【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及声音采集，特别涉及一种基于通信感知一体化设备的声音采集方法。
技术介绍
1、声音信号在我们的日常生活中扮演着重要的角色，在社交和商业通信中越来越流行，并且在军事领域的隐私保护、人机交互等应用中发挥着巨大作用。
2、虽然，在万物互联的当下出现了丰富多彩的声音采集技术手段，但这些手段都存在或多或少的缺陷。如传统的麦克风存在作用距离近、响应带宽窄、抗干扰能力差等问题，而且当使用场景中存在多个声源或者使用场景在较大范围空间内时，无法对目标声源进行高质量采集；喉部麦克风和骨传导麦克风需要直接与音源进行接触，因此无法在远距离的情况下使用；视觉麦克风以及多普勒测振仪(ldv)这类光学麦克风对周围环境的光照要求很高，难以保护用户的隐私，而且设备价格昂贵。
3、综上所述，现阶段的声音采集方案无法满足大范围、多音源复杂场景下的声音信号采集。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于通信感知一体化设备的声音采集方法，可以在正常通信的同时，对不同距离、不同角度以及多音源复杂环境下的音源信息进行高质量采集。
2、为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种基于通信感知一体化设备的声音采集方法，包括：
4、通信感知一体化设备b接收多条路径上的fscm信号；
5、所述多条路径上的fscm信号，是指由通信感知一体化设备a对通信数据进行频移chirp调制生成和发射出去，经视距路径和非视距路径而被
6、通信感知一体化设备b，根据发射端的参考信号和接收到的前导信号，对各条非视距路径上的物体进行定位；
7、通信感知一体化设备b，对从各条非视距路径反射的fscm信号进行慢时间采样和快速傅里叶变换得到相位变化，然后利用相位变化得到振动位移，再根据振动位移的峰度区分干扰物体与声源目标；由于声音是由振动产生的，物体振动的频率等于物体振动发出的声波的频率，物体振动的振幅决定了物体振动发出的声波的大小；因此，可以将连续时间内测量得到的振动位移变化视为该时间段内采集到的声音信息；
8、通信感知一体化设备b，对采集到的声音信号进行多域联合降噪；并对从视距路径接收的fscm信号进行解复用和解调，得到通信符号。
9、进一步的，所述载荷信号，通过在chirp信号的基础上嵌入通信符号得到，表达式给出为：
10、
11、其中，st(t)为，a为通信符号，为嵌入通信符号a所产生的载波频率偏移量，为嵌入通信符号a所产生的折叠时间分界线，将信号分为上式两个部分，sf是扩频因子，b为信号的带宽，t为信号的时间长度，即每个通信符号的调制位数。
12、进一步的，所述对各条非视距路径上的物体进行定位，包括确定各物体相对于通信感知一体化设备b的距离和方位角。
13、进一步的，通信感知一体化设备b，对各物体相对于通信感知一体化设备b的距离确定方法为：
14、步骤a1，设每个目标物体对通信感知一体化设备a发射的fscm信号反射到通信感知一体化设备b，构成一条非视距路径；
15、步骤a2，生成参考信号s(t)，将其与接收到的前导信号r(t)共轭相乘得到信道的频率响应；
16、步骤a3，以采样时间tl/l对信道的频率响应进行采样，形成二维时频响应；
17、步骤a4，将二维时频响应进行辛傅里叶变换，得到信道的时延多普勒域响应h(δτ,v)，在时延多普勒域上计算最值得到第p条路径的相对时延以及径向多普勒信息(δτ,v)p：
18、(δτ,v)p＝argmax(|h(δτ,v)|)
19、其中，δτ、v分别表示相对时延和径向多普勒；
20、步骤a5，根据已知的视距路径长度s计算视距路径时延进而计算各条非视距路径的路径时延为得到各条非视距路径的路径长度其中δτp、lp分别表示第p条非视距路径的相对时延、实际时延和路径长度；
21、步骤a6，根据通信感知一体化设备b、目标物体、通信感知一体化设备a形成的三角几何关系，得到反射物体相对于通信感知一体化设备b的距离l为：
22、
23、其中，θ为目标物体相对于通信感知一体化设备b的方位角，即通信感知一体化设备b分别至目标物体、通信感知一体化设备a所形成两条直线的夹角。
24、进一步的，各物体相对于通信感知一体化设备b的方位角确定方法为：
25、设通信感知一体化设备b的均匀线性天线中每相邻两个天线的间距d，天线数量为m，反射fscm信号的物体数量为p，第p个反射物体的方位角为θp，p<m；
26、基于相邻两个接收天线之间接收的反射信号存在固定的时间差将第m个天线在t时刻最终接收到的第p个物体的反射信号ump(t)表示为：
27、
28、将第m个接收天线上接收到的所有反射信号xm(t)表示为：
29、
30、将所有m个接收天线的反射信号表示为如下矢量形式：
31、
32、将上式表示为矩阵形式：
33、x(t)＝au(t)+n(t)
34、其中n(t)＝[n1(t) n2(t) … nm(t)]h是噪声信号的矢量形式，u(t)为入射信号矢量形式，即所有p个物体的反射信号的矢量形式；a为方向矩阵，表示为
35、a＝[a(θ1) a(θ2) ... a(θp)]
36、接收信号的协方差矩阵rp写作:
37、
38、式中为第p个反射信号的功率，为噪声信号的功率，i为m×m的单位矩阵；
39、对协方差矩阵rp进行l次采样得到样本协方差矩阵rx为:
40、
41、将样本协方差矩阵rx进行特征值分解，得到m个降序排列的特征值η1≥η2≥…≥ηm；前p个特征值对应入射信号，后m-p个信号对应噪声信号分量；假设噪声为常量，则协方差矩阵分解为：
42、
43、式中，∧p是由前p个特征值η1、η2、…、ηp构成的对角矩阵，up是信号特征向量构成的向量矩阵，∧n为由后(m-p)个特征值ηp+1、ηp+2、…、ηm构成的对角矩阵，un为噪声对应的特征向量矩阵；
44、上式进一步改写成：
45、
46、其中v是任意整数，且小于1，当v接近无穷大时，上式收敛到噪声子空间；基于此，得到：
47、
48、由上式得到：对于任意目标物体，当入射角度θ→θm时，因此，获得反射物体的空间谱函数pm-capon(θ)：
49、
50、其中，a(θ)表示来自θ方向的方向向量，[]h表示转置；当θ→θm时，空间谱函数会在目标物体处形成极大值，故取空间谱函数峰值对应的角本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于通信感知一体化设备的声音采集方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于通信感知一体化设备的声音采集方法，其特征在于，所述载荷信号，通过在chirp信号的基础上嵌入通信符号得到，表达式给出为：
3.根据权利要求1所述的基于通信感知一体化设备的声音采集方法，其特征在于，所述对各条非视距路径上的物体进行定位，包括确定各物体相对于通信感知一体化设备B的距离和方位角。
4.根据权利要求3所述的基于通信感知一体化设备的声音采集方法，其特征在于，通信感知一体化设备B，对各物体相对于通信感知一体化设备B的距离确定方法为：
5.根据权利要求3所述的基于通信感知一体化设备的声音采集方法，其特征在于，各物体相对于通信感知一体化设备B的方位角确定方法为：
6.根据权利要求1所述的基于通信感知一体化设备的声音采集方法，其特征在于，所述利用相位变化得到振动位移，计算公式如下：
7.根据权利要求1所述的基于通信感知一体化设备的声音采集方法，其特征在于，振动位移的峰度计算公式如下：
8.根据权利要求1所述
9.根据权利要求1所述的基于通信感知一体化设备的声音采集方法，其特征在于，所述对从视距路径接收的FSCM信号进行解复用和解调，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于通信感知一体化设备的声音采集方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于通信感知一体化设备的声音采集方法，其特征在于，所述载荷信号，通过在chirp信号的基础上嵌入通信符号得到，表达式给出为：
3.根据权利要求1所述的基于通信感知一体化设备的声音采集方法，其特征在于，所述对各条非视距路径上的物体进行定位，包括确定各物体相对于通信感知一体化设备b的距离和方位角。
4.根据权利要求3所述的基于通信感知一体化设备的声音采集方法，其特征在于，通信感知一体化设备b，对各物体相对于通信感知一体化设备b的距离确定方法为：
5.根据权利要求3所述的基于通信感知...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。