[发明专利]运动无人机音频合成方法

权利要求书

1.一种运动无人机音频仿真合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，预设无人机参数，其中，所述无人机参数包括无人机属性参数和无人机状态参数；

步骤S2，根据所述无人机参数建立无人机运动学及动力学方程，求得无人机位置曲线及旋翼转速变化曲线；

步骤S3，采用半经验公式将所述无人机属性参数和所述旋翼转速变化曲线合成无人机音频信号，具体包括：

步骤S301，根据所述旋翼转速变化曲线和所述无人机属性参数的单个旋翼叶片数目计算载荷噪声的基波频率；

步骤S302，根据所述无人机属性参数计算载荷噪声各谐波分量强度以合成载荷噪声，所述载荷噪声各谐波分量强度包括参考声压级、转速修正系数和方位修正系数，具体为：

步骤S3021，根据所述无人机属性参数的引擎功率计算与旋翼输入功率相关的参考声压级；

步骤S3022，根据所述无人机属性参数的单个旋翼叶片数目、旋翼直径求解转速修正系数；

步骤S3023，根据实际方位变化计算方位修正系数；

步骤S3024，根据所述参考声压级、所述转速修正系数、所述方位修正系数计算各次谐波的线性增益值，以合成载荷噪声；

步骤S303，通过在旋翼叶片上到旋翼中心不同距离的多个位置设置声源，从中心到叶尖均匀放置7个声源，计算每个声源的基频和每个声源的频率成分，并将所述每个声源的基频和所述每个声源的频率成分合成涡旋噪声；

步骤S304，将所述载荷噪声和所述涡旋噪声相加得到无人机音频信号；

当无人机相对麦克风发生运动时，将产生多普勒频移，设观测点接收到的音频信号为m(t)，则有：

其中，d(t)为无人机到观测点的距离，c为声速，s(t)为无人机音频信号，m_i为音频信号，x(t)为位移曲线，r_i为位置，t为时间。

2.根据权利要求1所述的运动无人机音频仿真合成方法，其特征在于，所述无人机属性参数包括无人机质量、臂长、单个旋翼叶片数目、旋翼直径、旋翼数目和引擎功率，所述无人机状态参数包括起始坐标和运动速度曲线。

3.根据权利要求1所述的运动无人机音频仿真合成方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

步骤S201，分别对所述无人机状态参数中的运动速度曲线进行积分和微分处理，得到无人机位移曲线和无人机加速度曲线；

步骤S202，根据所述无人机属性参数中的旋翼数目和所述无人机加速度曲线计算无人机旋翼升力曲线；

步骤S203，获取当前空气密度，根据所述当前空气密度、所述无人机旋翼升力曲线以及所述无人机属性参数中的旋翼直径计算无人机旋翼角频率曲线。

4.根据权利要求3所述的运动无人机音频仿真合成方法，其特征在于，所述无人机旋翼升力曲线F_L(t)为：

pF_L(t)+mg＝ma(t)

其中，p为旋翼数目，m为无人机质量，g为重力加速度，a(t)为无人机加速度曲线。

5.根据权利要求3所述的运动无人机音频仿真合成方法，其特征在于，所述无人机旋翼角频率曲线ω(t)为：

F_L(t)＝C_Lρω²(t)d⁴

其中，F_L(t)为无人机旋翼升力曲线，ρ为当前空气密度，d为旋翼直径，C_L为旋翼升力系数，由旋翼形状决定，为无量纲常数，通常在0.01-0.06之间。

6.根据权利要求1所述的运动无人机音频仿真合成方法，其特征在于，所述基波频率f₀(t)为：

其中，B为单个旋翼叶片数目，ω(t)为无人机旋翼角频率曲线。