[发明专利]一种无人机声音识别定位装置及方法

权利要求书

1.一种无人机声音识别定位装置，其特征在于，包括无线声音传感器网络和总控制器；

所述无线声音传感器网络包括多个无线声音传感器节点，每个无线声音传感器节点均主要由七个声音传感器、信号滤波放大模块、ADC模块、MCU和无线发送模块组成；所述七个声音传感器用于在所处位置录制环境声音并将环境声音信号传输至信号滤波放大模块；所述信号滤波放大模块用于对环境声音信号进行滤波放大并传输至ADC模块；ADC模块用于将经过滤波放大后的环境声音信号进行采样并传输至MCU；所述MCU用于对ADC模块采用的环境声音信号进行音频编码并通过无线发送模块发送至下一个无线声音传感器节点或总控制器；所述无线发送模块用于接收上一个无线声音传感器节点的声音信号并传输至下一个无线声音传感器节点或总控制器，以及将所属无线声音传感器节点的环境声音信号传输至下一个无线声音传感器节点或总控制器；

所述总控制器包括解码模块、声音识别模块和三维七元声音传感器阵列声源定位模块；

所述解码模块用于将接收每个无线声音传感器节点传输来的环境声音信号并进行解码；

所述声音识别模块用于对解码后的环境声音信号进行识别，判断其中是否含有无人机的声音；

所述三维七元声音传感器阵列声源定位模块用于当声音识别模块识别出有无线声音传感器节点录制的环境声音中含有无人机的声音时，按照如下方法对无人机的位置进行定位计算：

设定录制的环境声音中含有无人机的声音的无线声音传感器节点的七个声音传感器的位置坐标分别为M₀(0,0,0)、M₁(L，0，0)、M₂(0,L,0)、M₃(-L,0,0)、M₄(0,-L,0)、M₅(0,0,-L)、M₆(0,0，L)，无人机的坐标为(x,y,z)、方位角为俯仰角为θ(0°≤θ≤90°)，声音的传播速度为c＝340m/s，r_i表示无人机的声音到达第0个声音传感器的位置M₀与无人机的声音到达第i个声音传感器的位置M_i的距离差值，t_i表示无人机的声音到达第i个声音传感器与无人机的声音到达第0个声音传感器的时间差；由声音传感器与无人机的声音的几何位置关系得：

由式(1)，可得：

根据式(2)、(3)、(4)即可求解到无人机的位置坐标。

2.根据权利要求1所述的无人机声音识别定位装置，其特征在于，各个无线声音传感器节点的距离为300-500m。

3.根据权利要求1所述的无人机声音识别定位装置，其特征在于，所述声音识别模块包括预处理模块、特征提取模块、CNN处理模块和SVM二分类器；

所述预处理模块用于对环境声音信号进行预处理；具体为：如果环境声音信号中首尾出现静音则切除静音部分；切除静音部分之后将环境声音信号进行分帧操作，把其切开成多个小段，每个小段为一帧短时波形信号；

所述特征提取模块用于对经过预处理模块进行预处理的环境声音信号通过MFCC进行特征提取，得到带有声音特征的向量；

CNN处理模块用于将特征提取模块得到的带有声音特征的向量进行识别，识别出其中是否具有无人机声音；

SVM二分类器用于对经过CNN处理模块进行识别处理的向量进行二分类，将其分成是包含无人机声音的向量和不包含无人机声音的向量。

4.根据权利要求1所述的无人机声音识别定位装置，其特征在于，所述无线发送模块采用ZigBee无线传输协议将经过音频编码的环境声音信号发送至下一个无线声音传感器节点或总控制器。