一种基于飞行器的环境噪声探测定位方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于飞行器的环境噪声探测定位方法。
【背景技术】
[0002]环境噪声自20世纪70年代以来被称为城市环境问题的四大公害之一。噪声污染不仅扰乱人们的正常生活，妨碍学习和工作，还会引起人们心理和生理上的不良反应。近年来，伴随着城市化进程的不断推进，交通运输、机场航运、工业噪音、建筑施工及社会噪音噪声扰民的问题越来越突出，如何有效探测控制噪声污染问题已成为一个紧迫而且严峻的问题。
[0003]目前，用于环境噪声监测的方法主要有两种，一种是利用手持仪器进行现场测量(参照公开专利CN103438991A和CN103852156A);另外一种是将环境噪声检测设备安装在某一固定位置，实现环境噪声的远程监控(参照公开专利CN102865918B、CN104332050A、CN100410876A以及CN204359428U)。
[0004]然而，上述两种方法在环境噪声的探测上，都存在不足，像手持式仪器，成本低测量灵活，但是容易受到测量场所限制;而设定检测点的方法，可以根据需求安装在需要测量的各种场所，但是成本较高，灵活性差。
【发明内容】
[0005]本发明为了解决上述问题而提供的一种基于飞行器的环境噪声探测定位方法，所述飞行器的操控系统包括:飞行控制平台，GPS定位模块，视频采集模块，声矢量传感器模块，DSP处理器以及无线通讯模块，所述飞行控制平台具有微处理器，所述环境噪声探测定位方法依次包括以下步骤:
[0006]步骤A、GPS定位模块测试出飞行器的坐标，通过飞行控制平台的高度测试仪获取飞行器的高度h，将坐标和高度信息传给微处理器，从而获得飞行器的实时位置信息；
[0007]步骤B、通过声矢量传感器模块获取环境噪声信号；
[0008]步骤C、把环境噪声信号传给DSP处理器，DSP处理器通过时延估计和定位算法对环境噪声信号进行高速数字信号处理，求得噪声源的方位角α及俯仰角Θ;
[0009]步骤D、DSP处理器从飞行控制平台的微处理器获得飞行器高度h，并由公式r = h/C0S9，计算得出飞行器与噪声源的距离；
[0010]步骤E、结合噪声源的距离和声音强度判断噪声源的声音是否超标。
[0011]优选地，所述环境噪声探测定位方法还包括以下步骤:
[0012]步骤F、通过视频采集模块，采集现场视频图像数据，把图像数据传给飞行控制平台的微处理器，微处理器对现场视频图像数据进行处理，经无线通讯模块发送给地面监控终端，得到现场视频图像数据;所述步骤F与所述步骤A同时进行。
[0013]优选地，在所述步骤A之后，所述环境噪声探测定位方法还包括以下步骤:
[0014]步骤G、通过无线通讯模块把位置信息发送给地面终端。
[0015]优选地，所述飞行控制平台的高度测试仪为气压计，所述步骤A为:GPS定位模块测试出飞行器的坐标，通过飞行控制平台的气压计获取飞行器的高度h，将坐标和高度传给微处理器，从而获得飞行器的实时位置信息。
[0016]优选地，所述飞行控制平台还具有陀螺仪以及超声波传感器，在所述步骤A之前，所述环境噪声探测定位方法还包括以下步骤:
[0017]步骤H、通过飞行控制平台的气压计、陀螺仪及超声波传感器用于获取飞行器姿态信息，并由微处理器控制实现飞行器的定点悬停。
[0018]优选地，所述声矢量传感器模块包括声矢量传感器，所述步骤B为:通过声矢量传感器模块的声矢量传感器获取环境噪声信号。
[0019]优选地，所述飞行器为多旋翼飞行器，所述声矢量传感器模块还包括声信号预处理电路，在所述步骤B之后，在所述步骤C之前，所述环境噪声探测定位方法还包括以下步骤:
[0020]步骤1、声矢量传感器模块的声信号预处理电路对环境噪声信号进行信号增益控制、滤波、AD转换处理。
[0021 ] 优选地，在所述步骤E之后，所述环境噪声探测定位方法还包括以下步骤:
[0022]步骤J、所述飞行控制平台的微处理器调整视频图像采集模块角度，对噪声源进行拍照取证。
[0023]本发明的有益效果在于:上述基于飞行器的环境噪声探测定位方法，实现了环境噪声的灵活探测及噪声方向辨别功能，为及时有效锁定环境噪声提供了方便。
【附图说明】
[0024]图1为本发明飞行器操控系统的示意图；
[0025]图2为本发明环境噪声探测定位实例的示意图；
[0026]图3为本发明环境噪声探测定位方法的流程图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本发明作进一步阐述:
[0028]如图1所示，飞行器的操控系统包括飞行控制平台、GPS定位模块、视频采集模块、声矢量传感器模块、DSP处理器以及无线通讯模块。优选地，本实施例的飞行器为多旋翼飞行器。
[0029]飞行控制平台包括微处理器、高度测试仪、陀螺仪、超声波传感器、电机驱动模块以及电池，其中微处理器采用STM32芯片。高度测试仪可以为气压计、光学测量仪或超声波测量仪。优选地，本实施例的高度测试仪为气压计，气压计的成本较低，测量数据准确。气压计、陀螺仪及超声波传感器用于获取飞行器姿态信息，并由微处理器处理，控制实现飞行器定点悬停等飞行动作。
[0030]GPS定位模块与飞行控制平台的微处理器相连，通过串口实时的将飞行器坐标数据传给微处理器，通过无线通讯模块发送给地面终端，得到实时的位置信息。
[0031]视频采集模块用于环境噪声探测现场视频图像的采集，并与声矢量传感器模块配合工作，对噪声源进行视频图像采集，采集的视频图像数据，经微处理器处理后，经无线通讯模块发送给地面监控终端。
[0032]声矢量传感器模块包括声矢量传感器和声信号预处理电路。其中，声矢量传感器由无指向性声压传感器和偶极子指向性质点振速传感器构成，可以同步、共点、直接测量声场空间任意一点处的声压和质点振速若干正交分量，通过该信息可以获得噪声源的方位角α及俯仰角Θ(图2所示)的信息。且声矢量传感器体积较小，可搭载于无人飞行控制平台。声信号预处理电路包括信号增益控制电路、滤波电路、AD转换电路及数据存储电路等。而飞行器自身旋翼旋转产生的轴频噪声可通过滤波电路滤除。
[0033]DSP处理器负责声信号处理，该DSP处理器按照系统工作程序控制声信号预处理电路，控制信号的滤波、放大和采样，然后再对目标的时延估计和定位算法进行高速数字信号处理，得出环境噪声信号的方位角α及俯仰角Θ，最后将该定位信息传给飞行控制处理器，进而通过无线通讯模块传送定位信息到地面终端。