[发明专利]一种基于声电磁互调的室内物体回波特征处理方法与系统

说明书

本申请提出了一种基于声电磁互调的室内物体回波特征处理方法，包括：S1、基于声电磁互调机理使不同物体反射不同程度的幅度调制和相位调制的声调制电磁波信号；S2、提取所述声调制电磁波信号的微多普勒特征与幅度特征，并对对应所述物体的材质进行初步判断识别；S3、利用特征处理算法融合上述的初步判断识别结果，建立关于不同所述物体的材质特征样本库；S4、将所述材质特征样本库导入机器学习模型中进行分类训练，从而实现对不同所述物体的材质属性的识别与标记。本申请利用声调制边带信号的幅度来进行特征处理，设计出可靠的基于声电磁互调的室内物体回波特征处理算法，达到室内物体关键属性的识别与标记，提高了目标物体判决的准确性。

技术领域

本申请涉及目标探测的技术领域，具体涉及一种基于声电磁互调的室内物体回波特征处理方法与系统。

背景技术

传统的穿墙探测(TWS)技术由于无法有效地产生显著回波特征，其主要探测目标为障碍物后处于静止状态的人，即通过探测人体生理活动引起的各种微动来判断有无生命现象，通过微动进行回波特征标记。呼吸和心跳是检测生命体征信号的重要指标，但是对于无法产生类似于心跳、呼吸等自振动现象的静止物体，穿墙探测(TWS)技术无法得到显著回波特征完成室内物体的探测，因此如何有效地使室内物体产生自振动现象，辅助灾害救援等行动顺利开展，成为探测领域的研究热点。

声波激励是一种能够有效使物体产生自振动现象的方法，与呼吸心跳的微弱信号不同，声波激励可以有效让物体产生一定幅度的振动与声散射。此时使用电磁波信号对目标进行探测，其散射的电磁信号就会产生相位调制，这种散射效应促使了一种混合声电磁传感技术的发展。然而，由于声电磁散射效应产生相对于发射电磁信号极为接近的调制边带，且对于声源激发物体产生的散射电磁场缺少数学建模，因此其产生的特征在处理上存在困难。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术缺陷，本申请提出了一种基于声电磁互调的室内物体回波特征处理方法与系统。

根据本申请的第一方面，提出了一种基于声电磁互调的室内物体回波特征处理方法，包括：

S1、基于声电磁互调机理使不同物体反射不同程度的幅度调制和相位调制的声调制电磁波信号；

S2、提取所述声调制电磁波信号的微多普勒特征与幅度特征，并对对应所述物体的材质进行初步判断识别；

S3、利用特征处理算法融合基于所述微多普勒特征与所述幅度特征的初步判断识别结果，建立关于不同所述物体的材质特征样本库；以及

S4、将所述材质特征样本库导入机器学习模型中进行分类训练，从而实现对不同所述物体的材质属性的识别与标记。

优选的，所述微多普勒特征表现为所述声调制电磁波信号的瞬时特性，所述微多普勒特征具体包括瞬时幅度、瞬时频率和瞬时相位。

优选的，所述瞬时幅度的表达式具体为：

所述瞬时频率的表达式具体为：

所述瞬时相位的表达式具体为：

其中，s(t)是所述声调制电磁波信号，是所述声调制电磁波信号的希尔伯特变换。

优选的，在所述步骤S2中，提取所述声调制电磁波信号的第n阶声调制边带信号的所述幅度特征，所述幅度特征的表达式具体为：

其中，pn是声源的第n次谐波的幅度，kRF是自由空间中电磁波波数，kA是周期性的声压pA(t)的波数，εr是介质的相对介电常数，ρ0是介质的密度，cA是在介质中的声速，λA是目标材料中声的波长，λRF是自由空间中电磁波的波长。