[发明专利]一种枪声探测计数方法及系统

权利要求书

1.一种枪声探测计数方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将以采样率为f_s采集到的信号去除直流分量和消除趋势项；

2)通过截止频率为f_d的低通滤波器滤除高频杂波，再采用谱减法滤去50Hz工频干扰信号及其谐波；然后对信号x(n)进行归一化处理得到预处理之后的信号x(n)，其中n为信号的数据点，n＝1,2,…,N，N为信号的数据点数，T＝N/f_s为信号时长，目的就是要检测出T时间内枪声个数N_shot；

3)对预处理之后的信号x(n)进行分帧处理，考虑到信号的非平稳特性，采用短帧长和短帧移，帧长设为N_wlen，以采样点为单位，帧移N_inc设为1/4帧长，将信号x(n)共分为帧，使其成为一系列帧长固定的声序列段y_i(j)，其中i＝1,2,…,M，j＝1,2,…,N_wlen；

4)对每帧声序列段y_i(j)进行短时幅度的计算，得到每一帧的短时幅度值所有帧的短时幅度值按顺序形成新的长度为M的幅度序列Y_i，其中i＝1,2,…,M；为了进一步去除较强环境噪声，以及枪声回波的影响，将所述序列Y_i再次进行低通滤波，滤波后，获得分帧后的短时幅度序列E_i；同时，设置时长为T_IS的前导噪声段，将其按照同样的方法分为M_IS帧，然后计算M_IS帧的短时幅值的平均值

5)将幅度变化转变为反映幅度变化剧烈程度，对短时幅度序列E_i进行微分，即E′_i＝E_i-E_i+1，E′_i为脉冲冲击剧烈程度的幅度导数序列；

6)进行上升沿判定，采用单门限检测，设置检测门限为阈值E_T，当第i帧的变化剧烈程度，也就是幅度导数E′_i大于阈值E_T时，判定所述第i帧为枪声；若从第i帧到第j帧，每一帧的幅度导数都大于阈值E_T，而第j+1帧的幅度导数小于阈值E_T时，则第i帧到第j帧为一次枪声，并记第i帧为开始帧，第j帧为结束帧，检测为一次枪声，计共检测到N_shot次枪声；

7)对每一次枪声计算其击发时刻和结束时刻，以及枪声持续时间，若该次枪声开始帧为第i帧，结束帧为第j帧，则击发时刻为结束时刻为枪声持续时间为并将每一次的枪声数据存入长为N_shot的结构数组中，数组中第k个结构数据对应第k次枪声，每一个结构数据都包含三个数值，分别是击发时刻、结束时刻和持续时间。

2.根据权利要求1所述的一种枪声探测计数方法，其特征在于：所述步骤1)中的采样率f_s不低于25.6kHz，传声器距枪的距离小于传声器距周围较大障碍物的距离。

3.根据权利要求2所述的一种枪声探测计数方法，其特征在于：所述步骤3)中的帧长N_wlen取值范围为64～128点。

4.根据权利要求3所述的一种枪声探测计数方法，其特征在于：所述步骤6)中的阈值E_T为步骤4)所述前导噪声段短时平均幅值的2～20倍，或者当信噪比较大时，可依据枪声信号的最大值来确定，可取为最大值的0.1～0.5倍。

5.一种枪声探测计数系统，其特征在于：包括传声器模块、枪声信号采集模块、信号预处理模块、滤波器模块、枪声信号检测和计数模块、计数显示模块6个模块；

所述传声器模块，由低噪声传声器和前置放大器组成，用于接收枪声信号，将声信号转变为电信号并进行前置滤波和放大后输出；

所述枪声信号采集模块，由采集卡组成，将模拟信号经采样后转变为数字信号；

所述信号预处理模块，对采集到的枪声信号进行预处理计算，用于去除枪声信号的直流分量和趋势项，以滤除一部分噪声，包含传声器在使用过程中受太阳照射或自身发热而产生的零点漂移噪声；

所述滤波器模块，用于滤除50Hz工频干扰信号及其谐波，并通过低通滤波器滤除高频杂波；

所述枪声信号检测和计数模块，包含分帧单元、短时幅度计算单元、微分单元、枪声判定单元、枪声计数单元、枪声击发时刻和结束时刻计算单元6个单元；所述分帧单元对信号进行窄帧长小帧移分帧；所述短时幅度计算单元计算分帧后的信号的短时幅度；所述微分单元对短时幅度进行微分；所述枪声判定单元采用阈值门限检测进行枪声判定；所述枪声计数单元对枪声个数进行计数；所述枪声击发时刻和结束时刻计算单元计算检测到的每一个枪声信号的击发时刻和结束时刻，以及枪声持续时间；

所述计数显示模块，显示检测到的枪声个数、每一个枪声信号的击发时刻和结束时刻以及持续时间信息。