[發明專利]一種基于雙麥克風系統檢測和定位無聲語音指令的方法

有效

• 申請號: 202011004171.3
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112216304B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 張國明;徐文淵;冀曉宇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G10L25/51
• 分類號: G10L25/51;G10L25/03;H04S1/00;H04S7/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

1.一種基于雙麥克風系統檢測和定位無聲語音指令的方法，其特征在于包括如下步驟：

1)通過雙麥克風系統采集左右聲道的聲音信號；

2)信號預處理

通過端點檢測算法將采集到的信號中的靜音片段切除；然后對兩個聲道的語音信號進行歸一化處理；

3)特征提取

在特征提取之前，將左右聲道進行相減得到一個新的差分信號s₁-s₂，并對該信號進行特征參數提取；

4)機器學習模型訓練

在訓練階段，使用正負樣本對二分類機器學習模型進行訓練，訓練階段模型輸入為正負樣本標簽和樣本的特征參數，得到用于檢測無聲語音指令的機器學習模型；

5)攻擊檢測

待檢測的語音信號在經過步驟1)～3)以后，輸入到訓練好的二分類機器學習模型中進行檢測；如果檢測結果為正常語音指令，繼續檢測下一時刻的語音指令；如果檢測到攻擊指令，則開始對該攻擊進行定位；

6)攻擊者定位

利用TDoA算法和左右聲道的信號延遲Δt，得到距離差Δd：

Δd＝cΔt (3)

其中，c為聲速；

由于攻擊者到兩個麥克風的距離差為Δd，進而可以知道攻擊者的位置位于以兩個麥克風的位置為焦點的雙曲線上，該雙曲線的方程為：

其中l為手機上兩個麥克風間的距離；

然后通過對左右聲道的信號強度進行對比，得出攻擊者位于信號強度較強側的雙曲線上。

2.根據權利要求1所述的基于雙麥克風系統檢測和定位無聲語音指令的方法，其特征在于，步驟2)歸一化處理具體為：

s₁,s₂分別代表左右聲道時域信號，i表示第i個采樣點，歸一化以后，將時域語音信號切分成等時長的聲音片段。

3.根據權利要求1所述的基于雙麥克風系統檢測和定位無聲語音指令的方法，其特征在于，步驟3)所述的特征參數包括：過零率、短時能量、能量熵、頻譜中心、頻譜延展度、譜熵、頻譜通量、頻譜滾降點和梅爾頻率倒譜系數。

4.根據權利要求1所述的基于雙麥克風系統檢測和定位無聲語音指令的方法，其特征在于，步驟4)中，將攻擊者的位置近似為位于所述雙曲線的漸近線上；漸近線的方程為：

l為手機上兩個麥克風間的距離；

由于攻擊者位于左右聲道信號強度較強側，通過對左右聲道的信號強度進行對比，得出攻擊者位于哪一側，并結合漸近線的方向角定位攻擊者。