[發明專利]一種智能噪聲識別的巡邏避障小車

在審

• 申請號: 202110424751.6
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113110461A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 李開源;鄒嫣嫣;屠金萍
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 劉秋芳;張宇

1.一種智能噪聲識別的巡邏避障小車，其特征在于，包括：小車車體部件、電控部件和外部配件；

所述小車車體部件包括小車運動模塊和電源模塊；所述電控部件包括直流電機驅動模塊、核心控制器模塊和電控電源模塊；所述外部配件包括麥克風陣列模塊、位姿獲取模塊、語音識別模塊、超聲波模塊、無線通信模塊及終端控制模塊；

所述小車運動模塊用于控制小車的運動軌跡和方向；所述電源模塊用于向所述直流電機驅動模塊供電，所述直流電機驅動模塊采用導線連接小車運動模塊中的電機，所述核心控制器模塊連接所述麥克風陣列模塊、所述位姿獲取模塊、所述語音識別模塊、所述超聲波模塊和所述直流電機驅動模塊，所述核心控制器模塊和所述終端控制模塊通過所述無線通信模塊連接，所述麥克風陣列模塊采集環境中的音頻信號，由所述核心控制器模塊對所述音頻信號進行處理，所述位姿獲取模塊獲取小車姿態，并發送控制信號控制小車運動，所述語音識別模塊進行判斷工作人員發出的運動指令，實現小車對指定管道區間進行噪聲識別巡邏的功能，所述超聲波模塊檢測小車運動過程中前方有無障礙物，實現小車自主避障功能，所述電控電源模塊用于向所述核心控制器模塊供電，所述終端控制模塊用于接收小車發送的檢測信息。

2.根據權利要求1所述的巡邏避障小車，其特征在于，所述小車運動模塊包括小車底盤、四個車輪和四個電機，車輪和電機分別位于小車底盤的四個方向，每個車輪分別連接相應的電機，各電機與所述直流電機驅動模塊通過電性連接，組成全輪驅動的小車運動模塊。

3.根據權利要求2所述的巡邏避障小車，其特征在于，所述電源模塊安裝在小車底部，所用的電源為7.2V、2A/h的可充電鎳鎘蓄電池，對所述直流電機驅動模塊進行供電。

4.根據權利要求1至3任意一項所述的巡邏避障小車，其特征在于，所述麥克風陣列模塊用于采集現場環境的實時音頻信號，并對實時音頻信號進行濾波處理，獲得高質量的同步多路音頻輸出，在得到同步多路音頻后，由所述核心控制器模塊采用DS波束形成對多路音頻進行合成，并提取合成后的管道泄漏音頻的特征，同時，由所述核心控制器模塊利用到達時間差定位算法TDOA計算管道泄漏音頻到達不同位置的麥克風傳感器時間差，根據時間差定位聲源位置，識別出泄漏聲源的具體方向；所述位姿獲取模塊獲取泄露聲源的具體方向，并控制小車向泄露聲源的方向轉動行進，從而實現對管道泄漏位置的定位與檢測。

5.根據權利要求4所述的巡邏避障小車，其特征在于，所述麥克風陣列模塊包括4個MEMS麥克風，且4個MEMS麥克風均勻分布于設備周圍的同等空間，以4個MEMS麥克風構建的矩形中心為原點O建立三維空間坐標系，設聲源點為P，P的空間位置為(x,y,z)，聲源點P到麥克風M₁的距離為r₁，聲源點P到坐標系原點O的距離為r，四個麥克風三維坐標點為M₁(a,a,0)、M₂(-a,a,0)、M₃(-a,-a,0)、M₄(a,-a,0)，其中θ、分別為聲源點到水平線的仰角和水平方位角，c為音頻傳播速度，T₁₂為聲源點到麥克風M₁與聲源點到麥克風M₂的時間差，T₁₃為聲源點到麥克風M₁與聲源點到麥克風M₃的時間差，T₁₄為聲源點到麥克風M₁與聲源點到麥克風M₄的時間差；

聲源點的坐標、方位角和仰角可表示為：

6.根據權利要求5所述的巡邏避障小車，其特征在于，所述小車前方左右兩邊分別設有一個超聲波模塊，超聲波模塊為URM37超聲波傳感器。

7.根據權利要求1所述的巡邏避障小車，其特征在于，所述位姿獲取模塊為MPU-6050模塊。

8.根據權利要求1所述的巡邏避障小車，其特征在于，所述直流電機驅動模塊為L298N電機驅動模塊。