[發明專利]一種基于到達角度和聲音強度匹配的聲源定位方法及系統

在審

• 申請號: 202110633359.2
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113376578A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 李新;李征宇;趙宇迪;施侃
• 申請（專利權）人: 上海數川數據科技有限公司
• 主分類號: G01S5/22
• 分類號: G01S5/22
• 代理公司: 宿遷市永泰睿博知識產權代理事務所(普通合伙) 32264
• 代理人: 劉慧

1.一種基于到達角度和聲音強度匹配的聲源定位方法，其特征在于：其方法包括如下步驟：

S1：聲音傳感器通過內置麥克風陣列對周邊聲源信號進行采集，輸出在二維空間各個方向角度上的聲音信號強度向量（簡稱聲強向量）序列；

S2：聲音傳感器通過內置無線網絡發送單元將麥克風陣列采集到的聲強向量序列實時發送到計算平臺；

S3：計算平臺對接收到的聲源信號信息進行存儲，根據已知的聲音傳感器的位置坐標，結合接收到的聲音傳感器設備ID、聲強向量序列、接收時刻時間戳信息，執行聲源定位算法，對聲源進行識別并計算出聲源的位置坐標，計算結果可實時輸出到顯示界面展示，或者通過數據通信接口對外輸出。

2.根據權利要求1所述的一種基于到達角度和聲音強度匹配的聲源定位方法，其特征在于：所述步驟S2中，聲音傳感器分別將探測到的聲強向量，連同自身設備ID組成數據包發往計算平臺。

3.根據權利要求1所述的一種基于到達角度和聲音強度匹配的聲源定位方法，其特征在于：所述步驟S2中，對于收自聲音傳感器的數據包，計算平臺分別對其進行解析，提取出聲強向量、聲音傳感器標識和時間戳。

4.根據權利要求1所述的一種基于到達角度和聲音強度匹配的聲源定位方法，其特征在于：所述步驟S2中，計算平臺程序持續掃描各個聲音傳感器的消息緩存隊列，執行聲源定位算法，輸出定位結果。

5.根據權利要求1所述的一種基于到達角度和聲音強度匹配的聲源定位方法，其特征在于：所述步驟S3中，定位算法掃描所有消息緩存隊列中的每條聲強向量記錄，提取每條聲強向量中聲強數字的最大值進行比較，獲得聲強數字最大的聲強向量記錄，將該條記錄從消息隊列中取出，作為本次聲源定位的基準向量記錄，該緩存隊列對應的聲音傳感器稱為本次定位過程的基準傳感器。

6.根據權利要求1所述的一種基于到達角度和聲音強度匹配的聲源定位方法，其特征在于：所述步驟S3中，定位算法逐條掃描其它聲音傳感器消息緩存隊列，從中取出聲強向量，獲得該聲強向量相對于基準傳感器方向的夾角。

7.根據權利要求1所述的一種基于到達角度和聲音強度匹配的聲源定位方法，其特征在于：所述步驟S3中，對有效聲源進行匹配識別，利用聲音在空氣中傳播的衰減特征模型，對得到的定位坐標進行進一步的檢驗。

8.根據權利要求1所述的一種基于到達角度和聲音強度匹配的聲源定位方法，其特征在于：所述步驟S3中，定位算法完成對所有聲音傳感器消息隊列的掃描和處理后，刪除對應的聲源記錄，開始對位置估算隊列進行處理，以確定聲源的最終位置坐標。

9.一種基于到達角度和聲音強度匹配的聲源定位系統，其特征在于：所述聲源定位系統包括聲音傳感器和計算平臺，所述聲音傳感器由麥克風陣列及無線通信單元組成，所述聲音傳感器負責收集麥克風陣列在各個方向上采集到的聲音信號強度數據，并將收集到的數據通過無線通信單元實時上報給計算平臺，所述計算平臺接收來自多個聲音傳感器上報的聲音信號強度數據，執行聲源定位算法，得出聲源位置信息。

10.根據權利要求9所述的一種基于到達角度和聲音強度匹配的聲源定位系統，其特征在于：所述麥克風陣列是由6個麥克風組成的直徑為9厘米的圓盤型小型陣列，6個麥克風均勻分布在圓盤周圍，對不同方向的聲源信號進行采集。