[實用新型]一種帶有指向性麥克風的聲源定位裝置

有效

• 申請號: 201922087984.2
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN211318725U
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 王晗
• 申請（專利權）人: 南京愔宜智能科技有限公司
• 主分類號: G01S5/20
• 分類號: G01S5/20
• 代理公司: 上海思牛達專利代理事務所(特殊普通合伙) 31355
• 代理人: 丁劍

本實用新型公開了一種帶有指向性麥克風的聲源定位裝置，包括第一、第二麥克風微陣列，第一、第二麥克風微陣列相同且均包括第一、第二心形指向性麥克風以及AD模塊，第一、第二心形指向性麥克風分別與所述AD模塊相連接；第一心形指向性麥克風、第二心形指向性麥克風在同一直線上，第一心形指向性麥克風、第二心形指向性麥克風的端射方向相反且均垂直于所述第一心形指向性麥克風、第二心形指向性麥克風所在直線。本實用新型采用心形指向性麥克風的微陣列，每個麥克風微陣列可以僅僅使用兩個麥克風，利用麥克風本身指向性獲取精確波達方向，而以兩個心形指向性麥克風微陣列組成的裝置，則可以以更少的麥克風數量精確估計聲源位置。

技術領域

本實用新型涉及技術領域，尤其涉及一種帶有指向性麥克風的聲源定位裝置。

背景技術

在人機交互應用場景中，語音作為一種方便快捷的交互方式，受到研究人員的重視。總體而言，語音交互技術可以分為語音前端技術和語音后端技術兩個大類。其中，語音后端技術主要包括語音識別，聲紋識別，自然語言處理等多項技術。而語音前端技術則主要用于采集語音信號和提升語音信噪比等。

現有的語音前端技術主要有回聲消除，波達方向估計，波束形成，盲源分離，降噪，語音增強等等。其中，說話人(聲源)的位置估計是一項非常重要的工作。只有在準確判斷說話人(聲源)位置，進而才能進行較為準確的波束形成，實現較好的空域濾波，為降噪和語音增強提供先驗信息。

當前語音前端技術方案在傳感器層面以麥克風陣列為主要形式，而在計算模塊方面，以ARM架構搭載linux或安卓系統的MCU為主。而麥克風陣列主要以全指向性麥克風微陣列為主。

當前聲源定位技術的一種實現方法是使用多個麥克風微陣列，每個微陣列通過波達方向估計計算出波達方向角，而后通過擬合各個微陣列的波達方向估計出聲源位置。

而波達方向估計則是語音前端一項非常重要的技術。通過基于時延估計，最小二乘法，特征值計算等方法估計出波達方向或者特征矩陣，進而為后續的波束形成，聲源位置估計等算法提供先驗信息。

常規的波達方向估計技術主要依托全指向麥克風陣列。對于線陣，例如兩麥微陣列，由于全指向麥克風線陣列對于其所在直線指向性完全呈軸對稱，故而對于軸對稱方向無法進行分辨。采用環陣或其他陣型雖然可以有效解決上述問題，但又不得不增大麥克風數量，麥陣需要至少三個全指向麥克風才能實現最小的環陣，相對于兩麥的微陣列，會增大功耗，傳感器數量，計算復雜度等等，最終增大實現成本。因此需要提供一種新的微陣列形式來有效解決上述問題。

實用新型內容

基于背景技術存在的技術問題，本實用新型提出了一種帶有指向性麥克風的聲源定位裝置，采用兩個帶有指向性麥克風的麥克風微陣列和信號處理單元，每個帶有指向性麥克風的微陣列由兩個心形指向性麥克風構成，用以采集外界聲波模擬信號，信號處理單元可以計算出聲源位置。

本實用新型采用的技術方案是：

一種帶有指向性麥克風的聲源定位裝置，其特征在于，包括第一麥克風微陣列、第二麥克風微陣列，所述第一麥克風微陣列、第二麥克風微陣列相同且均包括第一心形指向性麥克風、第二心形指向性麥克風以及AD模塊，所述第一心形指向性麥克風、第二心形指向性麥克風分別與所述AD模塊相連接；所述第一心形指向性麥克風、第二心形指向性麥克風在同一直線上，所述第一心形指向性麥克風、第二心形指向性麥克風的端射方向相反且均垂直于所述第一心形指向性麥克風、第二心形指向性麥克風所在直線。

進一步地，所述的一種帶有指向性麥克風的聲源定位裝置，其特征在于，所述第一心形指向性麥克風、第二心形指向性麥克風之間的距離小于10cm。

進一步地，所述的一種帶有指向性麥克風的聲源定位裝置，其特征在于，所述第一麥克風微陣列、第二麥克風微陣列的幾何中心間距大于50cm。