[發明專利]一種聲震復合傳感器對地面移動目標測距方法

無效

• 申請號: 201210571062.9
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN103064078A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 宋恩亮;石君;李寶清;袁曉兵
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G01S11/14
• 分類號: G01S11/14
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 宋纓;孫健

技術領域

本發明涉及傳感器網絡技術領域，特別是涉及一種聲震復合傳感器對地面移動目標測距方法。

背景技術

在傳感器網絡的應用中，通過單傳感器節點對地面移動目標進行測距方法，其低功耗和小體積等典型特征，使其容易滿足特定使用境便攜與易布設的使用要求，該方面的研究受到越來越廣泛的關注。目前采用單傳感器節點對地面移動目標進行測距的方法包括：1、采用紅外、超聲波、激光等技術手段進行測距；2、利用信號能量進行測距。其中采用紅外、超聲波、激光等技術手段的方法是主動式測距，功耗與系統實現成本較高，隱蔽性較差；利用信號能量進行測距的方法是被動式測距，但測距誤差較大，測距結果有效性不高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種聲震復合傳感器對地面移動目標測距方法，能夠實現低成本，低功耗的方式對地面移動目標距離的有效測定。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種聲震復合傳感器對地面移動目標測距方法，包括以下步驟：

（1）聲震復合傳感器在同一時間區間觀測地面移動目標運動過程中產生的聲音信號與地面震動信號；

（2）計算出聲音信號與地面震動信號到達聲震復合傳感器的時間差值；

（3）根據聲音在野外自由聲場中的傳播速度以及震動在地面介質中的傳播速度，計算得到地面移動目標與聲震復合傳感器的距離。

所述步驟（1）中的聲震復合傳感器是將聲音傳感器和震動傳感器復合在一起的傳感器。

所述步驟（1）中聲震復合傳感器對聲音信號與地面震動信號采用同步采樣的方式實現在同一時間區間觀測地面移動目標運動過程中產生的聲音信號與地面震動信號。

所述步驟（2）中采用時延估計方法計算出聲音信號與地面震動信號到達聲震復合傳感器的時間差值。

所述時延估計方法是利用聲音信號與地面震動信號之間的相關性來計算時延的。

所述步驟（3）通過公式計算得到地面移動目標與聲震復合傳感器的距離D，其中，V_sound為聲音在野外自由聲場中的傳播速度，V_vibration為震動在地面介質中的傳播速度，Δt為聲音信號與地面震動信號到達聲震復合傳感器的時間差值。

有益效果

由于采用了上述的技術方案，本發明與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果：本發明將聲音傳感器和震動傳感器復合在一起，組成聲震復合傳感器，對地面移動目標運動過程中產生的聲音信號與地面震動信號進行同步采樣，利用時延估計算法計算兩種信號之間的時延，結合這兩種信號的傳播速度計算目標與傳感器之間的距離。本方法的系統結構簡單，成本低，功耗低，可實現對地面移動目標距離的有效測定。

附圖說明

圖1是本發明中地面移動目標的聲音信號與震動信號傳播及距離計算示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。

本發明的實施方式涉及一種聲震復合傳感器對地面移動目標測距方法，包括以下步驟：

（1）聲震復合傳感器在同一時間區間觀測地面移動目標運動過程中產生的聲音信號與地面震動信號；本步驟中的聲震復合傳感器1是將聲音傳感器11和震動傳感器12復合在一起的傳感器，安裝時如圖1所示，聲音傳感器11位于地面上方用于接收地面移動目標2運動過程中產生的聲音信號，震動傳感器12埋藏于地面內用于接收地面移動目標2運動過程中產生的地面震動信號。其中，同一時間區間是指對聲音信號與地面震動信號進行同步采樣，即聲震復合傳感器對聲音信號與地面震動信號采用同步采樣的方式實現在同一時間區間觀測地面移動目標運動過程中產生的聲音信號與地面震動信號。

（2）計算出聲音信號與地面震動信號到達聲震復合傳感器的時間差值；本步驟中可采用時延估計方法計算出聲音信號與地面震動信號到達聲震復合傳感器的時間差值。其中，時延估計方法是利用聲音信號與地面震動信號之間的相關性來計算時延的。