[发明专利]机场场面目标声学定位方法、声传感装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及声学定位技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明提供一种机场场面目标声学定位方法，其具体说明如下：

本发明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。