[发明专利]运动无人机音频合成方法

说明书

本发明公开了一种运动无人机音频仿真合成方法，包括：预设无人机参数，其中，无人机参数包括无人机属性参数和无人机状态参数；根据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；采用半经验公式将无人机位置曲线和旋翼转速变化曲线合成无人机音频信号。该方法将无人机的几何参数、动力参数及运动参数均考虑在内，解决了无人机的实际位置与飞行速度不易确定、旋翼转速未知，难以获得信号信噪比的技术问题，可用于合成相对于参考点悬停、匀速运动、变速运动等各种运动状态的无人机声音，可为基于音频的无人机目标检测、定位追踪等提供足量的验证数据样本。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种运动无人机音频仿真合成方法。

背景技术

近年来，无人机市场蓬勃发展，越来越多的无人机广泛应用于国防、测绘、警用、航拍、遥感、环保、电力、农业等诸多领域，尤其是以“低慢小”为主要特征多旋翼小型民用无人机迅速占领广大市场。随着无人机的平民化、普及化，目前缺乏对无人机的有效管制，无人机很容易成为非法活动的载体，被用来从事侦测、走私、运毒、恐怖袭击、泄密等活动，已经严重威胁到安防与民生。世界各地的无人机的“黑飞”、“滥飞”事件频发，严重危害个人隐私安全与国家社会安全。

无人机种类繁多，其尺寸、形状及运动特性的不同导致目标具有不同的雷达散射特性和多普勒特性，是典型的“低慢小”目标，具有低可观测性。具体体现在：

(1)目标尺寸较小，散射截面积(Radar Cross Section，RCS)小，速度较慢，目标回波藏匿于强杂波或噪声背景中，信杂比低；

(2)目标机动飞行导致多普勒扩散，目标回波难以积累；

(3)雷达回波微弱，目标特征提取和估计难；

(4)雷达精细化处理过程面临挑战，目标分类识别难度大。

针对无人机的上述特点，相继出现了雷达探测、射频探测、视觉探测、音频探测和融合探测等多种探测方法。音频探测具有能检测、定位的优点，尽管小型无人机声音功率较小，作用距离有限(500m以内)，但是可以通过增加声阵列数量增大有效覆盖面积，提升检测和定位的距离。同时声阵列能够实现近距离下的高精度无人机声源定位，配合采样率较高的数据采集卡，可以实现厘米级的定位精度。在成本方面，雷达和射频设备的成本最高，其次是摄像头和声音传感器，利用声音传感器配合多通道的数据采集卡，可以搭建一个声阵列网络，实现对受保护区域的有效覆盖。而使用声阵列也可以提供良好的近场辅助探测方案，为其他探测手段提供近距离下的精准定位，配合反制手段自动实现对“黑飞”无人机的干扰。

然而，无人机的声阵列音频数据的采集存在以下难点：因无人机的实际位置与飞行速度不易确定、旋翼转速未知，采集到的信号信噪比难以获得，不适宜定量分析。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种运动无人机音频仿真合成方法，该方法利用声音合成技术，可以通过计算机模拟生成大量音频，为统计分析提供足够多的数据样本。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了运动无人机音频仿真合成方法，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位置曲线和所述旋翼转速变化曲线合成无人机音频信号。