Métodos para Implementação de Sistemas de Detecção de Disparos de Arma de Fogo de Baixo Custo

Abstract

Os sistemas de detecção de disparos de arma de fogo baseados em monitoramento acústico têm se mostrado ferramentas eficazes no combate à violência urbana. Entretanto, as soluções disponíveis no mercado têm apresentado custos elevados, tornando a tecnologia pouco acessível. Reduzir o custo de implementação dos numerosos sensores acústicos presentes nesse tipo de sistema pode representar uma redução do custo global. As principais funcionalidades de um sensor acústico são a detecção de explosões e a estimação a direção de chegada da frente de onda, que são implementadas por meio de diversas operações de Processamento Digital de Sinais (PDS). Uma estratégia que tem sido utilizada em sistemas similares, como na área de ultrassom, para redução da complexidade dos algoritmos é o processamento de sequências binárias provenientes de conversores Analógico/Digital (A/D) sigma-delta sem realizar a demodulação. Essa abordagem, apesar de vantajosa, ainda não foi devidamente explorada na literatura científica para aplicações de acústica e detecção de tiros. Este trabalho teve como objetivo explorar e desenvolver técnicas de PDS para otimizar a utilização de conversores A/D sigma-delta em sistemas de detecção de disparos de arma de fogo, visando reduzir o custo desses sistemas em comparação aos convencionais através da diminuição da complexidade das operações. Métodos de propósito gerais para o processamento de sequências sigma-delta foram introduzidos, dentre eles estão um algoritmo para detecção de sinais impulsivos e dois algoritmos para o cálculo eficiente da transformada discreta de Fourier. Com base nesses algoritmos, foram desenvolvidas técnicas para explorar a diversidade espacial de dois microfones na detecção de explosões e na estimação da direção de chegada. Todos os algoritmos e métodos desenvolvidos foram validados através de simulações ou experimentos com dados de disparos de arma de fogo reais, apresentando resultados satisfatórios.