[發明專利]基于MIMO雷達的多聲源定位與聲音重構方法及系統

有效

• 申請號: 202010442001.7
• 申請日: 2020-05-22
• 公開（公告）號: CN112782685B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 熊玉勇;彭志科;李松旭;孟光
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01S13/06
• 分類號: G01S13/06;G01S7/41
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種基于MIMO雷達的多聲源定位與聲音重構方法，其特征在于，包括：

步驟1：雷達天線正對待測區域，發射和接收線性調頻連續波微波信號，采集各通道雷達基帶信號，獲取雷達波束輻射區域的距離-角度像熱圖；

步驟2：提取雷達波束輻射區域的距離-角度像熱圖中幅值達到預設值目標的位移演變時間序列；

步驟3：對提取的每個目標的位移演變時間序列進行濾波處理；

步驟4：對濾波處理后的位移演變時間序列進行滑動窗截取，得到頻譜并基于頻譜顯著性時變特征指標辨別聲源目標與非聲源目標；

步驟5：提取聲源目標的距離和方位角信息，重構聲音信號。

2.根據權利要求1所述的基于MIMO雷達的多聲源定位與聲音重構方法，其特征在于，所述獲取雷達波束輻射區域的距離-角度像熱圖的方法包括：

對掃頻周期的各通道基帶信號進行二維快速傅里葉變換，先對各通道基帶信號分別進行快速傅里葉變換，得到距離像信息；再對變換后的信號對每個距離單元對應的多通道信號進行快速傅里葉變換，得到角度像信息；

對二維快速傅里葉變換得到的二維頻譜取幅值計算，得到距離-角度像熱圖。

3.根據權利要求1所述的基于MIMO雷達的多聲源定位與聲音重構方法，其特征在于，所述位移演變時間序列提取方法包括：

其中，x(iT)為所求位移演變時間序列的第i個元素，序列的時間間隔為T，為MIMO雷達的重復發射周期，arg[·]為取復數相位角運算，s_i(n,m)為第i個發射周期第m個接收通道離散基帶信號的第n個元素，N_fft為二維快速傅里葉變換中第一維變換的點數，M_fft為二維快速傅里葉變換中第二維變換的點數，k為目標所處的距離單元的索引，p為目標所處的角度單元的索引，λ為MIMO雷達發射的線性調頻連續波中心頻率對應的波長，_j表示虛數單位；_M表示MIMO雷達的虛擬通道總個數；_N表示每個發射周期每個接收通道基帶信號離散采樣的總個數。

4.根據權利要求1所述的基于MIMO雷達的多聲源定位與聲音重構方法，其特征在于，所述濾波方式為高通或帶通濾波。

5.根據權利要求1所述的基于MIMO雷達的多聲源定位與聲音重構方法，其特征在于，所述步驟4包括：

步驟4.1：對濾波后的每個目標的位移演變時間序列信號進行滑動窗截取，并求取滑動窗內信號的幅頻譜；

步驟4.2：計算每個滑動窗內信號幅頻譜的最大值與平均值的比值，得到每個目標頻譜顯著性的時變特征信號或曲線；

步驟4.3：基于加權統計量指標辨別聲源與非聲源信號。

6.根據權利要求5所述的基于MIMO雷達的多聲源定位與聲音重構方法，其特征在于，所述步驟4.3包括：

得到的目標的頻譜顯著性的時變特征信號為r(t)，判斷加權統計量指標是否大于閾值，如果大于閾值則辨別目標為聲源，否則為非聲源；

加權統計量為ar_mean+br_std；

其中，r_mean為r(t)的平均值，r_std為r(t)的標準差，a和b為權重。