[實(shí)用新型]一種便攜式雙傳聲器聲源識(shí)別與定位裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520494718.0
• 申請(qǐng)日: 2015-07-10
• 公開（公告）號(hào): CN204795569U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許小偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04R3/00
• 分類號(hào): H04R3/00
• 代理公司: 長沙星耀專利事務(wù)所 43205
• 代理人: 許伯嚴(yán)

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種聲源識(shí)別與定位裝置，尤其涉及一種便攜式雙傳聲器聲源識(shí)別與定位裝置。

背景技術(shù)

在智能監(jiān)控和移動(dòng)機(jī)器人研究領(lǐng)域，聲源信號(hào)的分離與定位一直是研究的熱點(diǎn)，如何使機(jī)器人像人一樣僅僅利用兩個(gè)傳聲器完成聲源的識(shí)別與定位是研究的難點(diǎn)；在眾多談話聲和嘈雜環(huán)境下，聲源識(shí)別與定位技術(shù)可以聚焦于用戶所感興趣的目標(biāo)信號(hào)，抑制干擾噪聲，有助于混疊語音的分離；此外，設(shè)計(jì)精巧、高精度和方便攜帶的聲源定向裝置在醫(yī)療、搜救、軍事和國防等諸多領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

現(xiàn)有的聲源定向裝置所采用的傳聲器陣列陣元數(shù)目多、體積龐大，只有大型的車載聲源探測(cè)裝置，沒有小型便于攜帶的聲源探測(cè)裝置。專利CN101910807A使用具備擋板的聲源識(shí)別測(cè)定裝置來取得所有方向聲源信息，并將隨時(shí)間的推移產(chǎn)生的方位角、仰角、聲壓、頻率頻率特性等聯(lián)系起來，更加高精度地確定聲源，但傳聲器陣列體積龐大，數(shù)據(jù)運(yùn)算量大，不適合實(shí)時(shí)處理，專利CN104049235A公開了一種聲源定向裝置，傳聲器陣列包括四個(gè)陣元，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需多次調(diào)整確定目標(biāo)方位，專利CN101957442B采用四元正四面體結(jié)構(gòu)的麥克風(fēng)陣列，四個(gè)麥克風(fēng)分別位于該正四面體結(jié)構(gòu)的四個(gè)頂點(diǎn)，所占空間較大，不方便運(yùn)輸與攜帶，專利CN103219012A利用雙麥克風(fēng)降噪，增強(qiáng)語音，但并沒有給出聲源的方位信息。

實(shí)用新型內(nèi)容

(1)要解決的技術(shù)問題

本實(shí)用新型為了克服現(xiàn)有聲源識(shí)別與定位裝置體積大，不便運(yùn)輸和攜帶的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，便于攜帶，顯示結(jié)果更直觀的便攜式雙傳聲器聲源識(shí)別與定位裝置。

(2)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了這樣一種便攜式雙傳聲器聲源識(shí)別與定位裝置，包括傳聲器A、傳聲器B、前置放大器A、前置放大器B、支架、信號(hào)采集模塊、聲源識(shí)別與定位模塊、存儲(chǔ)模塊、顯示器；所述的傳聲器A連接在前置放大器A上，所述的傳聲器B連接在前置放大器B上，所述的傳聲器A、傳聲器B連接在支架上，呈H型布置，所述的前置放大器A、前置放大器B連接到信號(hào)采集模塊，所述的信號(hào)采集模塊、存儲(chǔ)模塊、顯示器連接到聲源識(shí)別與定位模塊上,傳聲器A和傳聲器B外圍均包裹有電子恒溫器。

優(yōu)選地，所述傳聲器A通過螺紋與前置放大器A連接,傳聲器B通過螺紋與前置放大器B連接。

優(yōu)選地，所述傳聲器A和所述傳聲器B的指向性為全向型。

優(yōu)選地，所述支架為“Н”型，其中兩條為圓形凹槽，所述傳聲器A和所述傳聲器B分別嵌入支架兩側(cè)，保持平行布置。

優(yōu)選地，所述“Н”型支架中間橫邊長5厘米。

優(yōu)選地，所述前置放大器A和所述前置放大器B為內(nèi)置式。

優(yōu)選地，所述顯示器為液晶顯示器。

優(yōu)選地，所述存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)由聲源識(shí)別與定位模塊所得到的所有聲源，所述顯示器通過極坐標(biāo)圖顯示所有聲源的幅值和相位。

工作原理：首先利用傳聲器A和傳聲器B分別采集聲源信號(hào)，并將聲信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；然后通過前置放大器A和前置放大器B，分別對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大后傳輸至信號(hào)采集模塊；信號(hào)采集模塊將兩路聲信號(hào)進(jìn)行濾波、模/數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化后的兩路數(shù)字信號(hào)傳輸至聲源識(shí)別與定位模塊；在聲源識(shí)別與定位模塊中，利用歸一化、一階差分、時(shí)頻劃分、獨(dú)立分量等算法進(jìn)行聲源的識(shí)別與定位；最后液晶顯示器中顯示聲源的位置幅值和相位信息。

在聲源識(shí)別與定位模塊中，利用歸一化、一階差分、時(shí)頻劃分、獨(dú)立分量等算法進(jìn)行聲源的識(shí)別與定位。其中基于獨(dú)立分量分析的方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，具體步驟如下：

分解階段：利用計(jì)算聽覺場(chǎng)景分析對(duì)兩路采集信號(hào)進(jìn)行分離，得到更獨(dú)立的兩個(gè)分離分量；

組織階段：將兩個(gè)分量由時(shí)域變換至?xí)r頻域，分解為基本的時(shí)頻單元，計(jì)算各時(shí)頻單元的時(shí)頻掩膜，根據(jù)時(shí)頻掩膜將具有相同特征的時(shí)頻單元組織在一起形成聲音片段；

合并階段：合并具有相似特征的聲音片段，由時(shí)頻域片段重構(gòu)時(shí)域波形，判斷該合成聲源是否來自同一聲源，如果是，則為最終分離分量；如果不是，則返回組織階段，繼續(xù)分離直至滿足條件為止；

定位階段：利用延時(shí)和相位差對(duì)聲源進(jìn)行定位，首先利用濾波器來對(duì)語音信號(hào)中噪音進(jìn)行預(yù)處理，然后對(duì)多路語音信號(hào)的時(shí)延進(jìn)行估計(jì)，最后構(gòu)建幾何關(guān)系來確定聲源的位置。

分解階段中計(jì)算聽覺場(chǎng)景分析方法采用信息極大化獨(dú)立分量分析算法或基于張量的聯(lián)合近似對(duì)角化算法與時(shí)頻掩膜相結(jié)合；