[發明專利]一種基于麥克風陣列的聲源定位方法及裝置

有效

• 申請號: 201710106826.X
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN106872944B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 劉海燕;高興龍;李宏言;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 海爾優家智能科技（北京）有限公司
• 主分類號: G01S5/20
• 分類號: G01S5/20
• 代理公司: 工業和信息化部電子專利中心 11010
• 代理人: 吳永亮

1.一種基于麥克風陣列的聲源定位方法，其特征在于，包括：

預先在待檢測空間內構建長方體麥克風陣列；其中，所述長方體麥克風陣列包括至少一個由八元麥克風構成的長方體陣列塊；

在進行聲源定位時，確定聲源信號強度最大的目標麥克風所在的目標陣列塊；

獲取所述目標陣列塊中所述目標麥克風與相鄰麥克風、對角線麥克風之間的信號時延，并根據所述信號時延計算所述聲源的位置；

所述根據所述信號時延計算所述聲源的位置，具體包括：

利用三維空間定位方法，根據所述信號時延獲取所述聲源與所述目標麥克風之間的距離；其中，所述三維空間的三維坐標系以所述目標麥克風為原點，將所述相鄰麥克風所在的方向分別為X軸、Y軸以及Z軸；

利用空間三角形余弦定理和余弦公式，基于所述聲源與所述目標麥克風之間的距離計算所述聲源的空間坐標；

在確定聲源信號強度最大的目標麥克風所在的目標陣列塊時，具體包括：

以采樣頻率對各麥克風接收到的聲源信號進行采樣，預設時間內采樣點的平方和即為所述聲源信號強度；

確定所述聲源信號強度最大的目標麥克風，并根據預設陣列塊信息獲取所述目標麥克風所在的目標陣列塊；

若出現多個麥克風收集能量同為最大的情況，選其中任何一個麥克風作為目標麥克風。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述預先在待檢測空間內構建長方體麥克風陣列，具體包括：

當所述待檢測空間為規則形狀時，將所述待檢測空間等分為至少一個小空間；

將所述小空間等分為8個小塊，每個小塊的中心即為麥克風所在的位置。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取所述目標陣列塊中所述目標麥克風與相鄰麥克風、對角線麥克風之間的信號時延，并根據所述信號時延計算所述聲源的位置，具體包括：

當所述目標陣列塊包括多個陣列塊時，獲取每個陣列塊中的所述目標麥克風與相鄰麥克風、對角線麥克風之間的信號時延；

根據每個陣列塊中所述信號時延分別計算出一個聲源的位置；

獲取每個聲源的位置的平均值，所述平均值即為聲源的最終位置。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在獲取所述目標麥克風與所述相鄰麥克風、所述對角線麥克風的信號時延之前，所述方法還包括：

對所述相鄰麥克風、所述對角線麥克風采集的聲源離散信號進行加窗、時頻變換處理，獲取去噪的時域信號；

利用倒譜法對所述時域信號進行去混響處理，得到純語音時域信號，以基于所述純語音時域信號獲取所述信號時延。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述聲源與所述目標麥克風之間的距離的計算公式如下：

其中，c為聲速；t_i為聲源到相鄰麥克風i與聲源到原點的時間差；t₄為聲源到對角麥克風與聲源到原點的時間差；

所述聲源的空間坐標的計算公式如下：

其中，Lx為所述目標麥克風與X軸上相鄰麥克風的距離；Ly為所述目標麥克風與Y軸上相鄰麥克風的距離、Lz為所述目標麥克風與Z軸上相鄰麥克風的距離。