機場場面目標聲學定位方法、聲傳感裝置及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種機場場面目標聲學定位方法、聲傳感裝置及系統(tǒng)，該機場場面目標聲學定位方法通過在機場場面的不同區(qū)域，采用不同方式布設聲傳感器節(jié)點陣元陣，拾取聲傳感器節(jié)點陣元陣布設區(qū)域的目標聲波，基于該聲波信息，對場面目標進行定位。該聲傳感器節(jié)點陣元陣能夠形成具有空間選擇性的固定空間波束，能夠獲得具有理想信干噪比的聲波信息。本發(fā)明提供的機場場面目標聲學定位方法、聲傳感裝置及系統(tǒng)，能夠最大限度地拾取聲波信息，對噪聲有效抑制，合理利用聲傳感器。
【專利說明】
機場場面目標聲學定位方法、聲傳感裝置及系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及聲學定位技術領域，尤其是涉及一種機場場面目標聲學定位方法、聲傳感裝置及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]目前，機場場面的電磁波環(huán)境復雜，以電磁波為媒介的定位監(jiān)視技術容易受到干擾，導致定位性能降低，甚至失效，并且，通常電磁能量輻射和檢測的技術復雜，成本較高。聲學定位技術應用于機場場面目標定位，具有一些獨特的優(yōu)點，例如:定位信號容易獲取，不會向周圍環(huán)境輻射能量;不受機場電磁環(huán)境影響;設備體積小、成本低、遠程部署方便。聲學定位備受研究者重視。
[0003]但是，機場場面的聲場具有復雜性和多變性，會存在多種聲音信號，例如:不同聲源的不相干信號，地面、建筑物等各種障礙物對聲波的反射，低空飛行器噪聲，遠場聲源目標干擾等。在大量噪聲和干擾的機場復雜環(huán)境下，難以獲取理想的信干噪比，不易實現(xiàn)國際民航組織規(guī)定的目標高精度定位。國際民航組織規(guī)定7.5m以下的機場場面目標定位精度要求。為實現(xiàn)聲源目標的有效定位，需聲源接收裝置(例如，麥克風)提供充足的聲音信息。若聲源接收裝置的布設個數(shù)較多，一定程度上能夠提供足夠的聲音信息，但后續(xù)陣列信號處理的復雜度上升，目標定位準確度下降，并且，多數(shù)聲源接收裝置不能為后續(xù)聲源目標定位提供信息支持，或聲源接收裝置不能夠得到更充分的應用，設備利用率低。若聲源接收裝置的個數(shù)減少，且布設結構不合理，或聲源接收裝置接收的信號中，噪聲或干擾較多，有效信號較少，則該聲源接收裝置不能為后續(xù)聲源目標定位提供信息支持，同樣，也會降低目標定位準確度，影響飛行器的定位。
[0004]為了最大限度的拾取聲波信息，對噪聲進行有效抑制，如何合理利用聲源接收裝置，是本領域技術人員亟需解決的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明旨在提供一種機場場面目標聲學定位方法、聲傳感裝置及系統(tǒng)，能夠最大限度地拾取聲波信息，對噪聲有效抑制，合理利用聲傳感器。
[0006]第一方面，本發(fā)明提供一種機場場面目標聲學定位方法，其具體說明如下:
[0007]本發(fā)明提供一種機場場面目標聲學定位方法，具體步驟如下:
[0008]步驟SI，根據(jù)機場場面的不同區(qū)域，布設聲傳感器節(jié)點陣元陣，拾取聲傳感器節(jié)點陣元陣布設區(qū)域的目標聲波；
[0009]步驟S2，基于聲傳感器節(jié)點陣元陣獲取的聲波信息，對場面目標進行定位。
[0010]進一步地，在步驟SI中，直線機場跑道的聲傳感器節(jié)點陣元陣通過如下方式布設:聲傳感器節(jié)點陣元陣對稱均勻布設于直線機場跑道兩側，構成直線式聲傳感器節(jié)點陣元陣列，聲傳感器節(jié)點陣元陣形成第一固定空間波束，第一固定空間波束具有第一俯視扇面角和第一俯仰角，以使第一固定空間波束拾取直線機場跑道的目標聲波。
[0011]進一步地，在步驟SI中，機場聯(lián)絡彎道的聲傳感器節(jié)點陣元陣通過如下方式布設:聲傳感器節(jié)點陣元陣布設于機場聯(lián)絡彎道兩側，且聯(lián)絡彎道的圓心所在側布設個數(shù)少于對側的布設個數(shù)，構成彎曲式聲傳感器節(jié)點陣元陣列，聲傳感器節(jié)點陣元陣形成第二固定空間波束，第二固定空間波束具有第二俯視扇面角和第二俯仰角，以使第二固定空間波束拾取聯(lián)絡彎道的目標聲波。
[0012]進一步地，第二固定空間波束包括第二內(nèi)固定空間波束和第二外固定空間波束，第二外固定空間波束的第二外俯視扇面角度小于第二內(nèi)固定空間波束的第二內(nèi)俯視扇面角度，第二內(nèi)固定空間波束由位于聯(lián)絡彎道圓心所在側的聲傳感器陣元陣形成，第二外固定空間波束由位于聯(lián)絡彎道圓心相對側的聲傳感器陣元陣形成。
[0013]進一步地，在步驟SI中，機場直角轉(zhuǎn)彎道的聲傳感器節(jié)點陣元陣通過如下方式布設:聲傳感器節(jié)點陣元陣布設于機場直角轉(zhuǎn)彎道兩側，且直角轉(zhuǎn)彎道的圓心所在側布設個數(shù)少于對側的布設個數(shù)，構成直角式聲傳感器節(jié)點陣元陣列，聲傳感器節(jié)點陣元陣形成第三固定空間波束，第三固定空間波束具有第三俯視扇面角和第三俯仰角，以使第三固定空間波束拾取直角轉(zhuǎn)彎道的目標聲波。
[0014]進一步地，第三外固定空間波束的第三外俯視扇面角度小于第三內(nèi)固定空間波束的第三內(nèi)俯視扇面角度，第三固定空間波束包括第三內(nèi)固定空間波束和第三外固定空間波束，第三內(nèi)固定空間波束由位于直角轉(zhuǎn)彎道圓心所在側的聲傳感器陣元陣形成，第三外固定空間波束由位于直角轉(zhuǎn)彎道圓心相對側的聲傳感器陣元陣形成。
[0015]基于上述任意機場場面目標聲學定位方法實施例，進一步地，第一俯視扇面角小于第二俯視扇面角，第二俯視扇面角小于第三俯視扇面角。
[0016]本發(fā)明提供的機場場面目標聲學定位方法，該方法通過在機場場面的不同區(qū)域，采用不同方式布設聲傳感器節(jié)點陣元陣，該聲傳感器節(jié)點陣元陣形成具有空間選擇性的固定空間波束，能夠最大限度地拾取所布設區(qū)域的目標聲波，盡可能抑制地面聲雜波、遠場雜波及噪聲，降低干擾聲源數(shù)目，有利于獲得理想的信干噪比，再根據(jù)獲取的聲波信息，對場面目標進行定位。該機場場面目標聲學定位方法能夠最大限度地拾取聲波信息，對噪聲有效抑制，合理利用聲傳感器，以快速有效對場面目標進行定位。
[0017]第二方面，本發(fā)明提供一種機場場面目標聲傳感裝置，其具體說明如下:
[0018]本發(fā)明提供一種機場場面目標聲傳感裝置，該裝置包括直線式聲傳感器節(jié)點陣元陣列、彎曲式聲傳感器節(jié)點陣元陣列和直角式聲傳感器節(jié)點陣元陣列。直線式聲傳感器節(jié)點陣元陣列包括對稱均勻布設于直線機場跑道兩側的聲傳感器節(jié)點陣元陣，聲傳感器節(jié)點陣元陣形成具有第一俯視扇面角和第一俯仰角的第一固定空間波束，以使第一固定空間波束拾取直線機場跑道的目標聲波。彎曲式聲傳感器節(jié)點陣元陣列包括布設于機場聯(lián)絡彎道兩側的聲傳感器節(jié)點陣元陣，聯(lián)絡彎道的圓心所在側布設個數(shù)少于對側的布設個數(shù)，聲傳感器節(jié)點陣元陣形成具有第二俯視扇面角和第二俯仰角的第二固定空間波束，以使第二固定空間波束拾取聯(lián)絡彎道的目標聲波。直角式聲傳感器節(jié)點陣元陣列包括布設于機場直角轉(zhuǎn)彎道兩側的聲傳感器節(jié)點陣元陣，直角轉(zhuǎn)彎道的圓心所在側布設個數(shù)少于對側的布設個數(shù)，聲傳感器節(jié)點陣元陣形成具有第三俯視扇面角和第三俯仰角的第三固定空間波束，以使第三固定空間波束拾取直角轉(zhuǎn)彎道的目標聲波。
[0019]本發(fā)明提供的機場場面目標聲傳感裝置，該聲傳感裝置包括直線式聲傳感器節(jié)點陣元陣列、彎曲式聲傳感器節(jié)點陣元陣列和直角式聲傳感器節(jié)點陣元陣列。根據(jù)機場場面的不同區(qū)域，布設聲傳感器節(jié)點陣元陣。直線式聲傳感器節(jié)點陣元陣列位于直線機場跑道兩側，彎曲式聲傳感器節(jié)點陣元陣列位于機場聯(lián)絡彎道兩側，直角式聲傳感器節(jié)點陣元陣列位于機場直角轉(zhuǎn)彎道兩側。不同區(qū)域布設的聲傳感裝置能夠形成具有不同俯視扇面角的固定空間波束，覆蓋直線機場跑道、機場聯(lián)絡彎道和機場直角轉(zhuǎn)彎道，以拾取三種機場區(qū)域的目標聲波。同時，該固定空間波束具有俯仰角，使固定空間波束的交叉區(qū)域盡可能落在目標聲波的集中區(qū)域，以形成具有空間選擇性的固定空間波束，能夠最大限度地拾取目標聲波，抑制地面聲雜波、遠場雜波及噪聲，獲得理想的信干噪比，合理利用聲傳感器。
[0020]第三方面，本發(fā)明提供一種機場場面的目標聲學定位系統(tǒng)，其具體說明如下:
[0021 ]本發(fā)明提供一種機場場面的目標聲學定位系統(tǒng)，該定位系統(tǒng)包括機場場面目標聲傳感裝置，以及處理器，處理器用于接收機場場面目標聲傳感裝置接收的聲波信息，并根據(jù)聲波信息，對場面目標進行定位。
[0022]本發(fā)明提供的機場場面的目標聲學定位系統(tǒng)，該定位系統(tǒng)通過機場場面目標聲傳感裝置形成具有空間選擇性的固定空間波束，以采集機場場面不同區(qū)域的目標聲波，并且能夠抑制干擾和噪聲，再通過處理器對聲波信息進行處理，由于獲得的聲波信息具有理想的信干噪比，有利于對場面目標進行定位。
[0023]因此，本發(fā)明提供的機場場面目標聲學定位方法、聲傳感裝置及系統(tǒng)，能夠最大限度地拾取聲源目標信號，對噪聲有效抑制，合理利用聲傳感器。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明機場場面目標聲學定位方法提供的一個方法流程圖；
[0025]圖2是本發(fā)明機場場面目標聲學定位方法提供的一個基于直線機場跑道目標聲學定位方法流程圖；
[0026]圖3是本發(fā)明機場場面目標聲學定位方法提供的一個基于聯(lián)絡彎道目標聲學定位方法流程圖；
[0027]圖4是本發(fā)明機場場面目標聲學定位方法提供的一個基于機場直角轉(zhuǎn)彎道目標聲學定位方法流程圖；
[0028]圖5是本發(fā)明機場場面目標聲傳感裝置提供的一個俯視圖；
[0029]圖6是本發(fā)明機場場面目標聲傳感裝置提供直線式聲傳感器節(jié)點陣元陣列示意圖；
[0030]圖7是本發(fā)明機場場面目標聲傳感裝置提供彎曲式聲傳感器節(jié)點陣元陣列示意圖；
[0031]圖8是本發(fā)明機場場面目標聲傳感裝置提供直角式聲傳感器節(jié)點陣元陣列示意圖；
[0032]圖9是本發(fā)明機場場面目標聲傳感裝置提供的一個截面圖。
【具體實施方式】
[0033]下面通過具體的實施例進一步說明本發(fā)明，但是，應當理解為，這些實施例僅僅是用于更詳細具體地說明之用，而不應理解為用于以任何形式限制本發(fā)明。
[0034]第一方面，本實施例提供一種機場場面目標聲學定位方法，其具體說明如下:
[0035]本實施例提供一種機場場面目標聲學定位方法，結合圖1，具體步驟如下:
[0036]步驟SI，根據(jù)機場場面的不同區(qū)域，布設聲傳感器節(jié)點陣元陣，拾取聲傳感器節(jié)點陣元陣布設區(qū)域的目標聲波；
[0037]步驟S2，基于聲傳感器節(jié)點陣元陣獲取的聲波信息，對場面目標進行定位。
[0038]本實施例提供的機場場面目標聲學定位方法，該方法通過在機場場面的不同區(qū)域，布設不同的聲傳感器節(jié)點陣元陣，該聲傳感器節(jié)點陣元陣形成具有空間選擇性的固定空間波束，能夠最大限度地拾取所布設區(qū)域的目標聲波，盡可能抑制地面聲雜波、遠場雜波及噪聲，降低干擾聲源數(shù)目，有利于獲得理想的信干噪比，再根據(jù)獲取的聲波信息，對場面目標進行定位。該機場場面目標聲學定位方法能夠最大限度地拾取聲波信息，對噪聲有效抑制，合理利用聲傳感器，以快速有效對場面目標進行定位。
[0039]優(yōu)選地，基于機場場面的直線機場跑道，本實施例機場場面目標聲學定位方法，結合圖2，具體步驟如下:
[0040]步驟S21，直線機場跑道的聲傳感器節(jié)點陣元陣通過如下方式布設:聲傳感器節(jié)點陣元陣布設于直線機場跑道兩側，構成直線式聲傳感器節(jié)點陣元陣列，聲傳感器節(jié)點陣元陣形成第一固定空間波束，第一固定空間波束具有第一俯視扇面角和第一俯仰角，以使第一固定空間波束拾取直線機場跑道的目標聲波;其中，為了對直線機場跑道的目標聲波進行有效提取，且抑制其它方向的噪聲或干擾，第一俯視扇面角不超過180度，且多個第一固定空間波束能夠覆蓋直線機場跑道的道面。同時，由于飛機的發(fā)動機距離地面有一定的高度，為抑制地面反射的和高空的噪聲或干擾，第一俯仰角與地面的夾角范圍約為5°?20°。[0041 ]步驟S22，基于直線式聲傳感器節(jié)點陣元陣列獲取的聲波信息，對場面目標進行定位。
[0042]基于機場場面的直線機場跑道特點，聲傳感器節(jié)點陣元陣對稱分布在直線機場跑道兩側，形成具有第一俯視扇面角和第一俯仰角的第一固定空間波形。第一固定空間波束具有第一俯視扇面角，能夠適應直線機場跑道的直線特性，且覆蓋直線機場跑道。第一固定空間波束還具有俯仰角，以盡可能拾取直線機場跑道上方一定高度的目標聲波，抑制低仰角的地面聲雜波、遠端來波及低空飛行器的噪聲等。從空域濾波的角度，第一固定空間波束能夠最大限度拾取目標聲波信息，抑制噪聲或/和干擾，獲得理想的信干噪比。
[0043]優(yōu)選地，基于機場場面的機場聯(lián)絡彎道，本實施例機場場面目標聲學定位方法，結合圖3，具體步驟如下:
[0044]步驟S31，機場聯(lián)絡彎道的聲傳感器節(jié)點陣元陣通過如下方式布設:聲傳感器節(jié)點陣元陣布設于機場聯(lián)絡彎道兩側，且聯(lián)絡彎道的圓心所在側布設個數(shù)少于對側的布設個數(shù)，構成彎曲式聲傳感器節(jié)點陣元陣列，聲傳感器節(jié)點陣元陣形成具有第二俯視扇面角和第二俯仰角的第二固定空間波束，以使第二固定空間波束拾取聯(lián)絡彎道的目標聲波；由于飛機的發(fā)動機距離地面有一定的高度，為抑制地面反射的和高空的噪聲或干擾，第二俯仰角與地面的夾角范圍約為5°?20°。
[0045]步驟S32，基于彎曲式聲傳感器節(jié)點陣元陣列獲取的聲波信息，對場面目標進行定位。
[0046]基于機場場面的機場聯(lián)絡彎道的彎曲特點，聲傳感器節(jié)點陣元陣布設在機場聯(lián)絡彎道兩側，且兩側的布設個數(shù)不同，兼顧連接處多條通道，以形成具有第二俯視扇面角和第二俯仰角的第二固定空間波束。第二固定空間波束具有空間選擇性，能夠盡可能拾取聯(lián)絡彎道上方的目標聲波，抑制低仰角的地面聲雜波及低空飛行器的噪聲等。
[0047]優(yōu)選地，第二固定空間波束包括第二內(nèi)固定空間波束和第二外固定空間波束，第二外固定空間波束的第二外俯視扇面角度小于第二內(nèi)固定空間波束的第二內(nèi)俯視扇面角度，第二內(nèi)固定空間波束由位于聯(lián)絡彎道圓心所在側的聲傳感器陣元陣形成，第二外固定空間波束由位于聯(lián)絡彎道圓心相對側的聲傳感器陣元陣形成。其中，為了對機場聯(lián)絡彎道的目標聲波進行有效提取，且抑制其它方向的噪聲或干擾，第二外俯視扇面角小于180度，第二內(nèi)俯視扇面角大于180度，且多個第二固定空間波束能夠覆蓋機場聯(lián)絡彎道的道面，或與聯(lián)絡彎道相連接的跑道、滑行道等，有利于更全面地拾取目標聲波，抑制噪聲或/和干擾。
[0048]優(yōu)選地，基于機場場面的機場直角轉(zhuǎn)彎道，本實施例機場場面目標聲學定位方法，結合圖4，具體步驟如下:
[0049]步驟S41，機場直角轉(zhuǎn)彎道的聲傳感器節(jié)點陣元陣通過如下方式布設:聲傳感器節(jié)點陣元陣布設于機場直角轉(zhuǎn)彎道兩側，且直角轉(zhuǎn)彎道的圓心所在側布設個數(shù)少于對側的布設個數(shù)，構成直角式聲傳感器節(jié)點陣元陣列，聲傳感器節(jié)點陣元陣形成第三固定空間波束，第三固定空間波束具有第三俯視扇面角和第三俯仰角，第三固定空間波束用于拾取直角轉(zhuǎn)彎道的目標聲波；由于飛機的發(fā)動機距離地面有一定的高度，為抑制地面反射的和高空的噪聲或干擾，第三俯仰角與地面的夾角范圍約為5°?20°。
[0050]步驟S42，基于直角式聲傳感器節(jié)點陣元陣列獲取的聲波信息，對場面目標進行定位。
[0051]基于機場場面的機場直角轉(zhuǎn)彎道的直角特點，如直角型、丁字型的轉(zhuǎn)彎處，聲傳感器節(jié)點陣元陣布設在機場直角轉(zhuǎn)彎道兩側，且兩側的布設個數(shù)不同，以形成具有第三俯視扇面角和第三俯仰角的第三固定空間波束，確保第三固定空間波束能夠覆蓋機場直角轉(zhuǎn)彎道，且第三固定空間波束的交叉區(qū)域盡可能與目標聲波的集中區(qū)域相一致，使第三固定空間波束具有空間選擇性，盡可能拾取目標聲波，抑制噪聲或/和干擾。
[0052]優(yōu)選地，第三外固定空間波束的第三外俯視扇面角度小于第三內(nèi)固定空間波束的第三內(nèi)俯視扇面角度，第三固定空間波束包括第三內(nèi)固定空間波束和第三外固定空間波束，第三內(nèi)固定空間波束由位于直角轉(zhuǎn)彎道圓心所在側的聲傳感器陣元陣形成，第三外固定空間波束由位于直角轉(zhuǎn)彎道圓心相對側的聲傳感器陣元陣形成。其中，為了對機場直角轉(zhuǎn)彎道的目標信息進行有效提取，且抑制其它方向的噪聲或干擾，第三外俯視扇面角小于180度，第三內(nèi)俯視扇面角大于180度，且多個第三固定空間波束能夠覆蓋機場直角轉(zhuǎn)彎道的道面，以兼顧連接處的多條通道，或與機場直角轉(zhuǎn)彎道相連接的跑道、滑行道等，有利于更全面地拾取目標聲波。
[0053]基于上述任意機場場面目標聲學定位方法實施例，優(yōu)選地，第一俯視扇面角小于第二俯視扇面角，第二俯視扇面角小于第三俯視扇面角?；跈C場場面的直線機場跑道、聯(lián)絡彎道和機場直角轉(zhuǎn)彎道，其分別具有直角特性、彎曲特性和直角特性，為適應其特性，且保證能夠全面有效拾取機場場面不同區(qū)域上方的目標聲波，其俯視扇面角度依次增大的固定空間波束，能夠最大限度拾取有效目標聲波。
[0054]第二方面，本實施例還提供一種機場場面目標聲傳感裝置，具體說明如下:
[0055]本實施例提供一種機場場面目標聲傳感裝置，結合圖5，該定位裝置包括直線式聲傳感器節(jié)點陣元陣列、彎曲式聲傳感器節(jié)點陣元陣列和直角式聲傳感器節(jié)點陣元陣列。
[0056]直線式聲傳感器節(jié)點陣元陣列包括對稱均勻布設于直線機場跑道兩側的聲傳感器節(jié)點陣元陣，聲傳感器節(jié)點陣元陣形成具有第一俯視扇面角和第一俯仰角的第一固定空間波束，第一固定空間波束用于拾取直線機場跑道的目標聲波。結合圖6，在直線機場跑道的兩側，對稱分布直線式聲傳感器節(jié)點陣元陣列，如第一NEA聲傳感器陣元陣61、第二NEA聲傳感器陣元陣62、第三NEA聲傳感器陣元陣63和第四NEA聲傳感器陣元陣64的分布特征，其分別形成第一節(jié)點固定空間波束611、第二節(jié)點固定空間波束621、第三節(jié)點固定空間波束631和第四節(jié)點固定空間波束641，從俯視角度，每個固定空間波束具有相同的第一俯視扇面角，其角度不超過180°，且能夠覆蓋直線機場跑道，以最大限度拾取直線跑道上方目標飛行器60的聲波信號。同時每個固定空間波束具有相同的第一俯仰角，其角度范圍為5°?20。。
[0057]彎曲式聲傳感器節(jié)點陣元陣列包括布設于機場聯(lián)絡彎道兩側的聲傳感器節(jié)點陣元陣，聯(lián)絡彎道的圓心所在側布設個數(shù)少于對側的布設個數(shù)，聲傳感器節(jié)點陣元陣形成具有第二俯視扇面角和第二俯仰角的第二固定空間波束，第二固定空間波束用于拾取聯(lián)絡彎道的目標聲波。結合圖7，在聯(lián)絡彎道的兩側，布設聲傳感器節(jié)點陣元陣，如第一NEA聲傳感器陣元陣71、第二 NEA聲傳感器陣元陣72、第三NEA聲傳感器陣元陣73、第四NEA聲傳感器陣元陣74和第五NEA聲傳感器陣元陣75，分別形成第一節(jié)點固定空間波束711、第二節(jié)點固定空間波束721、第三節(jié)點固定空間波束731、第四節(jié)點固定空間波束741和第五節(jié)點固定空間波束751。如第一 NEA聲傳感器陣元陣71和第四NEA聲傳感器陣元陣74分別位于聯(lián)絡彎道的圓心所在側，如第二 NEA聲傳感器陣元陣72、第三NEA聲傳感器陣元陣77和第五NEA聲傳感器陣元陣75位于聯(lián)絡彎道的圓心所在側的對側，其固定空間波束的第二俯視扇面角大于直線機場跑道的固定空間波形的第一俯視扇面角，且第二外俯視扇面角小于180度，第二內(nèi)俯視扇面角大于180度，多個固定空間波束能夠覆蓋機場聯(lián)絡彎道的道面。同時每個固定空間波束具有相同的第二俯仰角，其角度范圍為5°?20°。
[0058]直角式聲傳感器節(jié)點陣元陣列包括布設于機場直角轉(zhuǎn)彎道兩側的聲傳感器節(jié)點陣元陣，直角轉(zhuǎn)彎道的圓心所在側布設個數(shù)少于對側的布設個數(shù)，聲傳感器節(jié)點陣元陣形成具有第三俯視扇面角和第三俯仰角的第三固定空間波束，第三固定空間波束用于拾取直角轉(zhuǎn)彎道的目標聲波。結合圖8，在機場直角轉(zhuǎn)彎道的兩側，布設聲傳感器節(jié)點陣元陣，如第一 NEA聲傳感器陣元陣81、第二 NEA聲傳感器陣元陣82、第三NEA聲傳感器陣元陣83、第四NEA聲傳感器陣元陣84、第五NEA聲傳感器陣元陣85和第六NEA聲傳感器陣元陣86，其形成第一節(jié)點固定空間波束811、第二節(jié)點固定空間波束821、第三節(jié)點固定空間波束831、第四節(jié)點固定空間波束841、第五節(jié)點固定空間波束851和第六節(jié)點固定空間波束861，其俯視扇面角度均大于聯(lián)絡彎道的第二固定空間波束的俯視扇面角，且第三外俯視扇面角小于180度，第三內(nèi)俯視扇面角大于180度，能夠拾取機場直角轉(zhuǎn)彎道上方的聲波信號，抑制干擾和噪聲。同時每個固定空間波束具有相同的第二俯仰角，其角度范圍為5°?20°。結合圖9，該機場場面目標聲傳感裝置形成的固定空間波束具有俯仰角，如在直線機場跑道、聯(lián)絡彎道或機場直角轉(zhuǎn)彎道的兩側，設有第一聲傳感器陣元陣91和第二聲傳感器陣元陣92，其分別形成具有俯仰角的第一節(jié)點固定空間波束911和第二節(jié)點固定空間波束922，兩波束的交叉區(qū)域盡可能落在目標聲波的集中區(qū)域，能夠最大限度拾取目標聲波，抑制地面雜波、遠端或低空噪聲。
[0059]本實施例機場場面目標聲傳感裝置，該聲傳感裝置包括直線式聲傳感器節(jié)點陣元陣列、彎曲式聲傳感器節(jié)點陣元陣列和直角式聲傳感器節(jié)點陣元陣列。根據(jù)機場場面的不同區(qū)域，布設不同的聲傳感裝置。直線式聲傳感器節(jié)點陣元陣列位于直線機場跑道兩側，以適應直線機場跑道的直線特性。彎曲式聲傳感器節(jié)點陣元陣位于機場聯(lián)絡彎道兩側，以適應機場聯(lián)絡彎道的彎曲特性。直角式聲傳感器節(jié)點陣元陣位于機場直角轉(zhuǎn)彎道兩側，以適應機場直角轉(zhuǎn)彎道的直角特性。不同區(qū)域布設的聲傳感裝置，能夠形成具有俯視扇面角依次增大的固定空間波束，覆蓋直線機場跑道、機場聯(lián)絡彎道和機場直角轉(zhuǎn)彎道，以拾取三種機場區(qū)域上方的目標聲波。同時，機場場面上方由下到上依次存在地雜波區(qū)、聲信號區(qū)和低空噪聲區(qū)，例如低空飛行器噪聲。該固定空間波束具有俯仰角，以使其具有空間選擇性，即固定空間波束的交叉區(qū)域盡可能落在目標聲波的集中區(qū)域，如此的固定空間波束能夠?qū)⒖臻g分成多個不同的區(qū)域，如地雜波抑制區(qū)、聲信號集中區(qū)和低空噪聲抑制區(qū)，該機場場面目標聲傳感裝置能夠最大限度地拾取聲信號增強區(qū)的目標聲波，抑制地面聲雜波、遠端地面噪聲及低空噪聲，獲得理想的信干噪比，合理利用聲傳感器。
[0060]第三方面，本實施例還提供一種機場場面的目標聲學定位系統(tǒng)，具體說明如下:[0061 ]本實施例提供一種機場場面的目標聲學定位系統(tǒng)，該定位系統(tǒng)包括機場場面目標聲傳感裝置，以及處理器，處理器用于接收機場場面目標聲傳感裝置接收的聲波信息，并根據(jù)聲波信息，對場面目標進行定位。
[0062]本實施例提供的機場場面的目標聲學定位系統(tǒng)，該定位系統(tǒng)通過機場場面目標聲傳感裝置形成具有空間選擇性的固定空間波束，固定空間波束具有一定的俯視扇面角和俯仰角，使該機場場面目標聲傳感裝置能夠最大限度獲取目標聲波信息，抑制地面雜波、遠端噪聲及低空噪聲，獲得理想的信干噪比。處理器根據(jù)機場場面目標聲傳感裝置接收的聲波信息，對場面目標進行定位，由于機場場面目標聲傳感裝置能夠獲得理想信干噪比的聲波信息，能夠減少定位計算復雜度，有利于對場面目標進行定位。
[0063]盡管本發(fā)明已進行了一定程度的描述，明顯地，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可進行各個條件的適當變化。可以理解，本發(fā)明不限于實施方案，而歸于權利要求的范圍，其包括每個因素的等同替換。
【主權項】
1.一種機場場面目標聲學定位方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟Si，根據(jù)機場場面的不同區(qū)域，布設聲傳感器節(jié)點陣元陣，拾取所述聲傳感器節(jié)點陣元陣布設區(qū)域的目標聲波； 步驟S2，基于所述聲傳感器節(jié)點陣元陣獲取的聲波信息，對場面目標進行定位。2.根據(jù)權利要求1所述的機場場面目標聲學定位方法，其特征在于， 在步驟SI中，直線機場跑道的聲傳感器節(jié)點陣元陣通過如下方式布設: 所述聲傳感器節(jié)點陣元陣布設于所述直線機場跑道兩側，構成直線式聲傳感器節(jié)點陣元陣列，所述聲傳感器節(jié)點陣元陣形成第一固定空間波束，所述第一固定空間波束具有第一俯視扇面角和第一俯仰角，以使所述第一固定空間波束拾取所述直線機場跑道的目標聲波。3.根據(jù)權利要求1或2所述的機場場面目標聲學定位方法，其特征在于， 在步驟SI中，機場聯(lián)絡彎道的聲傳感器節(jié)點陣元陣通過如下方式布設: 所述聲傳感器節(jié)點陣元陣布設于所述機場聯(lián)絡彎道兩側，且所述聯(lián)絡彎道的圓心所在側布設個數(shù)少于對側的布設個數(shù)，構成彎曲式聲傳感器節(jié)點陣元陣列，所述聲傳感器節(jié)點陣元陣形成第二固定空間波束，所述第二固定空間波束具有第二俯視扇面角和第二俯仰角，以使所述第二固定空間波束拾取所述聯(lián)絡彎道的目標聲波。4.根據(jù)權利要求3所述的機場場面目標聲學定位方法，其特征在于， 所述第二固定空間波束包括所述第二內(nèi)固定空間波束和所述第二外固定空間波束，第二外固定空間波束的第二外俯視扇面角度小于第二內(nèi)固定空間波束的第二內(nèi)俯視扇面角度， 所述第二內(nèi)固定空間波束由位于所述聯(lián)絡彎道圓心所在側的聲傳感器陣元陣形成， 所述第二外固定空間波束由位于所述聯(lián)絡彎道圓心相對側的聲傳感器陣元陣形成。5.根據(jù)權利要求1?3任意一項所述的機場場面目標聲學定位方法，其特征在于， 在步驟SI中，機場直角轉(zhuǎn)彎道的聲傳感器節(jié)點陣元陣通過如下方式布設: 所述聲傳感器節(jié)點陣元陣布設于所述機場直角轉(zhuǎn)彎道兩側，且所述直角轉(zhuǎn)彎道的圓心所在側布設個數(shù)少于對側的布設個數(shù)，構成直角式聲傳感器節(jié)點陣元陣列，所述聲傳感器節(jié)點陣元陣形成第三固定空間波束，所述第三固定空間波束具有第三俯視扇面角和第三俯仰角，以使所述第三固定空間波束拾取所述直角轉(zhuǎn)彎道的目標聲波。6.根據(jù)權利要求5所述的機場場面目標聲學定位方法，其特征在于， 第三外固定空間波束的第三外俯視扇面角度小于第三內(nèi)固定空間波束的第三內(nèi)俯視扇面角度， 所述第三固定空間波束包括所述第三內(nèi)固定空間波束和所述第三外固定空間波束， 所述第三內(nèi)固定空間波束由位于所述直角轉(zhuǎn)彎道圓心所在側的聲傳感器陣元陣形成， 所述第三外固定空間波束由位于所述直角轉(zhuǎn)彎道圓心相對側的聲傳感器陣元陣形成。7.根據(jù)權利要求5所述的機場場面目標聲學定位方法，其特征在于， 所述第一俯視扇面角小于所述第二俯視扇面角， 所述第二俯視扇面角小于所述第三俯視扇面角。8.一種機場場面目標聲傳感裝置，其特征在于，包括:直線式聲傳感器節(jié)點陣元陣列，包括均勻?qū)ΨQ布設于直線機場跑道兩側的聲傳感器節(jié)點陣元陣，所述聲傳感器節(jié)點陣元陣形成具有第一俯視扇面角和第一俯仰角的第一固定空間波束，以使所述第一固定空間波束拾取所述直線機場跑道的目標聲波， 彎曲式聲傳感器節(jié)點陣元陣列，包括布設于機場聯(lián)絡彎道兩側的聲傳感器節(jié)點陣元陣， 所述聯(lián)絡彎道的圓心所在側布設個數(shù)少于對側的布設個數(shù)，所述聲傳感器節(jié)點陣元形成具有第二俯視扇面角和第二俯仰角的第二固定空間波束，以使所述第二固定空間波束拾取所述聯(lián)絡彎道的目標聲波， 直角式聲傳感器節(jié)點陣元陣列，包括布設于機場直角轉(zhuǎn)彎道兩側的聲傳感器節(jié)點陣元陣，所述直角轉(zhuǎn)彎道的圓心所在側布設個數(shù)少于對側的布設個數(shù)，形成具有第三俯視扇面角和第三俯仰角的第三固定空間波束，以使所述第三固定空間波束拾取所述直角轉(zhuǎn)彎道的目標聲波。9.一種機場場面的目標聲學定位系統(tǒng)，其特征在于，包括: 如權利要求8所述的機場場面目標聲傳感裝置；以及， 處理器，用于接收所述機場場面目標聲傳感裝置接收的聲波信息，并根據(jù)所述聲波信息，對場面目標進行定位。
【文檔編號】G01S5/18GK106019229SQ201610343210
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月20日
【發(fā)明人】李靜, 徐自勵, 唐勇, 汪淮
【申請人】中國民用航空總局第二研究所