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槍聲定位定向方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種槍聲定位定向方法，包括：對采集到的槍聲信號的類型進(jìn)行判定，若槍聲信號為激波信號，則對激波信號進(jìn)行檢測，判斷激波是否包含有膛口波，若判斷結(jié)果為則是，分別對激波信號與腔口波信號進(jìn)行計算，以得出激波信號的方位角與膛口波信號的方位角，根據(jù)激波信號的方位角與膛口波信號的方位角得出槍源位置至聲音采集裝置之間的距離，并發(fā)送警告信息；若槍聲信號為膛口波信號，則計算出槍源的方位和俯仰角后，發(fā)送警告信息。本發(fā)明通過對所采集到的槍聲進(jìn)行處理，以得到槍源位置的相關(guān)參數(shù)、以及槍源位置至采集裝置之間的距離，隨時判定敵方聲源位置，并做出準(zhǔn)確判斷與應(yīng)對方案，從而大幅度提高士兵的安全系數(shù)。
【專利說明】槍聲定位定向方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聲源定位方法，尤其是一種槍聲定位定向方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，狙擊手以其詭秘的行蹤和高效的殺傷效率威脅著士兵的生命，目前軍方或警方只有適用于大型的車載聲源探測裝置的系統(tǒng)方法，沒有適用于小型便于攜帶的聲源探測裝置的系統(tǒng)方法，士兵在單兵作戰(zhàn)時，無法隨身攜帶，就不能隨時準(zhǔn)確的判定敵方聲音位置，無法做出準(zhǔn)確的應(yīng)對方案，大大增加了士兵的危險系數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述問題中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種能夠獲取槍源位置的相關(guān)參數(shù)、以及槍源位置至采集裝置之間距離的槍聲定位定向方法。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種槍聲定位定向方法，包括以下步驟:
[0005]S1、對采集到的槍聲信號的類型進(jìn)行判定，若槍聲信號為激波信號，則執(zhí)行步驟S3，若槍聲信號為膛口波信號，則執(zhí)行步驟S2 ；
[0006]S2、計算出槍源的方位和俯仰角后，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S6 ；
[0007]S3、對激波信號進(jìn)行檢測，判斷激波是否包含有膛口波，若判斷結(jié)果為則是，則執(zhí)行步驟S4，若判斷結(jié)果為否，則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S6 ；
[0008]S4、分別對激波信號與腔口波信號進(jìn)行計算，以得出激波信號的方位角與膛口波信號的方位角；
[0009]S5、根據(jù)激波信號的方位角與膛口波信號的方位角得出槍源位置至聲音采集裝置之間的距離；
[0010]S6、發(fā)送警告信息。
[0011]上述的槍聲定位定向方法，其中，上述定位方法具體包括以下步驟:
[0012]S10、設(shè)備初始化；
[0013]S20、對采集到的聲音信號的信噪比進(jìn)行判定，若該聲音信號的信噪比大于預(yù)設(shè)的槍聲信噪比，則判定結(jié)果為槍聲，則執(zhí)行步驟S30 ；
[0014]S30、由聲音信號中截取出信噪比大于預(yù)設(shè)的槍聲信噪比的槍聲信號片段；
[0015]S40、對槍聲信號片段進(jìn)行FFT變換后，將結(jié)果中對應(yīng)的低頻均值(L)與高頻均值
(H)進(jìn)行比較，若低頻均值(L)大于高頻均值(H)，表明槍聲信號片段的類型為膛口波信號，則執(zhí)行步驟S50，若低頻均值(L)小于高頻均值(H)，表明槍聲信號片段的類型為激波信號，則執(zhí)行步驟S60 ；
[0016]S50、確定槍聲信號片段的類型為膛口波信號后,表明子彈是沖著槍聲定位模塊相反方向飛行的，計算出槍源方位和俯仰角后，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S90 ；
[0017]S60、對激波信號進(jìn)行檢測，判斷激波信號是否還包含有膛口波信號，若判斷結(jié)果為則是，則執(zhí)行步驟S70，若判斷結(jié)果為否，則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S90 ；[0018]S70、分別對激波信號與腔口波信號進(jìn)行計算，以得出激波方位角與膛口波的方位角；
[0019]S80、根據(jù)激波信號的方位角與膛口波信號的方位角得出槍源位置至聲音采集裝置之間的距離；
[0020]S90、將獲得的槍源方位和俯仰角、以及槍源位置至聲音采集裝置之間的距離生成報警信息，并通過信號傳輸裝置進(jìn)行發(fā)送。
[0021]上述的槍聲定位定向方法，其中，所述步驟S70中包括以下步驟:
[0022]S701、將聲源采集裝置中的四個麥克風(fēng)采集到激波信號數(shù)據(jù)與腔口波信號數(shù)據(jù)進(jìn)行互相關(guān)函數(shù)運算，以分別得到第一麥克風(fēng)與其他三個麥克風(fēng)的時間差；[0023]S702、根據(jù)四元時延定位算法求得方位角和俯仰角，分別得出激波信號的方位角與膛口波信號的方位角。
[0024]上述的槍聲定位定向方法，其中，所述步驟S80包括以下步驟:
[0025]S801、根據(jù)激波信號的方位角與膛口波信號的方位角以得到兩個方位角所形成的夾角；
[0026]S802、采用三角公式對上述夾角進(jìn)行計算，以得出槍源位置至聲音采集裝置之間的距離。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0028]本發(fā)明通過對所采集到的槍聲進(jìn)行處理，以得到槍源位置的相關(guān)參數(shù)、以及槍源位置至采集裝置之間的距離，隨時判定敵方聲源位置，并做出準(zhǔn)確判斷與應(yīng)對方案，從而大幅度提高士兵的安全系數(shù)，特別適應(yīng)用于軍用或警用對敵方槍聲火力聲音位置的探測。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明中方法部分的流程圖；
[0030]圖2為十字形聲傳感器陣列圖；
[0031]圖3為子彈激波信號和膛口波信號傳播模型；
[0032]圖4為本發(fā)明中裝置部分的結(jié)構(gòu)框圖。
[0033]主要元件符號說明如下:
[0034]1-初始化模塊2-信噪比判斷模塊
[0035]3-片段截取模塊4-片段類型判斷模塊
[0036]5-計算模塊a6-激波信號檢測模塊
[0037]7-計算模塊b8-槍源位置計算模塊
[0038]9-報警信息發(fā)送模塊
【具體實施方式】
[0039]如圖1至圖4所示，本發(fā)明提供一種槍聲定位定向方法，具體包括以下步驟:
[0040]S10、設(shè)備初始化。
[0041]S20、對采集到的聲音信號的信噪比進(jìn)行判定，若該聲音信號的信噪比大于預(yù)設(shè)的槍聲信噪比，則判定結(jié)果為槍聲，執(zhí)行步驟S30，若該聲音信號的信噪比小于預(yù)設(shè)的槍聲信噪比，則判定結(jié)果為不是槍聲，返回執(zhí)行步驟S10。[0042]具體的，通過檢測聲音信號的信噪比，設(shè)定一個槍聲信噪比門限值，當(dāng)信號信噪比大于槍聲預(yù)設(shè)的信噪比時，則判定結(jié)果為槍聲。
[0043]S30、由聲音信號中截取出信噪比大于預(yù)設(shè)的槍聲信噪比的槍聲信號片段。其中，將槍聲信號片段由聲音信號中截取出來，可便于以對其進(jìn)行后續(xù)的計算。
[0044]S40、對槍聲信號片段進(jìn)行FFT變換后，將結(jié)果中對應(yīng)的低頻均值L與高頻均值H進(jìn)行比較，若低頻均值L大于高頻均值H，表明槍聲信號片段的類型為膛口波信號，則執(zhí)行步驟S50，若低頻均值L小于高頻均值H，表明槍聲信號片段的類型為激波信號，則執(zhí)行步驟S60。
[0045]其中，膛口波信號的能量主要集中在300Ηζ-1000Ηζ的低頻部分，激波信號的能量主要集中在2kHz-7kHz頻率范圍內(nèi)。
[0046]S50、確定槍聲信號片段的類型為膛口波信號后,表明子彈是沖著槍聲定位模塊相反方向飛行的，計算出槍源方位和俯仰角后，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S90。
[0047]S60、對激波信號進(jìn)行檢測，判斷激波信號是否還包含有膛口波信號，若判斷結(jié)果為則是，則執(zhí)行步驟S70，若判斷結(jié)果為否，則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S90。
[0048]具體的，經(jīng)步驟S40檢測后，已經(jīng)確定槍聲信號片段的類型為激波信號，說明子彈是沖著槍聲檢測模塊方向飛的，因為子彈速度大于聲速，所以激波比膛口波先到達(dá)槍聲檢測模塊，需要繼續(xù)檢測膛口波信號。
[0049]S70、分別對激波信號與腔口波信號進(jìn)行計算，以得出激波方位角與膛口波的方位角。
[0050]具體的，在步驟S70 中包括以下步驟:
[0051]S701、將聲源采集裝置中的四個麥克風(fēng)采集到激波信號數(shù)據(jù)與腔口波信號數(shù)據(jù)進(jìn)行互相關(guān)函數(shù)運算，以分別得到第一麥克風(fēng)與其他三個麥克風(fēng)的時間差；
[0052]S702、根據(jù)四元時延定位算法求得方位角和俯仰角，分別得出激波信號的方位角與膛口波信號的方位角，其具體步驟如下:
[0053]S7021、建立十字形聲傳感器陣列，如圖2所示，由直角坐標(biāo)系和球坐標(biāo)系中得出四陣元的直角坐標(biāo)分別為:S1 (D/2,0,0)，S3 (-D/2,0,0)，S2 (O, D/2,0)，S4 (0，-D/2,0)，與目
標(biāo)聲源T的直角坐標(biāo)為(x，y，z)，以及球坐標(biāo)為(r，Ψ, 6)，即，目標(biāo)聲源T到坐標(biāo)原點的
距離為r，方位角為P，俯仰角為Θ，其中，十字形聲傳感器陣列由兩個相互正交的線陣S1、S3和S2、S4組成，線陣的陣元間距為D，以兩線陣的交點為坐標(biāo)原點；
[0054]S7022、當(dāng)目標(biāo)聲源T離陣中心的距離比陣元間距大時，假設(shè)目標(biāo)T為點聲源，并以球面波形式進(jìn)行傳播，其中，設(shè)聲源到達(dá)陣元SI的傳播時間為tl，到達(dá)陣元S2，S3，S4與相對于到達(dá)陣元SI的時間延遲分別為τ12，τ13，114，則利用下式計算聲源傳播到32、33、54與傳播到SI的聲程差d12，d13，d14:
[0055]
【權(quán)利要求】
1.一種槍聲定位定向方法，包括以下步驟: S10、設(shè)備初始化； S20、對采集到的聲音信號的信噪比進(jìn)行判定，若該聲音信號的信噪比大于預(yù)設(shè)的槍聲信噪比，則判定結(jié)果為槍聲，則執(zhí)行步驟S30 ； S30、由聲音信號中截取出信噪比大于預(yù)設(shè)的槍聲信噪比的槍聲信號片段； S40、對槍聲信號片段進(jìn)行FFT變換后，將結(jié)果中對應(yīng)的低頻均值(L)與高頻均值(H)進(jìn)行比較，若低頻均值(L)大于高頻均值(H)，表明槍聲信號片段的類型為膛口波信號，則執(zhí)行步驟S50，若低頻均值(L)小于高頻均值(H)，表明槍聲信號片段的類型為激波信號，則執(zhí)行步驟S60 ； S50、確定槍聲信號片段的類型為膛口波信號后，表明子彈是沖著槍聲定位模塊相反方向飛行的，計算出槍源方位和俯仰角后，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S90 ； S60、對激波信號進(jìn)行檢測，判斷激波信號是否還包含有膛口波信號，若判斷結(jié)果為則是，則執(zhí)行步驟S70，若判斷結(jié)果為否，則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S90 ； S70、分別對激波信號與腔口波信號進(jìn)行計算，以得出激波方位角與膛口波的方位角；S80、根據(jù)激波信號的方位角與膛口波信號的方位角得出槍源位置至聲音采集裝置之間的距離； S90、將獲得的槍源方位和俯仰角、以及槍源位置至聲音采集裝置之間的距離生成報警信息，并通過信號傳輸裝置進(jìn)行發(fā)送。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的槍聲定位定向方法，其特征在于，所述步驟S70中包括以下步驟: S701、將聲源采集裝置中的四個麥克風(fēng)采集到激波信號數(shù)據(jù)與腔口波信號數(shù)據(jù)進(jìn)行互相關(guān)函數(shù)運算，以分別得到第一麥克風(fēng)與其他三個麥克風(fēng)的時間差； S702、根據(jù)四元時延定位算法求得方位角和俯仰角，分別得出激波信號的方位角與膛口波信號的方位角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的槍聲定位定向方法，其特征在于，所述步驟S80包括以下步驟: S801、根據(jù)激波信號的方位角與膛口波信號的方位角以得到兩個方位角所形成的夾角； S802、采用三角公式對上述夾角進(jìn)行計算，以得出槍源位置至聲音采集裝置之間的距離。
【文檔編號】G01S5/22GK103869287SQ201410096235
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】高越超, 王庚, 習(xí)偉力, 竇曉喆 申請人:易美泰克影像技術(shù)（北京）有限公司