【摘要】：隨著低空無人飛行技術的發(fā)展,低空小型無人飛行器因其具有小巧便捷、機動靈活、操作簡便等優(yōu)點,被廣泛運用于物資運輸、救災搶險、農(nóng)業(yè)灌溉等各種領域。然而無人機數(shù)量的急劇增加也暴露出了許多問題,如窺探個人隱私、危害公共安全、泄露國家機密等。本文針對低空無人飛行器缺乏有效監(jiān)管這一社會現(xiàn)狀,研究了一種基于聲學探測手段的低空無人飛行器探測方法,研制了一套基于小型麥克風陣列的低空無人飛行器探測系統(tǒng),為城市環(huán)境低空監(jiān)管提供一套解決方案。本文中設計的低空無人飛行器探測系統(tǒng)主要分為兩部分:嵌入式硬件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和聲目標定位算法。嵌入式硬件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用MEMS麥克風作為拾音設備,主控芯片采用基于ARM Cortex-M4內(nèi)核的STM32F407ZET6高性能微控制芯片,并配備了豐富的數(shù)據(jù)傳輸接口。系統(tǒng)能夠完成對無人飛行器飛行數(shù)據(jù)的不同采樣參數(shù)的采集活動。聲目標定位處理算法采用基于聲達時間差(TDOA)估計定位算法,利用廣義互相關(GCC)算法求得聲音到達時間差,再利用幾何方法計算出聲源目標方位。另外還通過波束形成算法對采集信號進行增強,提高了系統(tǒng)探測距離。本文最后針對低空無人飛行器探測系統(tǒng)的作用距離以及角度估計性能進行了分析,給出了作用距離參數(shù)以及角度估計精度。另外還針對實際應用場景中將會遇到的一些特殊的環(huán)境情況如電磁照射、風噪以及溫濕度三種因素進行研究,定性分析了這三種不同環(huán)境因素變化對低空無人飛行器探測系統(tǒng)性能參數(shù)的影響。
【圖文】：

基于小型麥克風陣列的聲探測原理逡逑器飛行聲音特征逡逑軸飛行器）也稱為四旋翼直升機，是一種。四軸飛行器結(jié)構：四旋翼系統(tǒng)呈十字形行器工作時，系統(tǒng)中心對角的螺旋槳轉(zhuǎn)向個螺旋槳的速度，飛行器就垂直上下運動；滾動、俯仰等運動［４８］。本文中采用的無其結(jié)構如圖：逡逑

達散熱孔逡逑ＷＢｍｍｋ逡逑圖２．２轉(zhuǎn)子結(jié)構圖逡逑上圖所示是四旋翼飛行器轉(zhuǎn)子的機械結(jié)構圖，可以發(fā)現(xiàn)，在槳葉固定螺母以及馬達逡逑處都存在通孔，在高速轉(zhuǎn)動時通孔會與氣流產(chǎn)生共鳴，根據(jù)通孔的結(jié)構產(chǎn)生不同頻率的逡逑哨叫聲。逡逑４．螺旋槳葉風切噪聲：四旋翼飛行器漿葉劃過空氣，會在進氣側(cè)形成抵壓區(qū)，排氣逡逑側(cè)形成高壓區(qū)，這種壓力區(qū)（壓力漣漪）被螺旋槳的翼尖渦流打碎，就會形成人耳聽到逡逑的“嗡嗡”聲。大量研宄表明，螺旋槳噪聲頻譜的特點是在寬帶嗓聲的基礎上疊加了一系逡逑列的離散聲。離散聲又稱旋轉(zhuǎn)噪聲，其頻率分別是槳葉通過頻率和它的各次諧波頻率。逡逑若螺旋槳旋轉(zhuǎn)角速度為ｎ，槳葉數(shù)目為５，則槳葉通過頻率為Ｑ５／２；ｒ。即離散噪聲是逡逑螺旋槳噪聲的周期性分量。而寬帶噪聲是螺旋槳所輻射噪聲的隨機分量。下圖是無人飛逡逑行器槳葉結(jié)構：逡逑圖２．３槳葉結(jié)構圖逡逑槳葉噪聲對應無人飛行器飛行聲音數(shù)據(jù)中的一些周期性出現(xiàn)的頻率分量。如下圖所逡逑Ｉ逡逑
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V279

【參考文獻】

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本文編號：2624659