[发明专利]一种可穿戴的声源定位跟踪系统及方法在审
申请号: | 201510658381.7 | 申请日: | 2015-10-12 |
公开(公告)号: | CN105223551A | 公开(公告)日: | 2016-01-06 |
发明(设计)人: | 孙晓颖;刘妍妍;刘壮 | 申请(专利权)人: | 吉林大学 |
主分类号: | G01S5/18 | 分类号: | G01S5/18 |
代理公司: | 吉林长春新纪元专利代理有限责任公司 22100 | 代理人: | 魏征骥 |
地址: | 130012 吉*** | 国省代码: | 吉林;22 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 穿戴 声源 定位 跟踪 系统 方法 | ||
技术领域
本发明属于阵列信号处理领域,具体涉及一种声源定位跟踪系统。
背景技术
声源定位技术在航空航天、交通、海洋探测等民用军用领域有着广泛的应用。与主动探测系统相比,被动声定位装置本身不发射信号而是利用目标发出的声音为接收信号,因而具有更好的隐蔽性。战场环境中,利用被动声定位装置及时获取敌方枪支、火炮或无人机等较隐蔽的目标位置信息,具有十分重要的战略意义。
由于具有重要应用意义,声源定位系统开发受到了人们的广泛关注。专利“一种声源定位方法”(专利号CN1832633A)提供的声源定位方法采用三维谱峰搜索确定声源空间位置,这种搜索方式计算复杂度高,无法实时定位跟踪,且采用的麦克风阵列体积较大,不利于随身携带。
美国专利“WearShooterLocalizationSystem”(专利号US2012/0182834A1)设计了一种可穿戴的枪炮声源定位装置,根据信号到达不同接收传感器的时间差计算声源位置;专利“一种声源定位方法及装置”(专利号CN103076593A)中设计了一种加权交叉相关函数的可控功率声源定位方法,该方法本质是通过交叉相关函数获得声到达时延差从而计算声源位置。上述专利中所涉及的定位方法均是基于声到达时间差(TDOA)的方法,只有对声信号声达时间差准确测量才能保证定位的准确性,易受环境噪声的干扰,且不易实现空间多目标定位。
发明内容
本发明提供一种可穿戴的声源定位跟踪系统及方法,适用于需快速检测声源信号并准确定位声源位置且要求装置简单便携的场合。
本发明采取的技术方案是包含以下部分:
(1)传感器组件,包括麦克风阵列和由三轴加速计、三轴陀螺仪和GPS发射接收器组成的辅助传感器模块,用于接收声信号及判断装置穿戴者是否发生运动,其中麦克风阵列为十字阵列,由均匀线性子阵列A和均匀线性子阵列B构成,两个子阵列相互垂直,分包含奇数个麦克风,共用中间麦克风并将其作为参考点;辅助传感器模块中GPS发射接收器用于确定穿戴者和声源的经度和纬度地理位置坐标;
(2)信号预处理组件,包括低噪滤波电路、增益控制电路和AD采样电路,用于对接受信号进行低噪滤波、增益控制和AD采样预处理;
(3)算法处理及定位结果显示组件,包括DSP处理器及外围电路、显示电路和音频输出电路,用于运行相关算法检测声源数目及确定声源位置,并显示位置信息。
本发明所述算法处理及定位结果显示组件,还包括无线传输电路,用于将穿戴者和声源位置信息传送给远程控制端。
一种可穿戴声源定位系统的定位跟踪方法,包含如下步骤:
(1)利用麦克风阵列接收声信号;
(2)将接收到的声信号进行低噪滤波、增益控制和AD采样等预处理,构造麦克风阵列子阵列A和子阵列B的实值型样本矩阵XA和XB:
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