[發明專利]一種機場場面目標的聲學定位方法及裝置

有效

• 申請號: 201610343235.X
• 申請日: 2016-05-20
• 公開（公告）號: CN106054196B
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 李靜;徐自勵;常存喜;汪淮
• 申請（專利權）人: 中國民用航空總局第二研究所
• 主分類號: G01S15/06
• 分類號: G01S15/06
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產權代理有限公司11514
• 代理人: 殷瑞劍

技術領域

本發明涉及聲學定位技術領域，具體涉及一種機場場面目標的聲學定位方法及裝置。

背景技術

以電磁波為媒介的電學定位方法具有定位精度高、定位迅速、數據刷新率高的優點。然而，電學定位技術需進行電磁能量輻射和檢測，通常技術復雜，成本較高，面臨嚴重電磁干擾時很可能導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監視系統定位信號的影響，日益復雜的機場電磁環境使定位信號產生混疊、畸變等。

基于光學的機場場面視頻監視是場面監視技術的一個新研究方向。場面視頻監視采用視頻方式對機場重要區域實現實時全景監視，在正常氣象條件和高能見度情況下，可以獲取直觀的機場場面運行態勢。然而，視頻監視易受光照條件影響和天氣條件制約，距離實際應用還需解決圖像去噪、夜間及霧天圖像增強、運動目標跟蹤等具體技術難題。

聲學定位是通過測量目標發出的聲音對目標進行定位。第一次世界大戰時，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進行探測，這是飛機聲學定位的最早雛形。由于當時無線電定位相對聲學定位更具科學原理和應用潛力，探測飛機的雷達監視技術得到了極大的研究和發展，而聲學定位技術應用于飛機探測的研究幾乎銷聲匿跡。近年，隨著應用需求和技術的發展，針對飛機的聲學定位研究又重新開展起來。

由于物理媒介不同，聲學定位技術應用于機場場面目標定位具有一些獨特的優點，鑒于無線電定位具有的主流地位以及場面目標聲學定位的這些特點，對于電學定位設備較為完善、電磁環境比較復雜的大中型機場，聲學定位可以作為一種有效的監視技術補充手段；而對于場面監視基礎設施不足，還依賴于目視監視的小型機場，聲學定位可以提供低成本的場面目標監視解決方案。因此提出一種機場場面目標的聲學定位方法是本領域技術人員急需解決的問題。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明提供了一種機場場面目標的聲學定位方法及裝置，以實現對聲源目標的高精度定位。

第一方面，本發明提供的機場場面目標的聲學定位方法，包括如下步驟：

步驟S1，接收基于機場場面布設的N個聲傳感器節點陣元陣所輸出的聲音信號；

步驟S3，從所述N個聲傳感器節點陣元陣中任選M個節點陣元陣作為子陣，基于空間譜估計對個組合中每個子陣進行聲源目標定位；

步驟S4，對多個聲源目標定位結果進行聚類，基于聚類結果，獲取機場場面目標的定位結果。

所述步驟S4中的聚類是基于飛機自身發動機間距、姿態、位置進行的聚類。

其中所述步驟S4包括：

步驟S41，對步驟S3中獲得的多個聲源目標定位結果進行聚類；

步驟S42，判斷所述聚類是否具有一致性；若是，則將聚類結果作為機場場面目標；若否，增加所述聲傳感器節點陣元陣的子陣的個數，返回執行步驟S41。

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果之間的距離是否都小于某個預定的距離，當然也可以采用其他方式判斷上述聚類是否具有一致性。

由上述技術方案可知，本發明提供的機場場面目標的聲學定位方法，由于是從N個聲傳感器節點陣元陣中任選M個節點陣元陣作為子陣，再基于子陣進行聲源目標的定位，和直接采用N個節點陣元陣進行聲源目標的定位相比，減少聲源目標定位的計算量，可以實現快速準確對機場場面目標的聲學定位，另外在對聲源目標定位后對獲得的多個定位結果進行聚類，從而實現了對聲源目標高精度的定位。

其中所述步驟S1和步驟S3之間還包括：

步驟S2，根據所述N個聲傳感器節點陣元陣中聲音信號的功率，選擇T個有效的節點陣元陣；

所述步驟S3進一步為，從所述T個聲傳感器節點陣元陣中任選M個節點陣元陣作為子陣，基于空間譜估計對個組合中每個子陣進行聲源目標定位。

其中所述步驟S2包括：

步驟S21，實時分析布設的N個節點陣元陣中的每一所述節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動機的特征子帶的節點陣元陣；

步驟S22，實時計算所述具有飛行器發動機特征子帶的節點陣元陣在所述特征子帶內的信號功率；

步驟S23，將所述信號功率大于預定功率閾值的T個節點陣元陣作為所述有效陣元節點。

由上述的技術方案可知，增加了有效節點陣元陣的選擇步驟，進一步以子陣為基礎進行聲源目標的定位，減小了對聲源目標進行定位時的計算量，從而加快了對聲源目標進行定位的速度，同時以子陣為基礎對聲源目標定位結果進行聚類，進而提高聲源目標的定位精度。