一种枪声探测计数方法及系统

摘要

本发明提供一种枪声探测计数方法及系统，主要依据枪声击发瞬间声压由负压迅速变化到正压的强脉冲特性，首先对其滤波等预处理，其次分帧、求短时幅度并微分，最后依据上升沿进行枪声计数判断。本发明方法不仅具有原理简单明了，计算速度快，对较强声源远近距离的限制较小，以及枪声密集下准确探测等优点，而且能够很好的抑制枪声回声及环境噪声对探测计数结果的影响，准确度高。本发明系统可以移植到小型移动设备，适合低成本大产量投入生产。

主权项

一种枪声探测计数方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将以采样率为f_s采集到的信号去除直流分量和消除趋势项；2)通过截止频率为f_d的低通滤波器滤除高频杂波，再采用谱减法滤去50Hz工频干扰信号及其谐波；然后对信号x(n)进行归一化处理得到预处理之后的信号x(n)，其中n为信号的数据点，n＝1,2,…,N，N为信号的数据点数，T＝N/f_s为信号时长，目的就是要检测出T时间内枪声个数N_shot；3)对预处理之后的信号x(n)进行分帧处理，考虑到信号的非平稳特性，采用短帧长和短帧移，帧长设为N_wlen，以采样点为单位，帧移N_inc设为1/4帧长，将信号x(n)共分为帧，使其成为一系列帧长固定的声序列段y_i(j)，其中i＝1,2,…,M，j＝1,2,…,N_wlen；4)对每帧声序列段y_i(j)进行短时幅度的计算，得到每一帧的短时幅度值所有帧的短时幅度值按顺序形成新的长度为M的幅度序列Y_i，其中i＝1,2,…,M；为了进一步去除较强环境噪声，以及枪声回波的影响，将该序列再次进行低通滤波，滤波后，获得分帧后的短时幅度序列E_i；同时，设置时长为T_IS的前导噪声段，将其按照同样的方法分为M_IS帧，然后计算M_IS帧的短时幅值的平均值5)将幅度变化转变为反映幅度变化剧烈程度，对短时幅度序列E_i进行微分，即E′_i＝E_i‑E_i+1，E′_i为脉冲冲击剧烈程度的幅度导数序列；6)进行上升沿判定，采用单门限检测，设置检测门限为阈值E_T，当第i帧的变化剧烈程度，也就是幅度导数E′_i大于阈值E_T时，判定该帧为枪声；若从第i帧到第j帧，每一帧的幅度导数都大于阈值E_T，而第j+1帧的幅度导数小于阈值E_T时，则第i帧到第j帧为一次枪声，并记第i帧为开始帧，第j帧为结束帧，检测为一次枪声，计共检测到N_shot次枪声；7)对每一次枪声计算其击发时刻和结束时刻，以及枪声持续时间，若该次枪声开始帧为第i帧，结束帧为第j帧，则击发时刻为结束时刻为$t_2=\frac{\left(\right(j-1)N_{inc}+1)-3/2N_{wlen}}{f_s},$枪声持续时间为$\Delta t=t_2-t_1=\frac{(j-i)N_{inc}}{f_s},$并将每一次的枪声数据存入长为N_shot的结构数组中，数组中第k个结构数据对应第k次枪声，每一个结构数据都包含三个数值，分别是击发时刻、结束时刻和持续时间。