用于利用声音检测飞行器位置和速度的系统及方法与流程

.本发明总体涉及物体检测，并且更具体地但不排他地，涉及确定信号源位置和速度。

背景技术：

.随着无人机的发展，无人机的飞行安全问题越来越受到关注。在同一空域中，经常有多架飞行器，包括飞机和无人机等。在许多情况下，这些飞行器之间无法进行直接通信，因此，选定飞行器难以获知所述区域内其他飞行器的速度和位置。传统的解决方法包括使用地面雷达来检测飞行器的位置和速度，或者依靠飞行器操作员的视觉来避让其他飞行器。然而，由于小型无人机不容易被雷达观察到也不能依靠人类操作员的视觉，这些传统方法不容易应用于小型无人机。不幸地，当前的解决方案未能充分地为飞行器提供自我判定与自我检测(例如，对其他飞行器的自主判定和检测)的能力。

.鉴于以上所述，需要一种改进的飞行器位置和速度检测系统，以尽力克服传统方法的以上提及的障碍及缺陷。

技术实现要素：

.一个方面包括一种确定信号源位置和速度的方法，所述方法包括对多个音频信号执行方向分析并对所述音频信号执行强度分析。在一个实施方式中，所述执行方向分析和所述执行强度分析中的至少一项是基于多普勒分析。另一实施方式还包括从主麦克风阵列获取第一组音频信号。另一实施方式还包括从副麦克风获取第一噪声音频信号。又一实施方式包括从第一组中的每个音频信号减去所述噪声音频信号。再一实施方式包括基于所述减法产生第一组处理过的音频信号。

.一个实施方式包括对所述第一组处理过的音频信号执行频率估计。另一实施方式包括基于所述第一组处理过的音频信号确定第一信号源的信号方向。又一实施方式包括基于所述减法产生第二组处理过的音频信号。再一实施方式包括对所述第二组处理过的音频信号执行频率估计。另一实施方式包括基于所述第二组处理过的音频信号确定第一信号源的信号方向。

.一个实施方式包括确定所述信号源是正在接近还是正在远离检测位置。另一实施方式包括通过对第一组及第二组处理过的音频信号执行多普勒分析来确定所述信号源是正在接近还是正在远离检测位置。又一实施方式包括确定信号源离所述检测位置的距离。在再一实施方式中，确定信号源离所述检测位置的距离包括基于接收到的信号强度进行的判定。另一实施方式包括基于所述对多个音频信号执行多普勒分析、基于所述对多个音频信号执行方向分析并且基于所述对多个音频信号执行强度分析，预测未来信号源位置和速度。

.另一方面包括一种避让信号源的方法，所述方法包括基于通过上述方法的实施方式所确定的信号源位置和速度来确定信号源是否在与移动平台的检测位置碰撞的航线上，以及通过改变所述移动平台的航线来避让所述信号源。

.在一个实施方式中，所述改变所述移动平台的航线包括在远离所述确定信号源位置的相反方向上移动。在另一实施方式中，所述改变所述移动平台的航线包括在远离所述确定信号源位置的正交方向上移动。在又一实施方式中，所述改变所述移动平台的航线包括绕着所述确定信号源位置移动。在再一实施方式中，所述改变所述移动平台的航线包括停止移动并原地悬停。在一个实施方式中，所述移动平台是飞行器。在另一实施方式中，所述飞行器是无人机。

.又一方面包括一种用于确定信号源位置和速度的计算机程序产品，所述计算机程序产品编码于一个或多个机器可读存储介质上且包括用于执行上述实施方式的指令。再一方面包括一种用于避让信号源的计算机程序产品，所述计算机程序产品编码于一个或多个机器可读存储介质上且包括用于执行上述实施方式的指令。

.一个方面包括一种计算机程序产品，其中如上所述的确定信号源位置和速度的实施方式作为存储于非暂时性存储介质上的一系列指令提供。另一方面包括一种计算机程序产品，其中如上所述的避让信号源的实施方式作为存储于非暂时性存储介质上的一系列指令提供。

.又一方面包括一种用于确定物理空间中的光流的计算机程序产品，所述计算机程序产品编码于非暂时性机器可读存储介质上，且包括用于从第一组音频信号中的多个音频信号中的每一个减去噪声音频信号以产生第一组处理过的音频信号的指令、用于对所述第一组处理过的音频信号执行频率估计的指令、用于基于所述第一组处理过的音频信号确定第一信号源的信号方向的指令、用于产生第二组处理过的音频信号的指令、用于对所述第二组处理过的音频信号执行频率估计的指令、用于基于所述第二组处理过的音频信号确定第一信号源的信号方向的指令、用于基于所述第二组处理过的音频信号确定第一信号源的信号方向的指令、用于确定所述信号源是正在接近还是正在远离检测位置的指令、用于通过对第一组及第二组处理过的音频信号执行多普勒分析以确定所述信号源是正在接近还是正在远离检测位置的指令，以及用于基于所述多普勒分析、所述方向分析及所述距离分析确定信号源位置和速度的指令。

.又一方面包括一种用于确定物理空间中的光流的计算机程序产品，所述计算机程序产品编码于非暂时性机器可读存储介质上，且包括用于对第一组音频信号执行频率估计的指令、用于基于所述第一组音频信号确定第一信号源的信号方向的指令、用于对第二组音频信号执行频率估计的指令、用于基于第二组音频信号确定第一信号源的信号方向的指令、用于基于第二组音频信号确定第一信号源的信号方向的指令、用于确定所述信号源是正在接近还是正在远离检测位置的指令、用于通过对第一组及第二组的音频信号执行多普勒分析来确定所述信号源是正在接近还是正在远离检测位置的指令，以及用于基于所述多普勒分析、所述方向分析及所述距离分析确定信号源位置和速度的指令。

.一个方面包括一种确定信号源位置和速度的方法，所述方法包括对第一组音频信号执行频率估计，基于所述第一组音频信号确定信号源的第一信号方向，对第二组音频信号执行频率估计，基于所述第二组音频信号确定所述信号源的第二信号方向，通过对所述第一组及第二组音频信号执行多普勒分析以确定所述信号源是正在接近还是正在远离检测位置，基于所述第一组及第二组音频信号的信号强度来确定信号源离所述检测位置的距离，以及基于所述多普勒分析、所述方向分析及所述强度分析来确定信号源位置和距离。一个实施方式还包括基于所述多普勒分析、所述方向分析及所述强度分析预测未来信号源位置和速度。

.另一方面包括一种避让信号源的方法，所述方法包括基于通过根据以上方面的确定信号源位置和速度的方法所确定的信号源位置和速度来确定信号源是否在与移动平台的检测位置碰撞的航线上，以及通过改变所述移动平台的航线来避让所述信号源。在一个实施方式中，所述移动平台是飞行器。在另一实施方式中，所述飞行器是无人机。

.又一方面包括一种用于确定信号源位置和速度的系统，其中所述系统实现上述实施方式。另一方面包括一种用于避让信号源的系统，其中所述系统实现上述实施方式。

.一个方面包括一种用于确定信号源位置和速度的计算机程序产品，所述计算机程序产品编码于一个或多个机器可读存储介质上且包括用于执行上述实施方式的指令。另一方面包括一种用于避让信号源的计算机程序产品，所述计算机程序产品编码于一个或多个机器可读存储介质上且包括用于执行上述实施方式的指令。

.又一方面包括一种计算机程序产品，其中如在以上实施方式中所描述的确定信号源位置和速度的方法作为存储于非暂时性存储介质上的一系列指令来提供。再一实施方式包括一种计算机程序产品，其中上述实施方式的避让信号源的方法作为存储于非暂时性存储介质上的一系列指令来提供。

.一个方面包括一种声学感测系统，所述系统包括第一主麦克风阵列；副麦克风；以及处理装置，其用于基于多个音频信号的多普勒分析、方向分析及强度分析来确定信号源位置和速度。

.另一方面包括一种声学感测系统，所述系统包括外壳；第一主麦克风阵列，其定位在所述外壳上且包括多个麦克风；第一副麦克风，其定位在所述外壳上，所述第一副麦克风可操作地连接至所述第一主麦克风阵列；以及处理装置，其基于多个音频信号的方向分析及强度分析来确定信号源位置和速度。

.在一个实施方式中，所述确定信号源位置和速度进一步地是基于多普勒分析。在另一实施方式中，第一主麦克风阵列和第一副麦克风在外壳上定位在平行但不同的平面内。在又一实施方式中，所述第一主麦克风阵列指向第一方向并且所述第一副麦克风指向不同于所述第一方向的第二方向。在再一实施方式中，所述第一方向与所述第二方向相反。在另一实施方式中，所述第一方向大致垂直于所述第二方向。

.在一个实施方式中，所述第一主麦克风阵列的麦克风以具有行和列的矩阵配置定位在基板上。在另一实施方式中，所述第一主麦克风阵列的麦克风定位在基本相同的平面内。

.一个实施方式包括处理器和存储器，所述处理器和存储器定位在所述外壳内且可操作地连接至所述第一主麦克风阵列及所述第一副麦克风。另一实施方式包括第二主麦克风阵列，所诉第二主麦克风阵列定位在所述外壳上且可操作地连接至所述第一主麦克风阵列及所述第一副麦克风。又一实施方式包括第二副麦克风，所述第二副麦克风定位在所述外壳上且可操作地连接至所述第一和第二主麦克风阵列及所述第一副麦克风。

.在一个实施方式中，所述第一主麦克风阵列指向第一方向，所述第一副麦克风指向第二方向，所述第二主麦克风阵列指向第三方向，所述第二副麦克风指向第四方向；并且所述第一、第二、第三及第四方向中的至少两个是不同的方向。在另一实施方式中，所述第一方向与所述第二方向相反，并且所述第三方向与所述第四方向相反。

.在一个实施方式中，第一主麦克风阵列和第一副麦克风在外壳定位在平行但不同的平面内；并且第二主麦克风阵列和第二副麦克风在外壳上定位在平行但不同的平面内，所述平面大致垂直于第一主麦克风阵列和第一副麦克风位置。在另一实施方式中，所述第一主麦克风阵列和第一副麦克风用于检测超声。在又一实施方式中，所述第一主麦克风阵列和第一副麦克风用于检测次声。

.在一个实施方式中，所述处理装置进一步用于从第一组音频信号的多个音频信号中的每一个减去由副麦克风获取的背景噪声音频信号，以产生第一组处理过的音频信号。在另一实施方式中，所述处理装置更进一步用于对所述第一组处理过的音频信号执行频率估计。在又一实施方式中，所述处理装置进一步被配置用于基于所述第一组处理过的音频信号确定信号源的信号方向。在另一实施方式中，所述处理装置进一步用于产生第二组处理过的音频信号。

.在一个实施方式中，所述处理装置进一步用于对所述第二组处理过的音频信号执行频率估计。在另一实施方式中，所述处理装置进一步用于基于所述第二组处理过的音频信号确定所述信号源的第二信号方向。在又一实施方式中，所述处理装置进一步用于确定所述信号源是正在接近还是正在远离检测位置。在再一实施方式中，所述处理装置进一步用于确定信号源离所述检测位置的距离。在另一实施方式中，所述处理装置进一步用于基于多个音频信号的所述多普勒分析、所述方向分析及所述强度分析，预测未来信号源位置和速度。

.另一方面包括一种移动平台，所述移动平台包括外壳；第一主麦克风阵列，其定位在所述外壳上且包括多个麦克风；第一副麦克风，其定位在所述外壳上，所述第一副麦克风可操作地连接至所述第一主麦克风阵列；以及处理装置，其基于声学感测系统的多个音频信号的方向分析及强度分析来确定信号源位置和速度。在一个实施方式中，所述移动平台是无人机。

附图说明

.图1是图示了用于确定信号源位置和速度的系统的实施方式的示例性网络图。

.图2是图示了所述系统的备选实施方式的示例性网络图，其中所述系统进一步地包括副麦克风。

.图3是图示了图2的用于确定信号源位置和速度的系统的实施方式的示例性侧视图，其中所述系统定位在外壳上。

.图4是图示了图2的用于确定信号源位置和速度的系统的备选实施方式的示例性网络图，其中所述系统可操作地连接至移动平台。

.图5是图示了当第二移动平台朝向图4的移动平台移动时由多普勒效应产生的更高信号频率的示例性详图。

.图6是图示了当图4的第二移动平台朝向图4的移动平台移动时由多普勒效应产生的更低信号频率的示例性详图。

.图7是图示了飞行器检测和避让方法的实施方式的示例性流程图。

.图8是图示了飞行器检测和避让方法的另一实施方式的示例性流程图。

.图9是图示了识别信号源如飞行器的位置和速度的方法的示例性流程图。

.图10是图示了识别信号源如飞行器的位置和速度的另一种方法的示例性流程图。

.图11是图示了识别信号源如飞行器的位置和速度的又一种方法的示例性流程图。

.图12是图示了飞行器音频签名的示例的一组三个图表。

.图13是图示了由图1或图2的系统接收的音频信号的示例的一组三个图表，其中所述系统确定所述信号对应于图12的相应飞行器音频签名。

.图14是图示了在music算法的实现过程中基于频率的内积倒数的变化之间的关系的示例性图表。

.图15是图示了在music算法的实现过程中信号空间可以随信号的入射角的变化而改变的示例性图表。

.图16是图示了通过网络可操作地连接至基站的第一飞行器的示例性网络图。

.图17是图示了图2的检测系统的备选实施方式的详图，其中所述系统定位在第一飞行器上，且包括定位在所述飞行器的相反两侧上且指向相反方向的第一和第二麦克风阵列以及第一和第二副麦克风。

.图18是图示了图17的检测系统的备选实施方式的详图，第一和第二麦克风阵列以及第一和第二副麦克风相垂直地定位在飞行器上并且向外指。

.图19是图示了图1的检测系统的另一备选实施方式的详图，其中所述检测系统包括单个麦克风阵列。

.图20是图示了图19的检测系统的再一备选实施方式的详图，其中所述检测系统包括定位在飞行器上的四个分开的麦克风阵列。

.应当注意，附图并未按比例绘制，并且为了说明目的，在所有附图中通常使用相似的参考号表示具有类似结构或功能的元件。还应当注意，附图仅仅旨在便于描述优选实施方式。附图并未图示到所描述实施方式的每个方面且并不限制本公开的范围。

具体实施方式

.由于当前可用的飞行器位置和速度检测系统的不足，一种使用声音确定信号源位置和速度的系统可以证明是所希望的并且为广泛的应用提供基础，诸如检测和避让正在接近的飞行器。根据本文所公开的一个实施方式，通过如图1所示的信号源位置和速度检测系统100可以达到这样的效果。

.转到图1，根据一个实施方式，飞行器位置和速度检测系统100被示出为包括主麦克风阵列110，主麦克风阵列110可操作地连接至感测装置120。如图1所示，感测装置120可以包括处理器121和/或存储器122，存储器122可以与处理器121分离(如图1所示)，或至少部分地与处理器121集成。在不同的实施方式中，主麦克分阵列110可以包括多个麦克风112，多个麦克风112用于接收音频信号并且以由多个行r和列c限定的矩阵配置114定位在基板111上。尽管仅为了说明目的而将阵列110示出为包括呈矩阵配置114的二十个麦克风112，但阵列110可以包括以任何合适的排列定位的任何合适数量的麦克风112。例如，如图1中所描绘，阵列110中的麦克风112可以定位在基本相同的平面中并且/或者在矩阵配置114中等间隔设置。

.转到图2，根据另一实施方式，飞行器位置和速度检测系统100被示出为包括各自可操作地连接至感测装置120的主麦克风阵列110和副麦克风130。副麦克风130可以包括定位在基板131上的麦克风112。如本文所讨论的，副麦克风130可用于接收噪声音频信号，诸如环境声音。

.尽管仅为了说明目的而将副麦克风130示出为包括单个麦克风112，但副麦克风130可以包括以任何合适的排列定位的任何合适数量的麦克风112。阵列110的麦克风112以及副麦克风130的麦克风112可以是相同及/或不同类型的麦克风。附加地，每个麦克风112可以可操作来检测任何合适频率、包括次声频、声频及/或超声频的声波。合适类型的麦克风112可以包括但不限于电容式麦克风、动圈式麦克风、带式麦克风、碳粒麦克风、压电麦克风、光纤麦克风、激光麦克风、液体麦克风、mems麦克风等。每个麦克风112可以具有任何合适的感测模式，包括全指向性、双指向性、亚心型、心型、锐心型、超心型、枪型等。

.尽管在图2中仅为了说明目的而将位置和速度检测系统100示出为包括一个主麦克风阵列110和一个副麦克风130，但位置和速度检测系统100可以包括任何合适数量的主麦克风阵列110和/或副麦克风130(参见，例如图17及18)。换言之，主麦克风阵列110可以包括一个或多个麦克风阵列，并且主麦克风阵列110中的每一个麦克风阵列可以与另一麦克风阵列分离并且/或者至少部分地集成。附加地及/或可替换地，所述主麦克风阵列110或副麦克风130可以是不存在的。例如，在一些实施方式中，可能并不使用副麦克风130执行噪声降低，因此副麦克风130可以不存在(参见，例如图1、19及20)。

.如图3所示，位置和速度检测系统100可以定位在外壳240上。例如，主麦克风阵列110可以定位在外壳240的第一侧241上并指向第一方向211a，而副麦克风130可以定位在外壳240的第二侧242上并指向第二方向211b。第二方向211b与第一方向211a相反，换言之，第一方向211a基本上垂直于第二方向211b。

.尽管图3仅为了说明目的而将主麦克风阵列110和副麦克风130在平行平面中定位在外壳240的相反侧上并且指向相反的方向211a、111b，但主阵列110和副麦克风130可以任何合适的关系来定位，包括在垂直的平面中等。换言之，第一方向111a与第二方向111b之间所形成的角度(未示出)可以包括任何合适的角度、包括180°、90°、45°等，及/或任何合适的角度范围。附加地，一些实施方式可以包括具有任何合适的关系的任何合适的多个阵列110及/或副麦克风130。

.本文所讨论的示例涉及使用系统100通过声音对信号源(诸如无人机(uav)或其他飞行器)的位置和速度进行检测；然而，又一实施方式可以涉及对其他静止及/或运动物体(包括载运工具、人、动物、装置等)的位置和速度进行检测，并且所公开示例和说明性实施方式不应当被解释为对所公开系统100的范围进行限制。

.附加地，在系统100定位在飞行器上的一些实施方式中，系统100可以检测飞行器从物体反射的声音签名，并且使用这个检测来避让物体。例如，系统100可以使用回声定位技术基于来自系统100定位在其上的飞行器的声音的回声来避让物体。

.不同的实施方式可以包括地基组件1105(图16所示)，其用于检测至少一个第二飞行器305(图16所示)的位置和速度。在其他施方式中，并且如图4-6所描绘，系统100可以可操作地连接至第一飞行器200(包括无人机(uav))及/或定位在第一飞行器200上。例如，如图5及图6所描绘，阵列110可以定位在第一飞行器200的第一侧315上，并且副麦克风130可以定位在第一飞行器200的第二侧320上。

.如图4所示，第一飞行器200可以包括外壳201及多个旋翼202，多个旋翼202可旋转地联接到外壳201。旋翼202旋转来为第一飞行器200提供推进和旋转能力。第一飞行器200可以发出由旋翼202及/或为旋翼202供电的电机(未示出)的旋转造成的声音。这种声音在第一飞行器200操作时是基本上不变的并且相比于环境声音来说是独特的。由于对于不同类型的第一飞行器200及/或第二飞行器305来说是独特的，由第一飞行器200及/或第二飞行器305发出的声音可以提供第一飞行器200的独特的音频签名。因此，操作中的第一飞行器200及/或第二飞行器305的这种独特的音频签名可以用于确定其相对于本文所讨论的检测系统100的位置和速度。此外，在检测系统100是第一飞行器200的部分的情况下，检测其他飞行器305的位置和速度可以允许如本文所讨论的对这些其他飞行器305的避让。

.尽管本文仅出于说明的目的而将第一飞行器200示出为是四旋翼uav，但应当清楚的是，任何合适类型的第一飞行器200可以包括检测系统100。此外，当第一飞行器200及/或移动平台可以包括uav时，所述飞行器及/或移动平台可以另外地及/或备选地包括飞机、喷气式飞机、直升机等。

.图7和图8是图示了根据实施方式的飞行器检测和避让方法400、500的流程图。参考图7及图8，在方框420中，识别对应于至少一个飞行器的至少一音频信号。识别对应于一个或多个飞行器的一个或多个信号可以用任何合适的方式来完成。例如，如上面讨论的，飞行器可以发出可以被识别为与其他环境声音不同的音频签名。音频签名可以包括一定范围的频率、一组频率峰值、单个频率峰值，及/或一个或多个频率峰值或频率范围的模式。

.例如，图12包括示例性音频签名901、902、903的三个图表900a、900b及900c。第一图表900a显示了包括单个频率峰值的音频签名901。第二图表900b显示了包括分组范围的频率峰值的音频签名902。第三图表900c显示了包括三个分开的频率峰值的音频签名903。在一些实施方式中，识别与所选择飞行器相关联的信号可以包括识别与所选择飞行器的已知音频签名901、902、903直接地(及/或密切地)匹配的信号。

.然而，如本文所讨论，第二飞行器305(如图5和图6所示)的音频签名可以取决于多普勒效应而被感知为较高或较低。换言之，信号源及/或检测系统100相对于第一飞行器200的运动可以改变检测系统100所接收到的声音的感知频率。因此，在一些实施方式中，识别与飞行器相关联的信号可以包括识别与给定音频信号匹配但已经频移到较高或较低的信号。例如，图13图示了图表900d、900e、900f，它们显示了可以与图12所示的音频签名901、902、903匹配的相应的接收到的信号904、905、906。

.图表900d显示了可以被识别为对应于音频签名901的接收到的信号904(虚线)。在这个示例中，因为第二飞行器305正在接近系统100(参见，例如图5)，接收到的信号904的频率与基准频率901相比向上频移。

.图表900e显示了可以被识别为对应于音频签名902的接收到的信号905(虚线)。在这个示例中，因为第二飞行器305正在移动远离系统100(参见，如图6)，接收到的信号905的频率与基准频率902相比向下频移。在这个示例中，可以基于签名峰值的数量、相似强度的签名及/或每一个签名峰值的相同位移距离来识别基准频率902与接收到的信号905之间的对应性。

.图表900f显示了可以被识别为对应于音频签名903的接收到的信号906(虚线)。在这个示例中，因为所述第二飞行器305正在接近系统100(参见，如图5)，接收到的信号906的频率与基准频率903相比向上频移。在这个示例中，可以基于签名峰值的数量、相似强度的签名及/或每一个签名峰值的相同位移距离来识别基准频率903与接收到的信号906之间的对应性。

.尽管可以识别飞行器自然发生的音频签名(例如，电机及/或旋翼的音频签名)，但在一些实施方式中，飞行器可能包括扬声器，所述扬声器广播音频签名及/或其他独特的识别信号，诸如序列号等。这种音频签名可以是如上讨论的音频签名，包括模式。例如，在一个实施方式中，音频签名可以在签名901、902及903之间循环，其中每一个具有一秒钟的时长。在另一示例中，可以在一个或多个选定的时间段开始及停止广播音频签名903以产生一种模式(例如，类似摩斯码)。这种音频签名可以是次声波、声波及/或超声波。在一些实施方式中，针对每一个给定飞行器可以提供独特的音频签名(例如，类似mac地址)，以使得可以基于每一个飞行器所关联的独特的音频签名来识别每一个飞行器。

.转回至图7和图8，方法400、500继续到方框600，在方框600中，识别第二飞行器305的位置和速度。在判定方框430中，确定第二飞行器305(图5和图6所示)是否在与第一飞行器200(图5和图6所示)碰撞的航线上。例如，可以将第一飞行器200的速度和位置与所确定的第二飞行器305的速度和位置进行比较以确定是否有可能发生碰撞。

.如果确定不存在碰撞航线，那么方法400、500继续到方框440，在方框440中，保持当前航线。然而，如果确定存在碰撞航线，方法400、500继续到方框450，在方框450中，执行避让操作。避让操作可以包括可以防止碰撞的任何合适的航线修正或移动，包括在远离正在接近的第二飞行器305的相反方向上移动；在远离正在接近的第二飞行器305的正交方向上移动；绕着正在接近的第二飞行器305移动；或原地悬停以允许正在接近的第二飞行器305过去。

.在判定方框460处，确定第二飞行器305是否结束其飞行，并且如果是，则方法400、500在方框499中完成。然而，如果第二飞行器305的飞行并未结束，那么方法400循环回到方框420(如图7所示)，或备选地，方法500循环回到方框410(如图8所示)，如下文更详细讨论的。因此，方法400、500在第一飞行器200正在飞行时继续执行，以使得所第一飞行器200能够继续检测并避让可能正在接近的或邻近的其他飞行器305。

.在一些实施方式中，可以对音频信号进行预处理以去除噪声。例如，参考图8，方法500从方框410开始，在方框410中，对音频信号进行处理以去除噪声。在不同的实施方式中，阵列110的麦克风112各自可以接收相应的音频信号，并且可以从由阵列110的麦克风112接收到的相应音频信号中减去从副麦克风130接收的噪声音频信号。

.在不同的实施方式中，假设从副麦克风130接收的噪声信号基本上表示背景噪声，并且来自阵列110的麦克风112的音频信号表示所希望的目标信号加上背景噪声。因此，通过从来自阵列110的麦克风112的相应音频信号中减去来自副麦克风130的音频信号可以得到所希望的目标信号。

.因此，以下可以是有利的：将阵列110定位在uav外壳201(如图4所示)的选定部分上，所述选定部分与副麦克风130在uav外壳201上所定位的部分相反及/或远离。副麦克风130因此可以主要地(及/或仅仅)接收环境背景噪声，而不是接收背景噪声和目标信号。例如，参考图5和图6，第二飞行器305不是正在接近(如图5所示)就是正在移动远离(如图6所示)第一飞行器200。更具体地说，第二飞行器305不是正在接近就是正在远离定位在第一飞行器200的外壳205的第一侧315上的阵列110。来自第二飞行器305的声音310因而首先遇到阵列110并且在到达副麦克风130之前被显著减弱及/或阻挡。换言之，可以在与副麦克风130相比显著更高的水平下检测到来自第二飞行器305的音频信号或声音310。阵列110和副麦克风130的相对布局可以使得从阵列110的麦克风112的音频信号中减去副麦克风130的噪声信号的结果是从第二飞行器305发出的声音310。

.相比之下，在一些实施方式中，并不是从由阵列110获取的音频信号中去除副麦克风130的噪声信号。因此，在方框410处，可以如本文所描述地处理或以其他方式处置由阵列110获取的音频信号而不进行噪声去除。换句话说，在一些实施方式中，系统100可以省略掉副麦克风130。例如，如上讨论，图7是图示了根据备选实施方式的飞行器检测和避让方法400的流程图，其中可以不从接收到的音频信号去除噪声。

.图9图示了确定信号源(诸如第二飞行器305)的位置和速度的方法600的示范性实施方式600a。在方框610中，对多个音频信号执行方向分析，并且在方框620中，对所述音频信号执行强度分析。方框610处的方向分析可以用任何合适的方式执行，包括下文更为详细地描述的方法。方框620处的强度分析可以包括确定音频信号的相对强度。例如，可以将所接收的音频信号与可以与信号源的类型相关联的基准强度进行比较。强度分析可以用于确定信号源(诸如第二飞行器305)与系统100的相对距离。

.在不同的实施方式中，可以通过观察所确定的信号源位置的变化来确定信号源的位置和速度，所述变化包括信号源的距离及/或方向。

.图10图示了确定信号源(诸如第二飞行器305)的位置和速度的方法600的示范性实施方式600b。方法600从方框710开始，在方框710中，对第一信号样本进行频率估计。

.例如，假设矩阵a表示信号源的属性(称为(a＝{a1,a2,…,an}))，ai是频率(f)及/或入射角(θ)的函数。进一步地假设f表示源信号并且w指示噪声。所接收的复合源和噪声信号可以指示为x＝af+w。假设rx指示x的协方差矩阵，rx矩阵的特征值为{λ1,λ2,…,λn}。如果信号源具有d个信号，那么在特征值中，n-d个特征值是相等的。换言之，{λd+1,λd+2,…,λd+n}对应于噪声空间而其他的d个特征值对应于信号空间。进一步地假设en指示对应于rx矩阵中的特征值{λd+1,λd+2,…,λd+n}的特征向量。这些特征向量指示噪声空间。噪声空间和信号空间可以必然地是正交的。因此，如果信号空间和噪声空间是正交的，则信号空间和噪声空间的内积为0。此外，假设p(ω)＝1/a*(ω)enen*a(ω)指示内积的倒数。图14中图示了信号功率p的变化与角频率ω之间的关系，其中图中对应于每个峰值的频率指示相应声源的频率。

.在方框720中，可以确定第一信号样本源的信号方向。例如，在一个实施方式中，可以计算信号空间和噪声空间的内积。与以上讨论的频率估计相比，这里的信号空间可以随着入射角的变化而改变，这由公式p(θ)＝1/a^*(θ)enen^*a(θ)表示。如图15所示，对应于每个峰值的角度指示相应声源的方向。信号的强度与这个峰值成比例。

.在又一实施方式中，可以用任何合适的方式执行频率估计和信号方向确定。例如，频率估计和信号方向确定可以作为实施多信号分类算法(music算法)的部分发生(参见例如schmidt,ieeetransactionsonantennasandpropagation,vol.ap-34.no.3,march1986，其出于所有目的以全文引用的方式并入本文)。

.在方框730中，对第二信号样本进行频率估计，并且在方框740中，确定第二信号样本源的信号方向。在方框750中，确定信号源是正在接近还是正在移动远离第一飞行器200。例如，如图5所示，在信号源(即第二飞行器305)正在朝感测飞行器200移动的情况下，多普勒效应导致来自第二飞行器350的声音310a的频率被感知为比第二飞行器350静止或移动远离感测飞行器200时高。

.相比之下，如图6所示，在信号源(即第二飞行器305)正在移动远离感测飞行器200的情况下，多普勒效应导致来自第二飞行器350的声音310a的频率被感知为比第二飞行器350静止或正在朝感测飞行器200移动时低。

.换言之，正在朝感测飞行器200移动的第二飞行器305的信号源导致声波310a压缩，因此被感知为具有较高的频率或较高的音高。在另一方面，正在移动远离感测飞行器200的第二飞行器305的信号源导致声波310a扩展，因此被感知为具有较低的频率或较低的音高。因此，通过比较连续信号源样本的频率，可以确定信号源是正在接近还是正在移动远离。

.附加地及/或备选地，也可以使用信号强度来确定信号源是正在接近还是正在移动远离。例如，在信号强度和信号的音高增加的情况下，可以确定信号源正在接近。类似地，在信号强度和信号的音高减小的情况下，可以确定信号源正在移动远离。

.因此，根据多普勒效应，可以确定信号源是正在接近还是正在移动远离。信号源的强度可以帮助进行这种确定。例如，如果频率正在增加且强度正在上升，可以确定信号源正在接近。否则，可以确定信号源正在移动远离。

.在方框760中，可以确定信号源与主麦克风阵列110的距离。例如，在一些实施方式中，可以基于信号的强度来进行这种确定。换言之，可以确定较响亮的信号比较安静的信号更近。在一些实施方式中，可以基于对应于给定信号源的已知的或假设的距离和强度值来计算距离。例如，如果确定信号源是“a类型”的uav，这个uav在不同距离处的操作强度可以是已知的，并且可以将所接收的信号的强度与这些已知的值进行比较以估计距离值。在其他实施方式中，可以基于给定信号源的假设操作强度来估计距离值。在一些实施方式中，距离可以具有距离单位(例如，米)或可以大概地描述距离范围(例如很远、远、近、很近等)。

.在方框770中，确定信号源的当前位置和速度。例如，这种确定可以是基于如本文所讨论的一个或多个信号方向确定、距离确定及/或接近/移动远离确定。

.在方框780中，任选地可以确定信号源的方位。例如，除了如以上参考方框770所描述的计算信号源的当前位置，也可以有利的是对信号源的方位或未来位置及/或一个/多个速度进行估计。这种确定可以是基于如本文所讨论的一个或多个速度确定、位置确定、信号方向确定、距离确定及/或接近或移动远离确定。

.在不同的实施方式中，并不存在方框780处的对信号源的方位进行确定。例如，图11图示了确定信号源(诸如第二飞行器305)的位置和速度的方法600的示范性实施方式600c，其中就没有对信号源方位进行确定。

.附加地，本文所描述的任何方法可以体现在计算机产品上，所述计算机产品编码于非暂时性机器可读存储介质上。例如，非暂时性机器可读存储介质可以包括便携式存储器装置(诸如闪存盘)，或与装置相关联的存储器，所述装置诸如图1和图2所示的作为感测装置120的部分的存储器122。这种计算机产品可以由任何合适的处理装置执行，所述处理装置可以包括图1中和图2所示的作为感测装置120的部分的处理器121。

.附加地，尽管本文所讨论的不同实施方式涉及第一飞行器200检测第二飞行器305(图5和图6所示)，但在一些实施方式中，地面运载工具、站台或装置也可以包括检测系统100。在又一些实施方式种，地面运载工具、站台或装置可以可操作地连接到一个或多个第一飞行器200，这可以有利于与第一飞行器200共享数据，包括可能未被配置用于共享数据的其他飞行器305的位置。

.例如，图16是图示了包括第一飞行器200的系统1100的示例性网络图，第一飞行器200通过网络1110可操作地连接至基站1105。基站1105和第一飞行器200各自可以包括相应检测系统100。因此，在不同的实施方式中，基站1105和第一飞行器200中的一个或两个可以检测不同物体(包括第二飞行器305)的位置和速度。由基站1105和第一飞行器200两者检测第二飞行器305的位置和速度可以是有利的，因为这种检测可以通过网络1110共享并且用于提高所确定的第二飞行器305的位置和速度的准确性。附加地，对于基站1105来说，可能有利的是检测第一飞行器200的位置和速度，这样可以通过网络1110向第一飞行器200提供位置和速度，以使得第一飞行器200具有关于它自身的位置和速度的数据。

.图17-20描绘了飞行器的四个备选实施方式1210、1220、1230、1240的示例，所述飞行器包括主麦克风阵列110和副麦克风130的选定组合。图17是定位在第一飞行器1210上的检测系统100的示例性备选实施方式，其中检测系统100包括定位在飞行器1210的相反侧上并且指向相反方向的第一和第二主麦克风阵列110以及第一和第二副麦克风130。这种实施方式有利于加强对从飞行器1210的相反侧接近的信号源的检测。

.图18是定位在第一飞行器1220上的检测系统100的另一示例性备选实施方式，其中检测系统100包括相垂直地定位在飞行器1220上并且向外指的第一和第二主麦克风阵列110以及第一和第二副麦克风130。这种实施方式有利于加强对从飞行器1220的不同侧接近的信号源的检测。

.因此，如图17和图18所示，在一些实施方式中，检测系统100可以包括指向第一方向的第一主麦克风阵列；指向第二方向的第一副麦克风；指向第三方向的第二主麦克风阵列；以及指向第四方向的第二副麦克风。在不同的实施方式中，所述第一、第二、第三、及第四方向中的至少两个可以是不同的方向。

.图19是定位在飞行器1230上的检测系统100的又一示例性备选实施方式，其中检测系统100包括单个主麦克风阵列110。在不需要通过副麦克风130进行噪声去除的情况下，这种实施例可以是有利的。

.图20是定位在第一飞行器1240上的检测系统100的再一个示例性备选实施方式，其中检测系统100包括定位在飞行器1240上的四个独立的主麦克风阵列110。在不需要通过副麦克风130进行噪声去除的情况下，这种实施方式对于加强对从飞行器1240的不同侧接近的信号源的检测可以是有利的。

.所描述实施方式易于有各种修改和替代形式，并且其具体示例在附图中已通过举例的方式示出并在本文中进行了详细描述。然而应当理解，所描述实施方式并不限于所公开的特定形式或方法，而是相反，本公开将覆盖所有修改、等效项和替代方案。