机场场面目标声学定位方法、声传感装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种机场场面目标声学定位方法、声传感装置及系统，该机场场面目标声学定位方法通过在机场场面的不同区域，采用不同方式布设声传感器节点阵元阵，拾取声传感器节点阵元阵布设区域的目标声波，基于该声波信息，对场面目标进行定位。该声传感器节点阵元阵能够形成具有空间选择性的固定空间波束，能够获得具有理想信干噪比的声波信息。本发明专利技术提供的机场场面目标声学定位方法、声传感装置及系统，能够最大限度地拾取声波信息，对噪声有效抑制，合理利用声传感器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及声学定位
，尤其是涉及一种机场场面目标声学定位方法、声传感装置及系统。
技术介绍
目前，机场场面的电磁波环境复杂，以电磁波为媒介的定位监视技术容易受到干扰，导致定位性能降低，甚至失效，并且，通常电磁能量辐射和检测的技术复杂，成本较高。声学定位技术应用于机场场面目标定位，具有一些独特的优点，例如：定位信号容易获取，不会向周围环境辐射能量；不受机场电磁环境影响；设备体积小、成本低、远程部署方便。声学定位备受研究者重视。但是，机场场面的声场具有复杂性和多变性，会存在多种声音信号，例如：不同声源的不相干信号，地面、建筑物等各种障碍物对声波的反射，低空飞行器噪声，远场声源目标干扰等。在大量噪声和干扰的机场复杂环境下，难以获取理想的信干噪比，不易实现国际民航组织规定的目标高精度定位。国际民航组织规定7.5m以下的机场场面目标定位精度要求。为实现声源目标的有效定位，需声源接收装置(例如，麦克风)提供充足的声音信息。若声源接收装置的布设个数较多，一定程度上能够提供足够的声音信息，但后续阵列信号处理的复杂度上升，目标定位准确度下降，并且，多数声源接收装置不能为后续声源目标定位提供信息支持，或声源接收装置不能够得到更充分的应用，设备利用率低。若声源接收装置的个数减少，且布设结构不合理，或声源接收装置接收的信号中，噪声或干扰较多，有效信号较少，则该声源接收装置不能为后续声源目标定位提供信息支持，同样，也会降低目标定位准确度，影响飞行器的定位。为了最大限度的拾取声波信息，对噪声进行有效抑制，如何合理利用声源接收装置，是本领域技术人员亟需解决的问题。专利技术内容本专利技术旨在提供一种机场场面目标声学定位方法、声传感装置及系统，能够最大限度地拾取声波信息，对噪声有效抑制，合理利用声传感器。第一方面，本专利技术提供一种机场场面目标声学定位方法，其具体说明如下：本专利技术提供一种机场场面目标声学定位方法，具体步骤如下：步骤S1，根据机场场面的不同区域，布设声传感器节点阵元阵，拾取声传感器节点阵
元阵布设区域的目标声波；步骤S2，基于声传感器节点阵元阵获取的声波信息，对场面目标进行定位。进一步地，在步骤S1中，直线机场跑道的声传感器节点阵元阵通过如下方式布设：声传感器节点阵元阵对称均匀布设于直线机场跑道两侧，构成直线式声传感器节点阵元阵列，声传感器节点阵元阵形成第一固定空间波束，第一固定空间波束具有第一俯视扇面角和第一俯仰角，以使第一固定空间波束拾取直线机场跑道的目标声波。进一步地，在步骤S1中，机场联络弯道的声传感器节点阵元阵通过如下方式布设：声传感器节点阵元阵布设于机场联络弯道两侧，且联络弯道的圆心所在侧布设个数少于对侧的布设个数，构成弯曲式声传感器节点阵元阵列，声传感器节点阵元阵形成第二固定空间波束，第二固定空间波束具有第二俯视扇面角和第二俯仰角，以使第二固定空间波束拾取联络弯道的目标声波。进一步地，第二固定空间波束包括第二内固定空间波束和第二外固定空间波束，第二外固定空间波束的第二外俯视扇面角度小于第二内固定空间波束的第二内俯视扇面角度，第二内固定空间波束由位于联络弯道圆心所在侧的声传感器阵元阵形成，第二外固定空间波束由位于联络弯道圆心相对侧的声传感器阵元阵形成。进一步地，在步骤S1中，机场直角转弯道的声传感器节点阵元阵通过如下方式布设：声传感器节点阵元阵布设于机场直角转弯道两侧，且直角转弯道的圆心所在侧布设个数少于对侧的布设个数，构成直角式声传感器节点阵元阵列，声传感器节点阵元阵形成第三固定空间波束，第三固定空间波束具有第三俯视扇面角和第三俯仰角，以使第三固定空间波束拾取直角转弯道的目标声波。进一步地，第三外固定空间波束的第三外俯视扇面角度小于第三内固定空间波束的第三内俯视扇面角度，第三固定空间波束包括第三内固定空间波束和第三外固定空间波束，第三内固定空间波束由位于直角转弯道圆心所在侧的声传感器阵元阵形成，第三外固定空间波束由位于直角转弯道圆心相对侧的声传感器阵元阵形成。基于上述任意机场场面目标声学定位方法实施例，进一步地，第一俯视扇面角小于第二俯视扇面角，第二俯视扇面角小于第三俯视扇面角。本专利技术提供的机场场面目标声学定位方法，该方法通过在机场场面的不同区域，采用不同方式布设声传感器节点阵元阵，该声传感器节点阵元阵形成具有空间选择性的固定空间波束，能够最大限度地拾取所布设区域的目标声波，尽可能抑制地面声杂波、远场杂波及噪声，降低干扰声源数目，有利于获得理想的信干噪比，再根据获取的声波信息，对场面目标进行定位。该机场场面目标声学定位方法能够最大限度地拾取声波信息，对噪声有效抑制，合理
利用声传感器，以快速有效对场面目标进行定位。第二方面，本专利技术提供一种机场场面目标声传感装置，其具体说明如下：本专利技术提供一种机场场面目标声传感装置，该装置包括直线式声传感器节点阵元阵列、弯曲式声传感器节点阵元阵列和直角式声传感器节点阵元阵列。直线式声传感器节点阵元阵列包括对称均匀布设于直线机场跑道两侧的声传感器节点阵元阵，声传感器节点阵元阵形成具有第一俯视扇面角和第一俯仰角的第一固定空间波束，以使第一固定空间波束拾取直线机场跑道的目标声波。弯曲式声传感器节点阵元阵列包括布设于机场联络弯道两侧的声传感器节点阵元阵，联络弯道的圆心所在侧布设个数少于对侧的布设个数，声传感器节点阵元阵形成具有第二俯视扇面角和第二俯仰角的第二固定空间波束，以使第二固定空间波束拾取联络弯道的目标声波。直角式声传感器节点阵元阵列包括布设于机场直角转弯道两侧的声传感器节点阵元阵，直角转弯道的圆心所在侧布设个数少于对侧的布设个数，声传感器节点阵元阵形成具有第三俯视扇面角和第三俯仰角的第三固定空间波束，以使第三固定空间波束拾取直角转弯道的目标声波。本专利技术提供的机场场面目标声传感装置，该声传感装置包括直线式声传感器节点阵元阵列、弯曲式声传感器节点阵元阵列和直角式声传感器节点阵元阵列。根据机场场面的不同区域，布设声传感器节点阵元阵。直线式声传感器节点阵元阵列位于直线机场跑道两侧，弯曲式声传感器节点阵元阵列位于机场联络弯道两侧，直角式声传感器节点阵元阵列位于机场直角转弯道两侧。不同区域布设的声传感装置能够形成具有不同俯视扇面角的固定空间波束，覆盖直线机场跑道、机场联络弯道和机场直角转弯道，以拾取三种机场区域的目标声波。同时，该固定空间波束具有俯仰角，使固定空间波束的交叉区域尽可能落在目标声波的集中区域，以形成具有空间选择性的固定空间波束，能够最大限度地拾取目标声波，抑制地面声杂波、远场杂波及噪声，获得理想的信干噪比，合理利用声传感器。第三方面，本专利技术提供一种机场场面的目标声学定位系统，其具体说明如下：本专利技术提供一种机场场面的目标声学定位系统，该定位系统包括机场场面目标声传感装置，以及处理器，处理器用于接收机场场面目标声传感装置接收的声波信息，并根据声波信息，对场面目标进行定位。本专利技术提供的机场场面的目标声学定位系统，该定位系统通过机场场面目标声传感装置形成具有空间选择性的固定空间波束，以采集机场场面不同区域的目标声波，并且能够抑制干扰和噪声，再通过处理器对声波信息进行处理，由于获得的声波信息具有理想的信干噪比，有利于对场面目标进行定位。因此，本专利技术提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机场场面目标声学定位方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，根据机场场面的不同区域，布设声传感器节点阵元阵，拾取所述声传感器节点阵元阵布设区域的目标声波；步骤S2，基于所述声传感器节点阵元阵获取的声波信息，对场面目标进行定位。

【技术特征摘要】
1.一种机场场面目标声学定位方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，根据机场场面的不同区域，布设声传感器节点阵元阵，拾取所述声传感器节点阵元阵布设区域的目标声波；步骤S2，基于所述声传感器节点阵元阵获取的声波信息，对场面目标进行定位。2.根据权利要求1所述的机场场面目标声学定位方法，其特征在于，在步骤S1中，直线机场跑道的声传感器节点阵元阵通过如下方式布设：所述声传感器节点阵元阵布设于所述直线机场跑道两侧，构成直线式声传感器节点阵元阵列，所述声传感器节点阵元阵形成第一固定空间波束，所述第一固定空间波束具有第一俯视扇面角和第一俯仰角，以使所述第一固定空间波束拾取所述直线机场跑道的目标声波。3.根据权利要求1或2所述的机场场面目标声学定位方法，其特征在于，在步骤S1中，机场联络弯道的声传感器节点阵元阵通过如下方式布设：所述声传感器节点阵元阵布设于所述机场联络弯道两侧，且所述联络弯道的圆心所在侧布设个数少于对侧的布设个数，构成弯曲式声传感器节点阵元阵列，所述声传感器节点阵元阵形成第二固定空间波束，所述第二固定空间波束具有第二俯视扇面角和第二俯仰角，以使所述第二固定空间波束拾取所述联络弯道的目标声波。4.根据权利要求3所述的机场场面目标声学定位方法，其特征在于，所述第二固定空间波束包括所述第二内固定空间波束和所述第二外固定空间波束，第二外固定空间波束的第二外俯视扇面角度小于第二内固定空间波束的第二内俯视扇面角度，所述第二内固定空间波束由位于所述联络弯道圆心所在侧的声传感器阵元阵形成，所述第二外固定空间波束由位于所述联络弯道圆心相对侧的声传感器阵元阵形成。5.根据权利要求1～3任意一项所述的机场场面目标声学定位方法，其特征在于，在步骤S1中，机场直角转弯道的声传感器节点阵元阵通过如下方式布设：所述声传感器节点阵元阵布设于所述机场直角转弯道两侧，且所述直角转弯道的圆心所在侧布设个数少于对侧的布设个数，构成直角式声传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：李静，徐自励，唐勇，汪淮，
申请(专利权)人：中国民用航空总局第二研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51