[发明专利]用于利用声音检测飞行器位置和速度的系统及方法

说明书

提供一种用于确定信号源位置和速度的系统及用于制造和使用所述系统的方法。一种示例性方法包括通过对多个音频信号执行方向分析并对所述音频信号执行强度分析来确定信号源位置和速度。另一种示例性方法包括确定信号源是否在与移动平台碰撞的航线上并且提供用于改变所述移动平台的所述航线以避免与所述信号源碰撞的指令。一种示例系统包括声学感测系统，包括第一主麦克风阵列、副麦克风、以及处理装置，所述处理装置用于通过对多个音频信号执行方向分析并对所述音频信号执行强度分析来确定信号源速度和位置。

技术领域

本发明总体涉及物体检测，并且更具体地但不排他地，涉及确定信号源位置和速度。

背景技术

随着无人机的发展，无人机的飞行安全问题越来越受到关注。在同一空域中，经常有多架飞行器，包括飞机和无人机等。在许多情况下，这些飞行器之间无法进行直接通信，因此，选定飞行器难以获知所述区域内其他飞行器的速度和位置。传统的解决方法包括使用地面雷达来检测飞行器的位置和速度，或者依靠飞行器操作员的视觉来避让其他飞行器。然而，由于小型无人机不容易被雷达观察到也不能依靠人类操作员的视觉，这些传统方法不容易应用于小型无人机。不幸地，当前的解决方案未能充分地为飞行器提供自我判定与自我检测(例如，对其他飞行器的自主判定和检测)的能力。

鉴于以上所述，需要一种改进的飞行器位置和速度检测系统，以尽力克服传统方法的以上提及的障碍及缺陷。

发明内容

一个方面包括一种确定信号源位置和速度的方法，所述方法包括对多个音频信号执行方向分析并对所述音频信号执行强度分析。在一个实施方式中，所述执行方向分析和所述执行强度分析中的至少一项是基于多普勒分析。另一实施方式还包括从主麦克风阵列获取第一组音频信号。另一实施方式还包括从副麦克风获取第一噪声音频信号。又一实施方式包括从第一组中的每个音频信号减去所述噪声音频信号。再一实施方式包括基于所述减法产生第一组处理过的音频信号。

一个实施方式包括对所述第一组处理过的音频信号执行频率估计。另一实施方式包括基于所述第一组处理过的音频信号确定第一信号源的信号方向。又一实施方式包括基于所述减法产生第二组处理过的音频信号。再一实施方式包括对所述第二组处理过的音频信号执行频率估计。另一实施方式包括基于所述第二组处理过的音频信号确定第一信号源的信号方向。

一个实施方式包括确定所述信号源是正在接近还是正在远离检测位置。另一实施方式包括通过对第一组及第二组处理过的音频信号执行多普勒分析来确定所述信号源是正在接近还是正在远离检测位置。又一实施方式包括确定信号源离所述检测位置的距离。在再一实施方式中，确定信号源离所述检测位置的距离包括基于接收到的信号强度进行的判定。另一实施方式包括基于所述对多个音频信号执行多普勒分析、基于所述对多个音频信号执行方向分析并且基于所述对多个音频信号执行强度分析，预测未来信号源位置和速度。

另一方面包括一种避让信号源的方法，所述方法包括基于通过上述方法的实施方式所确定的信号源位置和速度来确定信号源是否在与移动平台的检测位置碰撞的航线上，以及通过改变所述移动平台的航线来避让所述信号源。

在一个实施方式中，所述改变所述移动平台的航线包括在远离所述确定信号源位置的相反方向上移动。在另一实施方式中，所述改变所述移动平台的航线包括在远离所述确定信号源位置的正交方向上移动。在又一实施方式中，所述改变所述移动平台的航线包括绕着所述确定信号源位置移动。在再一实施方式中，所述改变所述移动平台的航线包括停止移动并原地悬停。在一个实施方式中，所述移动平台是飞行器。在另一实施方式中，所述飞行器是无人机。

又一方面包括一种用于确定信号源位置和速度的计算机程序产品，所述计算机程序产品编码于一个或多个机器可读存储介质上且包括用于执行上述实施方式的指令。再一方面包括一种用于避让信号源的计算机程序产品，所述计算机程序产品编码于一个或多个机器可读存储介质上且包括用于执行上述实施方式的指令。