一種基于飛行器的環(huán)境噪聲探測定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于飛行器的環(huán)境噪聲探測定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)境噪聲自20世紀(jì)70年代以來被稱為城市環(huán)境問題的四大公害之一。噪聲污染不僅擾亂人們的正常生活，妨礙學(xué)習(xí)和工作，還會引起人們心理和生理上的不良反應(yīng)。近年來，伴隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，交通運(yùn)輸、機(jī)場航運(yùn)、工業(yè)噪音、建筑施工及社會噪音噪聲擾民的問題越來越突出，如何有效探測控制噪聲污染問題已成為一個緊迫而且嚴(yán)峻的問題。
[0003]目前，用于環(huán)境噪聲監(jiān)測的方法主要有兩種，一種是利用手持儀器進(jìn)行現(xiàn)場測量(參照公開專利CN103438991A和CN103852156A);另外一種是將環(huán)境噪聲檢測設(shè)備安裝在某一固定位置，實(shí)現(xiàn)環(huán)境噪聲的遠(yuǎn)程監(jiān)控(參照公開專利CN102865918B、CN104332050A、CN100410876A以及CN204359428U)。
[0004]然而，上述兩種方法在環(huán)境噪聲的探測上，都存在不足，像手持式儀器，成本低測量靈活，但是容易受到測量場所限制;而設(shè)定檢測點(diǎn)的方法，可以根據(jù)需求安裝在需要測量的各種場所，但是成本較高，靈活性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了解決上述問題而提供的一種基于飛行器的環(huán)境噪聲探測定位方法，所述飛行器的操控系統(tǒng)包括:飛行控制平臺，GPS定位模塊，視頻采集模塊，聲矢量傳感器模塊，DSP處理器以及無線通訊模塊，所述飛行控制平臺具有微處理器，所述環(huán)境噪聲探測定位方法依次包括以下步驟:
[0006]步驟A、GPS定位模塊測試出飛行器的坐標(biāo)，通過飛行控制平臺的高度測試儀獲取飛行器的高度h，將坐標(biāo)和高度信息傳給微處理器，從而獲得飛行器的實(shí)時位置信息；
[0007]步驟B、通過聲矢量傳感器模塊獲取環(huán)境噪聲信號；
[0008]步驟C、把環(huán)境噪聲信號傳給DSP處理器，DSP處理器通過時延估計(jì)和定位算法對環(huán)境噪聲信號進(jìn)行高速數(shù)字信號處理，求得噪聲源的方位角α及俯仰角Θ;
[0009]步驟D、DSP處理器從飛行控制平臺的微處理器獲得飛行器高度h，并由公式r = h/C0S9，計(jì)算得出飛行器與噪聲源的距離；
[0010]步驟E、結(jié)合噪聲源的距離和聲音強(qiáng)度判斷噪聲源的聲音是否超標(biāo)。
[0011]優(yōu)選地，所述環(huán)境噪聲探測定位方法還包括以下步驟:
[0012]步驟F、通過視頻采集模塊，采集現(xiàn)場視頻圖像數(shù)據(jù)，把圖像數(shù)據(jù)傳給飛行控制平臺的微處理器，微處理器對現(xiàn)場視頻圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，經(jīng)無線通訊模塊發(fā)送給地面監(jiān)控終端，得到現(xiàn)場視頻圖像數(shù)據(jù);所述步驟F與所述步驟A同時進(jìn)行。
[0013]優(yōu)選地，在所述步驟A之后，所述環(huán)境噪聲探測定位方法還包括以下步驟:
[0014]步驟G、通過無線通訊模塊把位置信息發(fā)送給地面終端。
[0015]優(yōu)選地，所述飛行控制平臺的高度測試儀為氣壓計(jì)，所述步驟A為:GPS定位模塊測試出飛行器的坐標(biāo)，通過飛行控制平臺的氣壓計(jì)獲取飛行器的高度h，將坐標(biāo)和高度傳給微處理器，從而獲得飛行器的實(shí)時位置信息。
[0016]優(yōu)選地，所述飛行控制平臺還具有陀螺儀以及超聲波傳感器，在所述步驟A之前，所述環(huán)境噪聲探測定位方法還包括以下步驟:
[0017]步驟H、通過飛行控制平臺的氣壓計(jì)、陀螺儀及超聲波傳感器用于獲取飛行器姿態(tài)信息，并由微處理器控制實(shí)現(xiàn)飛行器的定點(diǎn)懸停。
[0018]優(yōu)選地，所述聲矢量傳感器模塊包括聲矢量傳感器，所述步驟B為:通過聲矢量傳感器模塊的聲矢量傳感器獲取環(huán)境噪聲信號。
[0019]優(yōu)選地，所述飛行器為多旋翼飛行器，所述聲矢量傳感器模塊還包括聲信號預(yù)處理電路，在所述步驟B之后，在所述步驟C之前，所述環(huán)境噪聲探測定位方法還包括以下步驟:
[0020]步驟1、聲矢量傳感器模塊的聲信號預(yù)處理電路對環(huán)境噪聲信號進(jìn)行信號增益控制、濾波、AD轉(zhuǎn)換處理。
[0021 ] 優(yōu)選地，在所述步驟E之后，所述環(huán)境噪聲探測定位方法還包括以下步驟:
[0022]步驟J、所述飛行控制平臺的微處理器調(diào)整視頻圖像采集模塊角度，對噪聲源進(jìn)行拍照取證。
[0023]本發(fā)明的有益效果在于:上述基于飛行器的環(huán)境噪聲探測定位方法，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境噪聲的靈活探測及噪聲方向辨別功能，為及時有效鎖定環(huán)境噪聲提供了方便。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明飛行器操控系統(tǒng)的示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明環(huán)境噪聲探測定位實(shí)例的示意圖；
[0026]圖3為本發(fā)明環(huán)境噪聲探測定位方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述:
[0028]如圖1所示，飛行器的操控系統(tǒng)包括飛行控制平臺、GPS定位模塊、視頻采集模塊、聲矢量傳感器模塊、DSP處理器以及無線通訊模塊。優(yōu)選地，本實(shí)施例的飛行器為多旋翼飛行器。
[0029]飛行控制平臺包括微處理器、高度測試儀、陀螺儀、超聲波傳感器、電機(jī)驅(qū)動模塊以及電池，其中微處理器采用STM32芯片。高度測試儀可以為氣壓計(jì)、光學(xué)測量儀或超聲波測量儀。優(yōu)選地，本實(shí)施例的高度測試儀為氣壓計(jì)，氣壓計(jì)的成本較低，測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。氣壓計(jì)、陀螺儀及超聲波傳感器用于獲取飛行器姿態(tài)信息，并由微處理器處理，控制實(shí)現(xiàn)飛行器定點(diǎn)懸停等飛行動作。
[0030]GPS定位模塊與飛行控制平臺的微處理器相連，通過串口實(shí)時的將飛行器坐標(biāo)數(shù)據(jù)傳給微處理器，通過無線通訊模塊發(fā)送給地面終端，得到實(shí)時的位置信息。
[0031]視頻采集模塊用于環(huán)境噪聲探測現(xiàn)場視頻圖像的采集，并與聲矢量傳感器模塊配合工作，對噪聲源進(jìn)行視頻圖像采集，采集的視頻圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)微處理器處理后，經(jīng)無線通訊模塊發(fā)送給地面監(jiān)控終端。
[0032]聲矢量傳感器模塊包括聲矢量傳感器和聲信號預(yù)處理電路。其中，聲矢量傳感器由無指向性聲壓傳感器和偶極子指向性質(zhì)點(diǎn)振速傳感器構(gòu)成，可以同步、共點(diǎn)、直接測量聲場空間任意一點(diǎn)處的聲壓和質(zhì)點(diǎn)振速若干正交分量，通過該信息可以獲得噪聲源的方位角α及俯仰角Θ(圖2所示)的信息。且聲矢量傳感器體積較小，可搭載于無人飛行控制平臺。聲信號預(yù)處理電路包括信號增益控制電路、濾波電路、AD轉(zhuǎn)換電路及數(shù)據(jù)存儲電路等。而飛行器自身旋翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的軸頻噪聲可通過濾波電路濾除。
[0033]DSP處理器負(fù)責(zé)聲信號處理，該DSP處理器按照系統(tǒng)工作程序控制聲信號預(yù)處理電路，控制信號的濾波、放大和采樣，然后再對目標(biāo)的時延估計(jì)和定位算法進(jìn)行高速數(shù)字信號處理，得出環(huán)境噪聲信號的方位角α及俯仰角Θ，最后將該定位信息傳給飛行控制處理器，進(jìn)而通過無線通訊模塊傳送定位信息到地面終端。