[發明專利]一種聲源定位系統及方法

有效

• 申請號: 202110660759.2
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113484825B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 李軒;孫先松
• 申請（專利權）人: 長江大學
• 主分類號: G01S5/20
• 分類號: G01S5/20
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 姜婷

1.一種聲源定位系統，其特征在于，包括：設置在不同位置的至少三個聲音傳感器、與至少三個所述聲音傳感器一一對應的至少三個信號轉換模塊、至少兩個時間差測量模塊以及數據處理模塊；

所述聲音傳感器用于從不同的位置采集聲源的聲音信號；

所述信號轉換模塊用于將所述聲音信號轉換為數字信號；

所述時間差測量模塊用于測量其中一個聲音傳感器與其他聲音傳感器采集的聲音信號的時延差；

所述數據處理模塊用于根據所述數字信號以及所述聲音信號的時延差對所述聲源進行定位；

所述至少三個所述聲音傳感器包括第一聲音傳感器、第二聲音傳感器以及第三聲音傳感器，對于一個二維坐標系，所述第二聲音傳感器設置在所述二維坐標系的原點，所述第一聲音傳感器設置在橫軸的負半軸，所述第三聲音傳感器設置在橫軸的正半軸，且所述第一聲音傳感器和所述第三聲音傳感器與所述第二聲音傳感器之間的距離相等；

所述時間差測量模塊包括第一時間差測量模塊和第二時間差測量模塊；

所述第一時間差測量模塊分別連接所述第一聲音傳感器和所述第三聲音傳感器，用于測量所述第一聲音傳感器和所述第三聲音傳感器采集的聲音信號的第一時延差；

所述第二時間差測量模塊分別連接所述第二聲音傳感器和所述第三聲音傳感器，用于測量所述第二聲音傳感器和所述第三聲音傳感器采集的聲音信號的第二時延差；

所述信號轉換模塊包括第一信號轉換模塊、第二信號轉換模塊以及第三信號轉換模塊；

所述第一信號轉換模塊連接于所述第一聲音傳感器，用于將所述第一聲音傳感器采集的聲音信號轉換為第一數字信號；

所述第二信號轉換模塊連接于所述第二聲音傳感器，用于將所述第二聲音傳感器采集的聲音信號轉換為第二數字信號；

所述第三信號轉換模塊連接于所述第三聲音傳感器，用于將所述第三聲音傳感器采集的聲音信號轉換為第三數字信號；

所述數據處理模塊包括象限確定單元、偏角確定單元、距離確定單元以及聲源坐標確定單元；

所述象限確定單元分別連接于所述第一信號轉換模塊、第二信號轉換模塊以及第三信號轉換模塊，用于獲取所述第一數字信號的第一電壓值、所述第二數字信號的第二電壓值和所述第三數字信號的電壓值，并根據所述第一電壓值、所述第二電壓值和所述第三數字信號的電壓值確定所述聲源在所述二維坐標系中的象限；

所述偏角確定單元連接于所述第一時間差測量模塊，用于獲取所述第一時延差，并根據所述第一時延差確定所述聲源相對于所述橫軸的偏角；

所述距離確定單元連接于所述第二時間差測量模塊，用于獲取所述第二時延差，并根據所述第二時延差確定所述聲源與所述二維坐標系的原點之間的距離；

所述聲源坐標單元用于根據所述象限、所述偏角以及所述聲源與所述二維坐標系的原點之間的距離確定所述聲源在所述二維坐標系中的坐標值；

當所述聲源位于所述二維坐標系的第二象限或第三象限時，所述聲源的橫坐標為：

式中，為當所述聲源位于所述二維坐標系的第二象限或第三象限時，所述聲源的橫坐標；/為所述第一聲源傳感器與所述第二聲源傳感器之間的距離；/為聲速；/為所述第二時延差，/為所述偏角。

2.根據權利要求1所述的聲源定位系統，其特征在于，當所述聲源位于所述二維坐標系的第一象限或第四象限時，所述聲源的橫坐標為：

式中，為當所述聲源位于所述二維坐標系的第一象限或第四象限時，所述聲源的橫坐標；/為所述第一聲源傳感器與所述第二聲源傳感器之間的距離；/為聲速；/為所述第二時延差，/為所述偏角。

3.根據權利要求1或2所述的聲源定位系統，其特征在于，所述聲源的縱坐標為：

式中，為所述聲源的縱坐標；/為所述聲源的橫坐標；/為所述第一時延差。

4.根據權利要求1所述的聲源定位系統，其特征在于，所述聲源定位系統還包括：與至少三個所述聲音傳感器一一對應的至少三個程控放大模塊以及至少三個程控濾波模塊；

所述程控放大模塊用于放大所述聲音信號；

所述程控濾波模塊用于對放大后的所述聲音信號進行濾波。

5.一種聲源定位方法，應用于權利要求1-4任一項所述的聲源定位系統，其特征在于，包括：

通過設置在不同位置的至少三個聲音傳感器從不同的位置采集聲源的聲音信號；

通過信號轉換模塊將所述聲音信號轉換為數字信號；

通過時間差測量模塊測量其中一個聲音傳感器與其他聲音傳感器采集的聲音信號的時延差；

通過數據處理模塊根據所述數字信號以及所述聲音信號的時延差對所述聲源進行定位。