随着无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)技术的迅猛发展,民用无人机逐步走入人们的日常生活中,并在遥感、测绘、防灾减灾等工作中发挥出重要作用。与此同时,越来越多由无人机引发的问题也随之而来,机场、电站、涉密单位等要害部门被“黑飞”无人机入侵事件屡屡发生,给群众生活乃至国家安全带来了严重的安全隐患。在我国低空空域逐渐开放的大背景下,如何对入侵管制空域的无人机做到及时发现,具有越来越重要的现实意义。本文设计了一款针对民用无人机的声学测向系统。首先对较为典型的民用无人机飞行噪声信号进行了分析,并在此基础上对四元阵被动测向算法、基于广义互相关的时延估计算法和基于线谱信号相位差的时延估计算法进行MATLAB仿真。之后,结合仿真结果与期望达到的性能指标,设计了系统硬件平台及配套的软件系统。硬件系统采用模块化设计,根据功能的不同,主要可分为正四面体麦克风阵列、信号采集单元以及控制与数据传输单元,其中信号采集单元包含信号调理模块和模数转换模块,控制与数据传输单元包含数字控制模块与网络通信模块。麦克风阵列将声信号转化为模拟电信号,经前置放大后输出至信号调理模块;信号调理模块对输入信号进行滤波与进一步放大,其放大倍数可调;模数转换模块选用AD7768芯片作为A/D芯片对信号进行采集;控制与数据传输单元选用Cyclone IV系列FPGA(EP4CE6E22C8N)作为主控芯片,主要负责控制调理模块的放大增益与A/D芯片的数据采集,并通过以W5300网络接口芯片为核心的网络接口模块与上位机进行通信,实现数据的实时上传与上位机控制指令的接收。系统软件部分包括FPGA控制程序以及上位机数据综合处理程序。上位机数据综合处理具有系统参数设置、数据分析与显示等功能,在测试过程中可通过上位机程序界面对原始数据以及数据分析结果进行实时观察,并将原始数据存储以做后续分析及资料积累之用。最后,对系统在实验室环境和室外分别进行测试,验证系统功能及性能指标。结果表明,在理想信噪比条件下,声学测向系统可以对无人机目标进行较为准确的测向,具有实用价值,证明利用声学方法对无人机进行测向具有可行性。