抓住那個亂「嗶——」的人！聲納違鳴系統原理分析

導語：亂打喇叭的老司機，你們的福利送到了

本文作者：雷鋒網編輯實習小蘇，對一切未知事物充滿好奇，偶爾毒舌。

過馬路前的一分零三十六秒，我像往常一樣走在熙攘的人群中，不過這次，我沒有走在內側。旁邊開著白色AE86的大叔一直按喇叭，很暴躁。在刺耳長鳴中，我骨折了。倒不是喇叭聲震碎了我的右腿骨，而是左邊的大嬸被嚇到，推了我一把。對了，後來我才知道，大叔開的車不叫86，而是富康。

——記庄畢凡同學的一次經歷

【彷彿一萬隻慘叫雞在吶喊】

「嗶——」的聲音讓本就煩躁的司機更加煩躁，讓不那麼煩躁的人也跟著煩躁起來。於是路人白眼相向，司機急不可耐，惡性循環。真碰到個膽子不大的被嚇一跳，摔一跤，司機很無奈，摔跤的更無奈。噪音污染是個問題。

對於交警小哥，抓人同樣是個問題，首先僅僅靠肉眼和耳朵在嘈雜的環境中準確找到違規的那一輛車就不容易，更何況喇叭聲轉瞬即逝，即使找到了聲源，車主不認賬也沒轍，畢竟聲音看不見摸不著，取證更是難上加難。

直到去年年底，南方地區出現了一種新的違章查處黑科技——聲納違鳴查處系統。

一般違鳴查處系統由聲吶設備、高速攝像機、計算機和顯示屏四個部件組成。聲納系統和顯示屏會架設在車流量較大的路口

【聲納違鳴系統】

同時，據說這個聲納系統還是軍用級別的，靈敏度驚人。一旦被聲納系統探測出來有違鳴發生，不到兩秒的時間違規車輛的牌號就會被顯示在顯示屏幕上，簡直快、准、狠。

這麼厲害的高科技設備，想清晰的了解它的工作原理，先得聊聊聲納定位這個概念

聲納分兩種：主動聲納和被動聲納

主動聲納說白了是將聲波發射出去，通過感測器接收並分析聲波遇到阻礙物時傳回來的回波以測定目標的參數。可以說這是一種古老的自然進化技能點。蝙蝠、海豚等很多動物都擁有這項神奇的技能，這種方式的聲納探測手段通常會比較精準，但是也有缺點——太容易暴露。

被動聲吶就不一樣了，小編第一反應是傳說中武林高手的「聽聲辨位」。

雙眼一閉，拳腳攻防之間全靠一雙耳朵，如果臉上再帶點兒若有若無的笑意，直叫人讚歎一聲高手高手高高手，既寫意又銷魂。不得不說，這項技能簡直是居家旅行，裝X必備。完全可以想像的到，如果在類似比武招親的場合使用，簡直就是The king of zhuangbiers。

聲吶違鳴查處系統的原理很像「聽聲辨位」，其實就是被動聲納。並且這項技術原本被廣泛用于軍事領域，其功能是定位狙擊手。

聲音之所以能被我們聽到是因為振動產生了聲波，聲波再通過空氣等介質傳入到我們的耳朵里。狙擊手在開槍射擊時同樣也會有兩種特有的聲波產生，一種是槍膛發出的爆轟波（Muzzle blast），另一種是子彈在飛行時產生的激波（Shock wave）。

而波形將就相當於聲波的身份證，它的存在使得我們可以區分每種聲波的種類。反狙擊手探測系統則會根據對這兩種聲波特定的波形分析獲得狙擊手位置。

而違規鳴笛的探測跟狙擊手開槍的檢測又略有不同的，畢竟誰也不會用子彈飛行的速度開車，因此由子彈飛行產生的激波因素可以不用考慮，違鳴系統只需要分析汽車按喇叭時發出的聲音波形並根據結果判斷出位置即可。

可是在城市街道上那麼嘈雜的環境是如何做到準確分辨出喇叭聲特有的波形呢？這裡用到了麥克風陣列定位法：

麥克風陣列是指將多個麥克風按一定的幾何形狀組合在一起。

對於空間選擇性沒有太過苛刻的要求，不需要跟著聲源位置移動，可以對聲源信號自動檢測、跟蹤和定位，它是以電子瞄準的方式根據聲源的方向提供高質量的聲源信號，同時抑制其他聲音和環境雜訊以達到降噪的效果。

對於一個麥克風陣列，所提供的空間信息量隨著麥克風個數的增加而增加，從而使估計的結果更精確。

【定位問題的空間描述】

【七元麥克風陣列實物】

簡單的說，這套違鳴查處系統的工作流程就是收集鳴笛聲音波形，通過計算機中建立好的數學函數模型進行空間計算，最後得出違鳴汽車的位置並發送給交警小哥，交警小哥會收到四張圖片：

1.街道全景圖

2.聲納定點陣圖

3.違章車輛車牌號

4.具體車輛

【清不清晰？怕不怕？】

不過各位老司機們也不必太過緊張，因為交警小哥也說了，聲納違鳴系統只是他們的輔助設備，並不能直接代替他們本人進行執法，所以高清攝像機拍攝到的車牌號不會上傳到該車的違章數據里，但是被交警小哥抓到罰款是少不了的。

畢竟這個系統投入使用的初衷是讓人意識到在禁鳴區鳴笛是不文明的，以改變現狀為主。

---

科技進步的速度已經快到能讓我們每天都能感受到生活中的變化，這種造福人類的黑科技還是多來點兒吧，很喜歡美國科幻作家凱文·凱利說的一句話：

「未來已經到來，只是尚未流行。」

最後，腦補一下聲納系統出現在戰場時士兵們的心聲：

當年，看著身旁戰友無聲的倒下，不知道敵在何處的無力感佔據了我內心

直到後來老大給我們用上了高科技

從那以後，我無所畏懼

本文作者：雷鋒網編輯實習小蘇，對一切未知事物充滿好奇，偶爾毒舌。

雷鋒網原創文章，網站轉載請至雷鋒網官網申請授權。但，歡迎轉發分享~

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！