲得的位置結(jié)果作為有效的目標(biāo)位置，若超 過預(yù)定的距離，則將該位置結(jié)果進(jìn)行排除，不作為有效的目標(biāo)位置。
[0062] 由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位方法，由于是從N個 聲傳感器節(jié)點陣元陣中任選M個節(jié)點陣元陣作為子陣，在基于子陣進(jìn)行聲源目標(biāo)的定位，和 直接采用N個節(jié)點陣元陣進(jìn)行聲源目標(biāo)的定位相比，減少聲源定位的計算量，可以實現(xiàn)快速 準(zhǔn)確對機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位，另外在對聲源目標(biāo)定位后對獲得的多個聲源目標(biāo)定位結(jié) 果進(jìn)行聚類，同時當(dāng)上述聚類不具有一致性時，通過增加所述聲傳感器節(jié)點陣元陣的子陣 的個數(shù)后重新對聲源目標(biāo)定位結(jié)果進(jìn)行聚類，從而實現(xiàn)了對機(jī)場場面的聲源目標(biāo)進(jìn)行高精 度定位。
[0063] 如圖2所示，本發(fā)明實施例2提供了一種機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位方法，即在實施 例1的步驟S1和步驟S之間還包括：
[0064] 步驟S2,基于所述N個聲傳感器節(jié)點陣元陣中聲音信號的功率，選擇T個有效的節(jié) 點陣元陣；
[0065] 所述步驟S3進(jìn)一步為，從所述T個聲傳感器節(jié)點陣元陣中任選M個節(jié)點陣元陣作為 子陣，基于空間譜估計對Cf個組合中每個子陣進(jìn)行聲源目標(biāo)定位。
[0066] 從上面的技術(shù)方案可知，本實施例提供的聲學(xué)定位裝置是先從N個聲傳感器節(jié)點 陣元陣中選擇T個有效的節(jié)點陣元陣，再從上述T個有效的節(jié)點陣元陣選出M個子陣對聲源 目標(biāo)進(jìn)行定位，降低后續(xù)聲源目標(biāo)定位的計算復(fù)雜度，從而實現(xiàn)對聲源目標(biāo)的快速定位。 [0067]其中所述步驟S2具體包括：
[0068] 步驟S21，實時分析布設(shè)的N個節(jié)點陣元陣中的每一所述節(jié)點陣元陣中的聲音信 號，選擇所述聲音信號中具有飛行器發(fā)動機(jī)的特征子帶的節(jié)點陣元陣；
[0069] 步驟S22,實時計算所述具有飛行器發(fā)動機(jī)特征子帶的節(jié)點陣元陣在所述特征子 帶內(nèi)的信號功率；
[0070] 步驟S23，將所述信號功率大于預(yù)定功率閾值的T個節(jié)點陣元陣作為所述有效節(jié)點 陣元陣。
[0071 ]由上述的技術(shù)方案可知，在計算得出的信號功率小于或等于預(yù)定功率閾值時，則 表明聲源目標(biāo)超過節(jié)點陣元陣的檢測范圍，或者所接收的聲音信號是經(jīng)過障礙物反射形成 的相干混響信號。在未檢測出具有飛行器發(fā)動機(jī)的特征子帶時，則表明聲源目標(biāo)不在節(jié)點 陣元陣的檢測范圍，在計算得出的信號功率大于預(yù)定功率閾值時，表明檢測到有效的節(jié)點 陣元陣。
[0072] 其中所述步驟S1中，基于機(jī)場場面N個聲傳感器節(jié)點陣元陣通過如下方式布設(shè)：
[0073] 基于機(jī)場跑道的直線特點，所述節(jié)點陣元陣的陣元節(jié)點按照預(yù)設(shè)的間距布設(shè)于所 述機(jī)場跑道的兩旁，根據(jù)機(jī)場跑道和節(jié)點陣元陣的空間波束，所述間距可以為60米，或其他 實驗獲得的數(shù)值，以使節(jié)點陣元陣的空間波束能夠覆蓋機(jī)場跑道。
[0074] 基于機(jī)場聯(lián)絡(luò)道的彎曲特點，所述節(jié)點陣元陣的陣元節(jié)點布設(shè)于所述聯(lián)絡(luò)道的兩 旁;或者
[0075] 基于機(jī)場聯(lián)絡(luò)道直角轉(zhuǎn)彎的特點，所述節(jié)點陣元陣的陣元節(jié)點布設(shè)于所述聯(lián)絡(luò)道 的兩旁，每個節(jié)點陣元陣能夠形成固定空間波束，其中，位于機(jī)場跑道的節(jié)點陣元陣形成具 有第一俯視扇面角的固定空間波束，位于彎曲的機(jī)場聯(lián)絡(luò)道的節(jié)點陣元陣形成具有第二俯 視扇面角的固定空間波束，位于直角轉(zhuǎn)彎的機(jī)場聯(lián)絡(luò)道的節(jié)點陣元陣形成具有第三俯視扇 面角的固定空間波束，且第一俯視扇面角小于第二俯視扇面角，第二俯視扇面角小于第三 俯視扇面角，通常第一俯視扇面角小于180度。各個固定空間波束均能夠覆蓋機(jī)場跑道或機(jī) 場聯(lián)絡(luò)道，同時各個空間波束還具有5°~20°的俯仰角，以獲得最大限度的信干噪比。
[0076] 以上所述基于機(jī)場場面N個聲傳感器節(jié)點陣元陣的布設(shè)方式屬于固定波束賦形方 式，具有空間選擇性，有利于目標(biāo)聲音信號的檢測，使得節(jié)點陣元陣的輸出對期望方向入射 的信號響應(yīng)達(dá)到最大。在復(fù)雜聲場景下，本發(fā)明實施例對聲傳感器節(jié)點陣元陣進(jìn)行空間波 束賦形的目的是抑制來自地面、低空和遠(yuǎn)場的干擾及噪聲，將聲傳感器節(jié)點陣元陣的信號 處理區(qū)限定在機(jī)場場面的近場，最大限度地拾取近場目標(biāo)聲波，降低干擾聲源目標(biāo)的數(shù)目。
[0077] 根據(jù)機(jī)場場面的具體條件限制，節(jié)點陣元陣的陣元節(jié)點的布設(shè)可以充分利用機(jī)場 現(xiàn)有助航燈，即節(jié)點陣元陣布局形態(tài)與助航燈布局形態(tài)相同。因此，節(jié)點陣元陣的總體布局 會因不同機(jī)場而異，且根據(jù)具體機(jī)場而不同。
[0078] 本發(fā)明提供了一種機(jī)場場面的目標(biāo)聲學(xué)定位裝置，具體說明如下：
[0079] 如圖3所示，本發(fā)明實施例3提供了一種機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位裝置，包括：
[0080] 聲音信號接收單元31，用于接收基于機(jī)場場面布設(shè)的N個聲傳感器節(jié)點陣元陣所 輸出的聲音信號；
[0081] 定位單元33,用于從所述N個聲傳感器節(jié)點陣元陣中任選M個節(jié)點陣元陣作為子 陣，基于空間譜估計對個組合中每個子陣進(jìn)行聲源目標(biāo)定位；
[0082] 聚類單元34，用于對多個聲源目標(biāo)定位結(jié)果進(jìn)行聚類，基于聚類結(jié)果，獲取機(jī)場場 面目標(biāo)的定位結(jié)果。
[0083] 其中聚類單元34是基于飛機(jī)自身發(fā)動機(jī)間距、姿態(tài)、位置對多個聲源目標(biāo)定位結(jié) 果進(jìn)行的聚類，提高了聲源目標(biāo)定位的準(zhǔn)確性。
[0084] 其中所述聚類單元34包括：
[0085] 聚類模塊，用于對獲得的多個聲源目標(biāo)定位結(jié)果進(jìn)行聚類；
[0086] 判斷模塊，用于判斷所述聚類是否具有一致性;若是，則將聚類結(jié)果作為機(jī)場場面 目標(biāo);若否，增加所述聲傳感器節(jié)點陣元陣的子陣的個數(shù)，重新對多個聲源目標(biāo)定位結(jié)果進(jìn) 行聚類。
[0087] 由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明實施例提供的機(jī)場場面的目標(biāo)聲學(xué)定位裝置是接收 N個聲傳感器節(jié)點陣元陣輸出的聲音信號，從N個聲傳感器節(jié)點陣元陣中任選M個節(jié)點陣元 陣作為子陣，進(jìn)而采用譜估計基于每個子陣進(jìn)行聲源目標(biāo)定位，減少了對聲源目標(biāo)進(jìn)行定 位時的計算量，另外在對聲源目標(biāo)定位后對獲得的多個聲源目標(biāo)定位結(jié)果進(jìn)行聚類，從而 實現(xiàn)了對聲源目標(biāo)的高精度定位。
[0088] 如圖4所示，本發(fā)明實施例4提供了一種機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位裝置，在實施例3 的基礎(chǔ)上還包括：
[0089] 有效節(jié)點陣元陣選擇單元32,基于所述N個聲傳感器節(jié)點陣元陣中聲音信號的功 率，選擇T個有效的節(jié)點陣元陣；
[0090] 定位單元33,用于從所述T個聲傳感器節(jié)點陣元陣中任選M個節(jié)點陣元陣作為子 陣，基于空間譜估計對Cf個組合中每個子陣進(jìn)行聲源目標(biāo)定位。
[0091] 其中有效節(jié)點陣元陣選擇單元包括：
[0092]信號分析模塊，用于實時分析布設(shè)的N個節(jié)點陣元陣中的每一所述節(jié)點陣元陣中 的聲音信號，選擇所述聲音信號中具有飛行器發(fā)動機(jī)的特征子帶的節(jié)點陣元陣；
[0093]功率計算模塊，用于實時計算所述具有飛行器發(fā)動機(jī)特征子帶的節(jié)點陣元陣在所 述特征子帶內(nèi)的信號功率；
[0094]陣元確定模塊，用于將所述信號功率大于預(yù)定功率閾值的T個節(jié)點陣元陣作為所 述有效陣元節(jié)點。
[0095] 由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的機(jī)場場面的目標(biāo)聲學(xué)定位裝置設(shè)置有定位單 元可以實現(xiàn)對聲源目標(biāo)的快速定位，由于所述裝置中設(shè)置有有效節(jié)點陣元陣選擇單元，并 基于有效節(jié)點陣元陣組成子陣來進(jìn)行聲學(xué)定位，從而可以實現(xiàn)對聲源目標(biāo)的高精度定位。
[0096] 本發(fā)明實施例所提供的裝置，其實現(xiàn)原理及產(chǎn)生的技術(shù)效果和前述方法實施例相 同，為簡要描述，裝置實施例部分未提及之處，可參考前述方法實施例中相應(yīng)內(nèi)容。
[0097] 所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)、 裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。
[0098]最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制;盡 管參照前述各實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依 然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn) 行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù) 方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說明書的范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項】
1. 一種機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟S1，接收基于機(jī)場場面布設(shè)的N個聲傳感器節(jié)點陣元陣所輸出的聲音信號； 步驟S3,從所述N個聲傳感器節(jié)點陣元陣中任選M個節(jié)點陣元陣作為子陣，基于空間譜 估計對Cf個組合中每個子陣進(jìn)行聲源目標(biāo)定位； 步驟S4,對多個聲源目標(biāo)定位結(jié)果進(jìn)行聚類，基于聚類結(jié)果，獲取機(jī)場場面目標(biāo)的定位 結(jié)果。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位方法，其特征在于，所述步驟S4包 括： 步驟S41，對步驟S3中獲得的多個聲源目標(biāo)定位結(jié)果進(jìn)行聚類； 步驟S42，判斷所述聚類是否具有一致性；若是，則將聚類結(jié)果作為機(jī)場場面目標(biāo);若 否，增加所述聲傳感器節(jié)點陣元陣的子陣的個數(shù)，返回執(zhí)行步驟S41。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位方法，其特征在于，所述步驟S1和步 驟S3之間還包括： 步驟S2,根據(jù)所述N個聲傳感器節(jié)點陣元陣中聲音信號的功率，選擇T個有效的節(jié)點陣 元陣； 所述步驟S3進(jìn)一步為，從所述T個聲傳感器節(jié)點陣元陣中任選M個節(jié)點陣元陣作為子 陣，基于空間譜估計對Cf個組合中每個子陣進(jìn)行聲源目標(biāo)定位。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位方法，其特征在于，所述步驟S2包 括： 步驟S21，實時分析布設(shè)的N個節(jié)點陣元陣中的每一所述節(jié)點陣元陣中的聲音信號，選 擇所述聲音信號中具有飛行器發(fā)動機(jī)的特征子帶的節(jié)點陣元陣； 步驟S22,實時計算所述具有飛行器發(fā)動機(jī)特征子帶的節(jié)點陣元陣在所述特征子帶內(nèi) 的信號功率； 步驟S23,將所述信號功率大于預(yù)定功率閾值的T個節(jié)點陣元陣作為所述有效節(jié)點陣元 陣。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位方法，其特征在于， 所述步驟S1中，基于機(jī)場場面N個聲傳感器節(jié)點陣元陣通過如下方式布設(shè)： 基于機(jī)場跑道的直線特點，所述節(jié)點陣元陣的陣元節(jié)點按照預(yù)設(shè)的間距布設(shè)于所述機(jī) 場跑道的兩旁。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位方法，其特征在于， 所述步驟S1中，基于機(jī)場場面N個聲傳感器節(jié)點陣元陣通過如下方式布設(shè)： 基于機(jī)場聯(lián)絡(luò)道的彎曲特點，所述節(jié)點陣元陣的陣元節(jié)點布設(shè)于所述聯(lián)絡(luò)道的兩旁， 第二俯視扇面角大于第一俯視扇面角，所述第一俯視扇面角為位于機(jī)場跑道的節(jié)點陣元陣 形成的固定空間波束的俯視角度，所述第二俯視扇面角為位于彎曲的機(jī)場聯(lián)絡(luò)道的節(jié)點陣 元陣形成的固定空間波束的俯視角度；以及 基于機(jī)場聯(lián)絡(luò)道直角轉(zhuǎn)彎的特點，所述節(jié)點陣元陣的陣元節(jié)點布設(shè)于所述聯(lián)絡(luò)道的兩 旁，第三俯視扇面角大于第二俯視扇面角，所述第三俯視扇面角為位于直角轉(zhuǎn)彎的機(jī)場聯(lián) 絡(luò)道的節(jié)點陣元陣形成的固定空間波束的俯視角度。7. -種機(jī)場場面目標(biāo)的聲學(xué)定位裝置，包括： 聲音信號接收單元，用于接收基于機(jī)場場面布設(shè)的N個聲傳感器節(jié)點陣元陣所輸出的 聲音信號； 定位單元，用于從所述N個聲傳感器節(jié)點陣元陣中任選M個節(jié)點陣元陣作為子陣，基于 空間譜估計對Cf個組合中每個子陣進(jìn)行聲源目標(biāo)定位； 聚類單元，用于對多個聲源目標(biāo)定位結(jié)果進(jìn)行聚類，基于聚類結(jié)果，獲取機(jī)場場面目標(biāo) 的定位結(jié)果。8. 如權(quán)利要求7所述的聲學(xué)定位裝置，其特征在于，所述聚類單元包括： 聚類模塊，用于對獲得的多個聲源目標(biāo)定位結(jié)果進(jìn)行聚類； 判斷模塊，用于判斷所述聚類是否具有一致性；若是，則將聚類結(jié)果作為機(jī)場場面目 標(biāo);若否，增加所述聲傳感器節(jié)點陣元陣的子陣的個數(shù)，重新對多個聲源目標(biāo)定位結(jié)果進(jìn)行 聚類。9. 如權(quán)利要求7所述的聲學(xué)定位裝置，其特征在于，還包括： 有效節(jié)點陣元陣選擇單元，用于根據(jù)所述N個聲傳感器節(jié)點陣元陣中聲音信號的功率， 選擇T個有效的節(jié)點陣元陣； 定位單元，用于從所述T個聲傳感器節(jié)點陣元陣中任選M個節(jié)點陣元陣作為子陣，基于 空間譜估計對Cf個組合中每個子陣進(jìn)行聲源目標(biāo)定位。10. 如權(quán)利要求9所述的聲學(xué)定位裝置，其特征在于，所述有效節(jié)點陣元陣選擇單元包 括： 信號分析模塊，用于實時分析布設(shè)的N個節(jié)點陣元陣中的每一所述節(jié)點陣元陣中的聲 音信號，選擇所述聲音信號中具有飛行器發(fā)動機(jī)的特征子帶的節(jié)點陣元陣； 功率計算模塊，用于實時計算所述具有飛行器發(fā)動機(jī)特征子帶的節(jié)點陣元陣在所述特 征子帶內(nèi)的信號功率； 陣元確定模塊，用于將所述信號功率大于預(yù)定功率閾值的T個節(jié)點陣元陣作為所述有 效節(jié)點陣元陣。
【文檔編號】G01S15/06GK106054196SQ201610343235
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月20日
【發(fā)明人】李靜, 徐自勵, 常存喜, 汪淮
【申請人】中國民用航空總局第二研究所