一种阵形可变的无人机吊放麦克风阵列

本发明涉及无人机，特别是涉及一种阵形可变的无人机吊放麦克风阵列。

背景技术：

1、无人机在执行自动目标搜索的时候，具有非常大的优势。视觉上的目标搜索已有十分广泛的应用，但在听觉上，一直是一个非常难的问题。

2、由于声信号在室外传播服从平方反比定律，距离每增加一倍，声信号的功率衰减6db.若用无人机搜索地面的发声目标，由于无人机远离地面，地面目标的声信号达到无人机时十分微弱。另外，由于无人机自身产生的高功率声信号，会进一步降低无人机处观测信号的信噪比。传统的方法几乎无法进行有效的拾音。

3、在声平方反比定律的指导下，如果阵列离声源很近，离无人机噪声源很远。一方面，阵列观测信号中期望声源信号声功率会增加，另一方面，无人机的辐射声信号的影响会减弱。通过吊放阵列，可以实现一举两得的功效，有效解决的无人机拾音的难题。

4、在麦克风阵列拾取声音的过程中，阵列的拾音性能取决于很多因素，在无人机拾音这个场景下，取决于声源相对无人机的位置和阵列的几何结构。可变阵列形状的阵列能够根据无人机相对期望声源的位置，改变阵列的形状，取得最佳的阵列拾音性能。为吊放阵列提升拾音的质量提供了灵活的方式。

5、综上，现有的无人机存在无法有效拾音的缺陷。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种阵形可变的无人机吊放麦克风阵列，以解决上述现有技术存在的问题，能够大幅度提升无人机的拾音质量。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种阵形可变的无人机吊放麦克风阵列，包括吊放装置、装置外壳、扩展装置、电源管理模块、控制模块、姿态感知装置、数据采集模块和无线通信装置；

4、所述吊放装置连接于无人机与装置外壳之间，用于实现阵列的下放、悬停和收回等操作；

5、所述扩展装置、电源管理模块、控制模块、姿态感知装置和数据采集模块集成于所述装置外壳内，所述扩展装置包括扩展电机、传动装置和阵列连杆，所述阵列连杆上设置有多个麦克风传感器，所述阵列连杆顶端与所述装置外壳的顶端活动连接，所述扩展电机通过所述传动装置控制所述阵列连杆的展开角度；

6、所述电源管理模块从电池中取电，用于为各个装置提供不同需求的电源电压；

7、所述控制模块用于控制各装置的工作状态；

8、所述姿态感知装置用于感知阵列的姿态和在物理空间中的坐标；

9、所述数据采集模块用于采集麦克风阵列观测到的信号并按要求完成处理；

10、所述无线通信装置用于阵列与上位机之间的数据传输。

11、优选地，所述吊放装置包括吊放电机和吊放线轮，所述吊放电机通过电机架固定于所述无人机上，所述吊放线轮通过线轮架固定于所述无人机上，所述轮轴缠绕有吊绳，所述吊绳的活动端连接所述装置外壳的顶端，通过所述吊放电机控制所述吊放线轮吊放阵列。

12、优选地，所述吊放电机的输出轴上设置有电机齿轮，所述吊放线轮的轮轴上设置有转向齿轮，所述电机齿轮与所述转向齿轮啮合实现动力传递。

13、优选地，所述阵列连杆设置有4个，4个所述阵列连杆在所述装置外壳的外周周向均布。

14、优选地，所述传动装置包括主动轮、3个丛动轮、传动皮带、4个蜗杆和4个蜗轮，所述扩展电机的动力输出端连接所述主动轮，所述主动轮通过传动皮带传动连接3个所述丛动轮，所述主动轮和3个所述丛动轮的顶部分别连接有一蜗杆，各个所述蜗杆对应连接一所述蜗轮，各所述蜗轮的蜗轮轴分别连接各所述阵列连杆的顶端。

15、本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

16、本发明提供的阵形可变的无人机吊放麦克风阵列，通过吊放装置实现阵列的吊放，使阵列能够接近声源，且不受无人机的辐射声信号的影响；通过开展装置实现阵列形状的可变，能够根据无人机相对期望声源的位置，改变阵列的形状，取得最佳的阵列拾音性能，大幅度提升无人机的拾音质量。

技术特征：

1.一种阵形可变的无人机吊放麦克风阵列，其特征在于：包括吊放装置、装置外壳、扩展装置、电源管理模块、控制模块、姿态感知装置、数据采集模块和无线通信装置；

2.根据权利要求1所述的阵形可变的无人机吊放麦克风阵列，其特征在于：所述吊放装置包括吊放电机和吊放线轮，所述吊放电机通过电机架固定于所述无人机上，所述吊放线轮通过线轮架固定于所述无人机上，所述轮轴缠绕有吊绳，所述吊绳的活动端连接所述装置外壳的顶端，通过所述吊放电机控制所述吊放线轮吊放阵列。

3.根据权利要求2所述的阵形可变的无人机吊放麦克风阵列，其特征在于：所述吊放电机的输出轴上设置有电机齿轮，所述吊放线轮的轮轴上设置有转向齿轮，所述电机齿轮与所述转向齿轮啮合实现动力传递。

4.根据权利要求1所述的阵形可变的无人机吊放麦克风阵列，其特征在于：所述阵列连杆设置有4个，4个所述阵列连杆在所述装置外壳的外周周向均布。

5.根据权利要求4所述的阵形可变的无人机吊放麦克风阵列，其特征在于：所述传动装置包括主动轮、3个丛动轮、传动皮带、4个蜗杆和4个蜗轮，所述扩展电机的动力输出端连接所述主动轮，所述主动轮通过传动皮带传动连接3个所述丛动轮，所述主动轮和3个所述丛动轮的顶部分别连接有一蜗杆，各个所述蜗杆对应连接一所述蜗轮，各所述蜗轮的蜗轮轴分别连接各所述阵列连杆的顶端。

技术总结
本发明公开了一种阵形可变的无人机吊放麦克风阵列，包括吊放装置、装置外壳、扩展装置、电源管理模块、控制模块、姿态感知装置、数据采集模块和无线通信装置；吊放装置连接于无人机与装置外壳之间，扩展装置、电源管理模块、控制模块、姿态感知装置和数据采集模块集成于装置外壳内，扩展装置包括扩展电机、传动装置和阵列连杆，阵列连杆上设置有多个麦克风传感器，且顶端与装置外壳的顶端活动连接；本发明通过吊放装置实现阵列的吊放，使阵列能够接近声源，且不受无人机的辐射声信号影响；通过开展装置实现阵列形状的可变，能够根据无人机相对期望声源的位置，改变阵列的形状，取得最佳的阵列拾音性能，大幅度提升无人机的拾音质量。

技术研发人员：潘超,陈景东
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14