一种差分域的平面麦克风阵列的高分辨率成像方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本申请提出一种差分域的平面麦克风阵列的高分辨率成像方法、装置及存储介质，将该方法运用于二维嵌套阵列等典型平面稀疏阵列结构，通过对接收信号的协方差矩阵进行向量化，得到原始阵列的差分共阵，然后基于差分共阵进行声成像，可在差分域获得具有更高自由度的均匀矩形阵列，从而可用少量的麦克风获得高分辨的声成像。数值仿真实验表明，在麦克风数量相同的情况下，基于平面嵌套阵列差分域的声成像定位算法比已有典型平面阵列进行直接定位的声成像算法具有更高的分辨率。声成像算法具有更高的分辨率。声成像算法具有更高的分辨率。

【技术实现步骤摘要】
一种差分域的平面麦克风阵列的高分辨率成像方法、装置及存储介质


[0001]本申请属于声成像定位
，具体涉及平面麦克风阵列的高分辨率成像方法。

技术介绍

[0002]声源定位是指利用麦克风接收到的声音信号确定声源的位置，目前广泛应用于智能交通、机械设备异响、机器人等领域。基于麦克风阵列的声成像技术是声源定位的主要方法之一，指的是根据麦克风阵列采集到的多通道声压数据，通过信号处理算法，将声音信号在空间的分布转换成图像信号使得声源在空间的分布情况可视化，从而对声源位置进行快速定位。利用声成像进行声源定位可直观获得声源的位置，因此获得广泛应用。
[0003]麦克风阵列阵型一直是声成像领域的一个研究热点。麦克风阵型的设计主要是将麦克风排布在不同的位置来达到提高成像分辨率等目的，最初的研究几乎都是规则的几何阵列例如十字阵列、矩形阵列以及圆形阵等。但是使用规则的几何阵列进行声成像时会出现空间混叠现象从而出现干扰主瓣识别的栅瓣。为了解决栅瓣问题，Dougherty提出了不规则的单臂和多臂螺旋阵列。在单臂螺旋设计方面，阿基米德螺旋阵列运用螺旋公式，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种差分域的平面麦克风阵列的高分辨率成像方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1，利用多个麦克风构成典型平面稀疏阵列，对声信号进行采集，得到阵列接收信号，计算阵列接收信号的协方差矩阵；步骤2，对所述协方差矩阵进行向量化，得到差分共阵的单次快拍接收信号向量，所述差分共阵包含的部分阵元位置重叠；步骤3，对所述差分共阵中位置相同的阵元所对应的接收信号进行求均值处理，再按照坐标位置从小到大的顺序对差分共阵单快拍接收信号向量进行重排列，等效得到一个无重复阵元的差分共阵的单快拍接收信号向量；步骤4，将无重复阵元的差分共阵的单快拍接收信号作为波束形成的输入信号，利用波束形成算法完成所有方向的功率扫描，对目标声源进行声成像定位，获得声成像图。2.根据权利要求1所述的差分域的平面麦克风阵列的高分辨率成像方法，其特征在于，所述步骤1中计算阵列接收信号的协方差矩阵具体包括：假设原始阵列接收信号向量为x(t)，根据信号与噪声互不相关的假设，阵列接收信号的协方差矩阵可表示为其中为信号的协方差矩阵，为第i个信号的功率，为噪声的功率，A为阵列流型矩阵，为阵列导向矢量。3.根据权利要求1所述的差分域的平面麦克风阵列的高分辨率成像方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：对接收信号的协方差矩阵向量化，得一新的虚拟阵列的单次快拍观测模型：其中e
i
是除第i个位置为1其余位置全为零的列向量，
⊙
和分别表示KR积和克罗内克积，D为信源总数；z、A
*
⊙
A、p、分别对应该虚拟阵列的等效接收信号、阵列流形、信号源与噪声信号；根据虚拟阵列观测模型所得虚拟阵列导向矢量为进而得到该虚拟阵列阵元位置由集合给出，其中分别为第m和第n个阵元的位置向量，M为原始阵列的阵元数；得到的集合L
d
即是原始阵列的差分共阵；式(2)所对应差分共阵的观测向量包含阵元位置重复的元素。4.根据权利要求1所述的差分域的平面麦克风阵列的高分辨率成像方法，其特征在于，
所述步骤3具体包括：将式(2)中相同阵元位置所对应的接收信号进行求均值处理，并按差分阵阵元位置从小到大依次排列，去除冗余，等效接收信号为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李双，胡顺仁，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：