槍聲定位定向裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種聲源定位裝置，尤其是一種槍聲定位定向裝置，包括初始化模塊、信噪比判斷模塊、片段截取模塊、片段類(lèi)型判斷模塊、計(jì)算模塊a、激波信號(hào)檢測(cè)模塊、計(jì)算模塊b、槍源位置計(jì)算模塊與報(bào)警信息發(fā)送模塊。本發(fā)明通過(guò)對(duì)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(shí)判定敵方聲源位置，并做出準(zhǔn)確判斷與應(yīng)對(duì)方案，從而大幅度提高士兵的安全系數(shù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】槍聲定位定向裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聲源定位裝置，尤其是一種槍聲定位定向裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)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(chē)載聲源探測(cè)裝置的系統(tǒng)方法，沒(méi)有適用于小型便于攜帶的聲源探測(cè)裝置的系統(tǒng)方法，士兵在單兵作戰(zhàn)時(shí)，無(wú)法隨身攜帶，就不能隨時(shí)準(zhǔn)確的判定敵方聲音位置，無(wú)法做出準(zhǔn)確的應(yīng)對(duì)方案，大大增加了士兵的危險(xiǎn)系數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述問(wèn)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裝置。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種槍聲定位定向裝置，包括:
[0005]初始化模塊，用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行初始化；
[0006]信噪比判斷模塊，用于對(duì)采集到的聲音信號(hào)的信噪比進(jìn)行判定，若該聲音信號(hào)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，則對(duì)片段截取模塊進(jìn)行處理；
[0007]片段截取模塊，用于由聲音信號(hào)中截取出信噪比大于預(yù)設(shè)的槍聲信噪比的槍聲信號(hào)片段;
[0008]片段類(lèi)型判斷模塊，用于對(duì)槍聲信號(hào)片段進(jìn)行FFT變換后，將結(jié)果中對(duì)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(hào)片段的類(lèi)型為膛口波信號(hào)，則地計(jì)算模塊a進(jìn)行處理，若低頻均值L小于高頻均值H，表明槍聲信號(hào)片段的類(lèi)型為激波信號(hào)，則對(duì)激波信號(hào)檢測(cè)模塊進(jìn)行處理；
[0009]計(jì)算模塊a，用于在確定槍聲信號(hào)片段的類(lèi)型為膛口波信號(hào)后，表明子彈是沖著槍聲定位模塊相反方向飛行的，計(jì)算出槍源方位和俯仰角后，跳轉(zhuǎn)對(duì)報(bào)警信息發(fā)送模塊進(jìn)行處理；
[0010]激波信號(hào)檢測(cè)模塊，用于對(duì)激波信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并判斷激波信號(hào)是否還包含有膛口波信號(hào)，若判斷結(jié)果為則是，則對(duì)激波信號(hào)與腔口波信號(hào)進(jìn)行計(jì)算模塊進(jìn)行處理，若判斷結(jié)果為否，則跳轉(zhuǎn)對(duì)報(bào)警信息發(fā)送模塊進(jìn)行處理；
[0011]計(jì)算模塊b，用于分別對(duì)激波信號(hào)與腔口波信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，以得出激波方位角與膛口波的方位角；
[0012]槍源位置計(jì)算模塊，用于根據(jù)激波信號(hào)的方位角與膛口波信號(hào)的方位角得出槍源位置至聲音采集裝置之間的距離；
[0013]報(bào)警信息發(fā)送模塊，用于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(bào)警信息，并通過(guò)信號(hào)傳輸裝置進(jìn)行發(fā)送。
[0014]上述的槍聲定位定向裝置，其中，在計(jì)算模塊b中包括:
[0015]時(shí)間差獲取單元，用于將聲源采集裝置中的四個(gè)麥克風(fēng)采集到激波信號(hào)數(shù)據(jù)與腔口波信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行互相關(guān)函數(shù)運(yùn)算，以分別得到第一麥克風(fēng)與其他三個(gè)麥克風(fēng)的時(shí)間差；
[0016]方位角計(jì)算單元，用于根據(jù)四元時(shí)延定位算法求得方位角和俯仰角，分別得出激波信號(hào)的方位角與膛口波信號(hào)的方位角。
[0017]上述的槍聲定位定向裝置，其中，在槍源位置計(jì)算模塊中包括:
[0018]夾角獲取單元，用于根據(jù)激波信號(hào)的方位角與膛口波信號(hào)的方位角以得到兩個(gè)方位角所形成的夾角；
[0019]槍源位置計(jì)算單元，用于采用三角公式對(duì)上述夾角進(jìn)行計(jì)算，以得出槍源位置至聲音采集裝置之間的距離。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0021]本發(fā)明通過(guò)對(duì)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(shí)判定敵方聲源位置，并做出準(zhǔn)確判斷與應(yīng)對(duì)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(duì)敵方槍聲火力聲音位置的探測(cè)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明中方法部分的流程圖；
[0023]圖2為十字形聲傳感器陣列圖；
[0024]圖3為子彈激波信號(hào)和膛口波信號(hào)傳播模型；
[0025]圖4為本發(fā)明中裝置部分的結(jié)構(gòu)框圖。
[0026]主要元件符號(hào)說(shuō)明如下:
[0027]1-初始化模塊 2-信噪比判斷模塊
[0028]3-片段截取模塊4-片段類(lèi)型判斷模塊
[0029]5-計(jì)算模塊a 6-激波信號(hào)檢測(cè)模塊
[0030]7-計(jì)算模塊b 8-槍源位置計(jì)算模塊
[0031]9-報(bào)警信息發(fā)送模塊
【具體實(shí)施方式】
[0032]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:
[0033]S10、設(shè)備初始化。
[0034]S20、對(duì)采集到的聲音信號(hào)的信噪比進(jìn)行判定，若該聲音信號(hào)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(hào)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。
[0035]具體的，通過(guò)檢測(cè)聲音信號(hào)的信噪比，設(shè)定一個(gè)槍聲信噪比門(mén)限值，當(dāng)信號(hào)信噪比大于槍聲預(yù)設(shè)的信噪比時(shí)，則判定結(jié)果為槍聲。
[0036]S30、由聲音信號(hào)中截取出信噪比大于預(yù)設(shè)的槍聲信噪比的槍聲信號(hào)片段。其中，將槍聲信號(hào)片段由聲音信號(hào)中截取出來(lái)，可便于以對(duì)其進(jìn)行后續(xù)的計(jì)算。
[0037]S40、對(duì)槍聲信號(hào)片段進(jìn)行FFT變換后，將結(jié)果中對(duì)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(hào)片段的類(lèi)型為膛口波信號(hào)，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(hào)片段的類(lèi)型為激波信號(hào)，則執(zhí)行步驟S60。[0038]其中，膛口波信號(hào)的能量主要集中在300Ηζ-1000Ηζ的低頻部分，激波信號(hào)的能量主要集中在2kHz-7kHz頻率范圍內(nèi)。
[0039]S50、確定槍聲信號(hào)片段的類(lèi)型為膛口波信號(hào)后,表明子彈是沖著槍聲定位模塊相反方向飛行的，計(jì)算出槍源方位和俯仰角后，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S90。
[0040]S60、對(duì)激波信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，判斷激波信號(hào)是否還包含有膛口波信號(hào)，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。
[0041]具體的，經(jīng)步驟S40檢測(cè)后，已經(jīng)確定槍聲信號(hào)片段的類(lèi)型為激波信號(hào)，說(shuō)明子彈是沖著槍聲檢測(cè)模塊方向飛的，因?yàn)樽訌椝俣却笥诼曀?，所以激波比膛口波先到達(dá)槍聲檢測(cè)模塊，需要繼續(xù)檢測(cè)膛口波信號(hào)。
[0042]S70、分別對(duì)激波信號(hào)與腔口波信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，以得出激波方位角與膛口波的方位角。
[0043]具體的，在步驟S70中包括以下步驟:
[0044]S701、將聲源采集裝置中的四個(gè)麥克風(fēng)采集到激波信號(hào)數(shù)據(jù)與腔口波信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行互相關(guān)函數(shù)運(yùn)算，以分別得到第一麥克風(fēng)與其他三個(gè)麥克風(fēng)的時(shí)間差；
[0045]S702、根據(jù)四元時(shí)延定位算法求得方位角和俯仰角，分別得出激波信號(hào)的方位角與膛口波信號(hào)的方位角，其具體步驟如下:
[0046]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，中，P)，即，目標(biāo)聲源T到坐標(biāo)原點(diǎn)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(gè)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(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)；
[0047]S7022、當(dāng)目標(biāo)聲源T離陣中心的距離比陣元間距大時(shí)，假設(shè)目標(biāo)T為點(diǎn)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(shí)間為tl，到達(dá)陣元S2，S3，S4與相對(duì)于到達(dá)陣元SI的時(shí)間延遲分別為τ12，τ13，114，則利用下式計(jì)算聲源傳播到32、33、54與傳播到SI的聲程差d12，d13，d14:
[0048]
【權(quán)利要求】
1.一種槍聲定位定向裝置，其特征在于，包括: 初始化模塊，用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行初始化； 信噪比判斷模塊，用于對(duì)采集到的聲音信號(hào)的信噪比進(jìn)行判定，若該聲音信號(hào)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，則對(duì)片段截取模塊進(jìn)行處理； 片段截取模塊，用于由聲音信號(hào)中截取出信噪比大于預(yù)設(shè)的槍聲信噪比的槍聲信號(hào)片段； 片段類(lèi)型判斷模塊，用于對(duì)槍聲信號(hào)片段進(jìn)行FFT變換后，將結(jié)果中對(duì)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(hào)片段的類(lèi)型為膛口波信號(hào)，則地計(jì)算模塊a進(jìn)行處理，若低頻均值(L)小于高頻均值(H)，表明槍聲信號(hào)片段的類(lèi)型為激波信號(hào)，則對(duì)激波信號(hào)檢測(cè)模塊進(jìn)行處理； 計(jì)算模塊a，用于在確定槍聲信號(hào)片段的類(lèi)型為膛口波信號(hào)后，表明子彈是沖著槍聲定位模塊相反方向飛行的，計(jì)算出槍源方位和俯仰角后，跳轉(zhuǎn)對(duì)報(bào)警信息發(fā)送模塊進(jìn)行處理； 激波信號(hào)檢測(cè)模塊，用于對(duì)激波信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并判斷激波信號(hào)是否還包含有膛口波信號(hào)，若判斷結(jié)果為則是，則對(duì)激波信號(hào)與腔口波信號(hào)進(jìn)行計(jì)算模塊進(jìn)行處理，若判斷結(jié)果為否，則跳轉(zhuǎn)對(duì)報(bào)警信息發(fā)送模塊進(jìn)行處理； 計(jì)算模塊b，用于分別對(duì)激波信號(hào)與腔口波信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，以得出激波方位角與膛口波的方位角； 槍源位置計(jì)算模塊，用于根據(jù)激波信號(hào)的方位角與膛口波信號(hào)的方位角得出槍源位置至聲音采集裝置之間的距離； 報(bào)警信息發(fā)送模塊，用于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(bào)警信息，并通過(guò)信號(hào)傳輸裝置進(jìn)行發(fā)送。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的槍聲定位定向裝置，其特征在于，在計(jì)算模塊b中包括: 時(shí)間差獲取單元，用于將聲源采集裝置中的四個(gè)麥克風(fēng)采集到激波信號(hào)數(shù)據(jù)與腔口波信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行互相關(guān)函數(shù)運(yùn)算，以分別得到第一麥克風(fēng)與其他三個(gè)麥克風(fēng)的時(shí)間差； 方位角計(jì)算單元，用于根據(jù)四元時(shí)延定位算法求得方位角和俯仰角，分別得出激波信號(hào)的方位角與膛口波信號(hào)的方位角。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的槍聲定位定向裝置，其特征在于，在槍源位置計(jì)算模塊中包括: 夾角獲取單元，用于根據(jù)激波信號(hào)的方位角與膛口波信號(hào)的方位角以得到兩個(gè)方位角所形成的夾角； 槍源位置計(jì)算單元，用于采用三角公式對(duì)上述夾角進(jìn)行計(jì)算，以得出槍源位置至聲音采集裝置之間的距離。
【文檔編號(hào)】G01S5/22GK103852746SQ201410097411
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)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(qǐng)人:易美泰克影像技術(shù)（北京）有限公司