【《无人机音频特性分析技术概述》2800字】

无人机音频特性分析技术概述目录TOC\o"1-3"\h\u24047无人机音频特性分析技术概述 表32所示，其中 （STYLEREF1\s3SEQ（\*ARABIC\s118）其中为马赫数，为声速，和分别为俯仰角和方位角，为距离，为旋翼直径的倍数。表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s12涡旋噪声频率成分谐波成分频率增益拖曳偶极子基波提升偶极子2次谐波拖曳偶极子2次谐波提升偶极子3次谐波电动机通常也是一个主要的声源。电动机的声音响度取决于它的特性、到接收者的距离和空气的掩蔽效应，燃料供应混合物也可能也是相关因素。就冲程而言，可能是一般的吸气，燃料喷射或涡轮增压。由于电动机声音复现过于繁琐，各部件模拟难度较大，因此这里由直升机音效中改编了一个模型，在每个旋翼的转速RPM值上增加了一个微小的随机扰动，以模拟电动机在不同时刻声音的微小差异。合成音频及实录音频的频谱分别如REF_Ref73018998\h图32（a）和（b）所示。 （a）合成音频频谱 （b）实录音频频谱图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s12合成及实录无人机音频频谱音频特征提取（1）短时傅里叶变换（STFT）短时傅里叶变换(STFT)是语音和音频信号分析、修正和合成的常用工具。在实际应用中，短时傅里叶变换通常以滑动窗口的方式实现。给定一个任意持续时间的输入信号，使用一个有时间限制的窗口提取数据段；这些信号段或帧可以表示为 （STYLEREF1\s3SEQ（\*ARABIC\s119）其中为窗口长度，为帧索引，为窗口的滑动间距。对于每一帧信号，进行离散傅里叶变换(DFT)，得到 （STYLEREF1\s3SEQ（\*ARABIC\s120）其中是DFT的大小。短时傅里叶变换表征了信号在时间和第频率区间附近的局部时频行为。对于采样率，这些离散索引对应于连续时间和频率。为简化表示，通常引入角频率 （STYLEREF1\s3SEQ（\*ARABIC\s121）从而使STFT表达式变成 （STYLEREF1\s3SEQ（\*ARABIC\s122）若，则STFT可以直接写成原时间变量的函数： （STYLEREF1\s3SEQ（\*ARABIC\s123）（2）Mel频率倒谱系数（MFCC）MFCC是一种反映人类对声音感知的特征集，它广泛应用于音频分类领域，并与机器学习方法成功地结合使用。其基本思想是在滤波器组的近似临界带间距和带宽的基础上计算频率分析，对于4khz带宽，大约使用20个滤波器。Mel与频率的关系如下： （STYLEREF1\s3SEQ（\*ARABIC\s124）Mel滤波器组由M个Mel域下等间隔分布的三角带通滤波器组成，第m个滤波器的传递函数为： （STYLEREF1\s3SEQ（\*ARABIC\s125）滤波器将音频由频域映射到Mel域，再经过对数变换和离散余弦变换得到倒谱系数： （STYLEREF1\s3SEQ（\*ARABIC\s126） （STYLEREF1\s3SEQ（\*ARABIC\s127）小结本章首先结合气动声学相关知识对无人机的音频组成成分及产生原理进行了分析研究，实现了对无人机音频基频范围的估计，建立了简易的无人机