一种基于嵌入式音频识别的无人机探测系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于嵌入式音频识别的无人机探测系统，其特征在于，包括：无人机飞行声音模板识别库；音频采集模块；智能音频识别模块；智能报警模块。本发明专利技术提供的系统能够实时探测非法无人机，并及时通知安防人员做出相应的安防工作。该系统具有识别率高、性能稳定、使用方便、成本小、维护简单等优点，为无人机滥用问题提出了一种高效的解决方案。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在声音嘈杂的环境中，能准确识别非法无人机发出的螺旋桨旋转声的识别系统。
技术介绍
随着消费级无人机进入大众视野，社会上关于无人机的使用安全和规范的讨论就一直没有停过。由于无人机的特殊性，它可以穿越地面上的障碍到达一些被人为阻隔的空间，并且能够携带照相机、武器、有毒化学物质和爆炸物，并可能被大量用于恐怖袭击、间谍行为和走私活动。为了防止犯罪分子或恐怖分子利用无人机进行的犯罪活动或恐怖活动，就必须要对这类非法无人机进行探测。现有的无人机的探测方法有全电扫描雷达技术，该方案能有效探测大型军事无人机，应用于军事武装，但该方案造价高，维护成本高，而且在高楼林立的城市环境中，面对较小的消费级无人机探测准确率会大打折扣。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种经济有效地探测系统，该系统能够对无人机发出的螺旋桨旋转声准确识别，从而判断是否有非法无人机入侵。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是提供了一种基于嵌入式音频识别的无人机探测系统，其特征在于，包括：无人机飞行声音模板识别库，用于存储市面上各类无人机声音的HMM模型；音频采集模块，用于采集环境中的音频信号；智能音频识别模块，对音频采集模块采集到的音频信号进行分析，根据无人机声音与背景噪声的特性差异，采用基于信号高频能量变化的算法检测音频信号中的异常声音，提取异常声音的特征参数，将提取到的特征参数与无人机飞行声音模板识别库中的HMM模型进行匹配，若匹配成功，则产生告警信号；智能报警模块，用于根据从智能音频识别模块接收到的告警信号发出警报。优选地，还包括远程网络控制模块，通过嵌入式Linux系统配置WEB服务器，接收并处理网络远程控制信号，实现对探测区域中的所述智能音频识别模块的远程控制。优选地，还包括位于远端的控制中心，用于接收各个智能音频识别模块发送过来的告警信号，同时用于控制各个所述智能音频识别模块。优选地，所述智能音频识别模块采用MFCC表征声音的声学特征，并使用MFCC的第一维系数改进了声音活动检测算法，准确确定异常声音的起始点和终点；然后对活动声音利用Teager能量算子初步判断是正常声音还是异常声音；最后获得疑似异常声音的HMM模型，并利用改进的HMM模型匹配决策算法解码出异常声音。优选地，所述音频采集模块包括拾音器。本专利技术提供的系统能够实时探测非法无人机，并及时通知安防人员做出相应的安防工作。该系统具有识别率高、性能稳定、使用方便、成本小、维护简单等优点，为无人机滥用问题提出了一种高效的解决方案。附图说明图1是本专利技术无人机探测系统的总体框架；图2是本专利技术无人机探测系统的功能框图。具体实施方式为使本专利技术更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。本专利技术涉及一种基于音频识别的无人机探测系统，其系统的结构示意图如图1所示，在图1中，该系统包括音频采集模块、智能音频识别模块、智能报警模块、远程网络控制模块、控制中心。其中音频采集模块其通过通用串行总线USB与智能音频识别模块相连接，智能音频识别模块通过IIC总线与智能报警模块相连接。本实施案例的音频采集模块采用的是拾音器，通过拾音器对探测范围内的环境声音进行采集，在经过基于嵌入式Linux的智能音频识别模块的分析识别，判断是否为无人机，如果是无人机则驱动智能报警模块，本实施案例的智能报警模块可采用报警喇叭或者声光报警设备。智能音频识别模块通过以太网与控制中心相连接，控制中心接收智能音频识别模块的分析结果，由控制中心的值班人员做出相应处理。智能音频识别模块采用UDA1341TS芯片、ARMS3C2440及按键构成，UDA1341TS音频芯片主要完成音频信号的特征提取和训练算法的工作。智能音频识别模块采用一种基于MFCC+ΔMFCC的音频特征参数提取方法。即：用MFCC表征声音的声学特征，并使用MFCC的第一维系数改进了声音活动检测算法，准确确定异常声音的起始点和终点；然后对活动声音利用Teager能量算子初步判断是正常声音还是异常声音；最后获得疑似异常声音的HMM模型，并利用改进的HMM模型匹配决策算法解码出异常声音。基于本专利技术提供的系统识别各式无人机声音的方法，包括如下步骤：A)建立无人机飞行声音模板识别库。首先对市面上各类无人机声音进行采样，预处理后，利用MFCC(梅尔倒谱系数)表征声音的声学特征，获得无人机声音的HMM模型，并储存在SD卡中；B)拾音器采样音频信号，实时传输到智能音频识别模块。智能音频识别模块与步骤A)所建立的识别库进行比较，并利用改进的HMM模型匹配算法判断是否为无人机声音，若判断该音频为无人机，则向监控中心发出报警信息，并驱动智能报警模块发出警报，若判断该音频非无人机，则返回步骤B)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于嵌入式音频识别的无人机探测系统，其特征在于，包括：无人机飞行声音模板识别库，用于存储市面上各类无人机声音的HMM模型；音频采集模块，用于采集环境中的音频信号；智能音频识别模块，对音频采集模块采集到的音频信号进行分析，根据无人机声音与背景噪声的特性差异，采用基于信号高频能量变化的算法检测音频信号中的异常声音，提取异常声音的特征参数，将提取到的特征参数与无人机飞行声音模板识别库中的HMM模型进行匹配，若匹配成功，则产生告警信号；智能报警模块，用于根据从智能音频识别模块接收到的告警信号发出警报。

【技术特征摘要】
1.一种基于嵌入式音频识别的无人机探测系统，其特征在于，包括：无人机飞行声音模板识别库，用于存储市面上各类无人机声音的HMM模型；音频采集模块，用于采集环境中的音频信号；智能音频识别模块，对音频采集模块采集到的音频信号进行分析，根据无人机声音与背景噪声的特性差异，采用基于信号高频能量变化的算法检测音频信号中的异常声音，提取异常声音的特征参数，将提取到的特征参数与无人机飞行声音模板识别库中的HMM模型进行匹配，若匹配成功，则产生告警信号；智能报警模块，用于根据从智能音频识别模块接收到的告警信号发出警报。2.如权利要求1所述的一种基于嵌入式音频识别的无人机探测系统，其特征在于，还包括远程网络控制模块，通过嵌入式Linux系统配置WEB服务器，接收并处理网络远程控制信号，实现对探测区...

【专利技术属性】
技术研发人员：张义红，李翔，李永乐，金曦，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31