一種基於線性聲音、震動傳感器陣列的車輛探測方法
2023-04-26 11:43:21
一種基於線性聲音、震動傳感器陣列的車輛探測方法
【專利摘要】本發明一種基於線性聲音、震動傳感器陣列的車輛探測方法，包括1】傳感器陣列布設、2】計算陣列信號的短時能量包絡線、3】對傳感器陣列信號的包絡線進行偏移疊加、4】幹擾信號以及誤關聯信號剔除、5】車輛信號檢測和速度檢測等步驟，本發明利用車輛目標在傳感器陣列上包絡線的相似性和速度、方向的關聯性，既可單獨採用聲音或者震動信號來進行車輛檢測，也可以聯合採用聲音和震動信號來檢測。
【專利說明】一種基於線性聲音、震動傳感器陣列的車輛探測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種車輛檢測方法，特別是基於車輛聲音或者震動信號的車輛檢測方法。該方法可用於無人值守傳感器網絡的路面運動車輛檢測，能快速檢測出沿道路運動的車輛，並給出速度和方向。
【背景技術】
[0002]聲音和震動信號是現代戰場上情報獲取的一種總要手段，具有被動式探測，隱蔽性好，安全係數高，可以長時間連續工作，不受地形和光照條件限制等特點，具有全方位、全天候探測能力。基於聲音和震動信號的車輛目標探測是掌握戰場態勢，了解敵我兵力分布的一種重要手段，該方法在反恐、安防等領域也有廣泛的應用需求。
[0003]基於聲音和震動信號的車輛探測方法通常採用的方法是:首先提取信號的特徵，然後再將信號特徵與環境噪聲比較或者將信號特徵與已知樣本庫進行比較，進而檢測出車輛信號。常用的聲音和震動信號特徵有幅值、能量、包絡、功率譜、過零率、熵值、小波特徵、美爾(Mel)倒譜等。如 Huadong ffu, Mel Siegel 和 Pradeep Khosla 在 1999年 10 月的《TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT》上發表的《VehicleSound Signature Recognition by Frequency Vector Principal Component Analysis))中提出利用信號的功率譜主成分分析法提取特徵，然後採用人像識別中的特徵臉方法(eigenfaces method方法),對其進行適當的修改,然後對車輛聲信號進行模式識別；伍宗富，楊如曙，李曉峰等在2010年第3期第18卷的《計算機測量與控制》上發表的《基於知識的聲目標探測識別系統》中提出採用取Mel倒譜係數(MFCC)參數特徵構建聲目標信息的知識庫，將聲目標MFCC特徵參數映射為二值圖像進行模板匹配識別的方法；段漢卿，周思玥2012年在《無線電工程》上發表的《強噪聲背景下車輛震動信號檢測算法研究》中提出基於功率譜分布和負熵的車輛震動信號檢測算法。利用信號與噪聲特徵差異比對的檢測方法相對簡單，但是容易受噪聲幹擾，誤檢率很高；而基於模式識別的檢測方法，如統計識別法、函數識別法、邏輯識別法、模糊識別法、灰色識別法、神經網絡識別法等，不僅能對車輛目標進行檢測，還能識別車輛類型，但是模式識別需要有大量的樣本事件庫才能達到理想的檢測效果。無論是基於特徵差異還是基於模式識別的運動車輛檢測都只能進行車輛檢測而不能給出目標車輛的運動速度。
【發明內容】
[0004]本發明目的是提供一種簡單可靠的基於線性聲音、震動傳感器陣列的車輛探測方法，該方法利用車輛目標在傳感器陣列上包絡線的相似性和速度、方向的關聯性，既可單獨採用聲音或者震動信號來進行車輛檢測，也可以聯合採用聲音和震動信號來檢測，不僅可以通過聲音震動信號檢測是否有運動車輛，還可以檢測出運動車輛的速度和方向。
[0005]本發明的技術解決方案是:
[0006]一種基於線性聲音、震動傳感器陣列的車輛探測方法，其特殊之處在於:包括以下步驟：
[0007]I】傳感器陣列布設：
[0008]沿擬檢測的道路布置N個傳感器，N≥3，組成一個與道路延伸方向平行的N元線性傳感器陣列，傳感器的間距取5~20米，獲取傳感器陣列的相對坐標或者絕對坐標（X(l，
Xi，......，Xn) ?
[0009]2】計算陣列信號的短時能量包絡線：
[0010]對於信號x(t)，定義其短時能量包絡線的計算公式如下：
【權利要求】
1.一種基於線性聲音、震動傳感器陣列的車輛探測方法，其特徵在於：包括以下步驟： I】傳感器陣列布設： 沿擬檢測的道路布置N個傳感器，N ^ 3，組成一個與道路延伸方向平行的N元線性傳感器陣列，傳感器的間距取5~20米，獲取傳感器陣列的相對坐標或者絕對坐標（X(l，Xi，......? Xn); 2】計算陣列信號的短時能量包絡線： 對於信號X (t)，定義其短時能量包絡線的計算公式如下：
2.根據權利要求1所述的基於線性聲音、震動傳感器陣列的車輛探測方法，其特徵在於：所述N元線性傳感器陣列由N個聲音傳感器組成，或者由N個震動傳感器組成，或者由聲音傳感器和震動傳感器聯合組成。
【文檔編號】G08G1/052GK103531028SQ201310449792
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月27日 優先權日:2013年9月27日
【發明者】靳平, 陶良小, 朱維, 王同東 申請人:西北核技術研究所