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    重庆时时彩的大小单双有规律么: 一种声源定位系统及方法.pdf

    关 键 词:
    一种 声源 定位 系统 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201611055421.X

    申请日:

    2016.11.25

    公开号:

    CN106772244A

    公开日:

    2017.05.31

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01S 5/18申请日:20161125|||公开
    IPC分类号: G01S5/18 主分类号: G01S5/18
    申请人: 北京明泰朗繁精密设备有限公司
    发明人: 杨贵强; 宝音扎布; 庞利祥
    地址: 101102 北京市通州区中关村科技园区通州园金桥科技产业基地环科中路17号22号楼B
    优先权:
    专利代理机构: 北京品源专利代理有限公司 11332 代理人: 孟金喆;胡彬
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201611055421.X

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.06.23|||2017.05.31

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种声源定位系统及方法,所述系统包括声音采集???,用于对系统周围的声音信号进行采集,并将采集到的声音信号发送给信息处理???;信息处理???,用于对所述声音信号基于预设算法进行处理,得到所述声音信号的声源位置信息,并将所述声源位置信息发送给所述声源信息输出???;声源信息输出???,用于将所述声源位置信息转换为电子执行设备能够识别的电子脉冲信号,并将所述电子脉冲信号发送给对应的电子执行设备,或者将所述声源位置信息转换为音频信号,并将所述音频信号发生给音频接收设备,实现了对系统周围的声源进行快速、精准定位,同时提高了声源定位系统的人机交互性能。

    权利要求书

    1.一种声源定位系统,其特征在于,包括:
    声音采集???,与信息处理??橄嗔?,用于对系统周围的声音信号进行采集,并将采集
    到的声音信号发送给所述信息处理???;
    信息处理???,与声源信息输出??橄嗔?,用于对所述声音采集??榉⑺屠吹纳粜?br />号基于预设算法进行处理,得到所述声音信号的声源位置信息,并将所述声源位置信息发
    送给所述声源信息输出???;
    声源信息输出???,与电子执行设备或者音频接收设备相连,用于将所述信息处理模
    块发送来的声源位置信息转换为电子执行设备能够识别的电子脉冲信号,并将所述电子脉
    冲信号发送给对应的电子执行设备,或者将所述声源位置信息转换为音频信号,并将所述
    音频信号发生给音频接收设备。
    2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述声音采集??榘ǎ?br />至少四个声音传感器和一个声音处理器,所述声音传感器用于采集系统周围的声音信
    号,所述声音处理器用于采集所述至少四个声音传感器感应到声音信号的感应时间差;
    对应地,所述声音采集??榫咛逵糜诮錾粜藕藕退龈杏κ奔洳罘⑺透鲂?br />息处理???。
    3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述声音处理器具体用于:
    通过物理中断计时的方法采集所述至少四个声音传感器感应到声音信号的感应时间
    差。
    4.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述信息处理??榫咛逵糜冢?br />通过如下公式计算声源的方位角,仰角和与参考点之间的距离:
    <mrow> <mi>t</mi> <mi>a</mi> <mi>n</mi> <mi>&theta;</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>d</mi> <mn>31</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>d</mi> <mn>42</mn> </msub> </mrow> <mrow> <msub> <mi>d</mi> <mn>31</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>d</mi> <mn>42</mn> </msub> </mrow> </mfrac> </mrow>

    <mrow> <mi>r</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>2</mn> <msup> <mi>H</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>d</mi> <mn>41</mn> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>d</mi> <mn>21</mn> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>d</mi> <mn>31</mn> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>d</mi> <mn>31</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>d</mi> <mn>41</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>d</mi> <mn>21</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> </mrow>
    d21=u*T21;d31=u*T31;d41=u*T41;d42=u*T42
    其中,θ是声源的方位角,是声源的仰角,r是声源与参考点之间的距离,第一声音传感
    器的坐标值为A1(L,L,0),第二声音传感器的坐标值为A2(-L,L,H),第三声音传感器的坐标
    值为A3(-L,-L,0),第四声音传感器的坐标值为A4(L,-L,H),u是声音的传播速度,T21是第二
    声音传感器与第一声音传感器测得声音信号的时间差,T31是第三声音传感器与第一声音传
    感器测得声音信号的时间差,T41是第四声音传感器与第一声音传感器测得声音信号的时间
    差;T42是第四声音传感器与第二声音传感器测得声音信号的时间差。
    5.根据权利要求2所述的系统,其特征在于:所述信息处理??榛褂糜冢?br />滤掉设定距离之内的声源位置信息。
    6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于:所述信息处理??榛褂糜冢?br />通过与预存声源类型信息进行比对,识别所述声音采集??椴杉降纳粜藕哦杂Φ?br />声源类型,并将所述声源类型发送给所述声源信息输出???。
    7.一种声源定位方法,其特征在于,应用权利要求1-6任一所述的定位系统,所述方法
    包括:
    通过声音传感器测得声音信号;
    通过声音处理器记录声音处理器采集到的各声音传感器感应到声音信号的感应时间
    差;
    通过信息处理??楦菟錾舸衅鞯陌沧拔恢米曛狄约八龈杏κ奔洳罴扑?br />所述声音信号对应的声源位置信息;
    通过声源信息输出??榻錾次恢眯畔⒆晃缱又葱猩璞改芄皇侗鸬牡缱勇?br />冲信号,并将所述电子脉冲信号发送给对应的电子执行设备,或者将所述声源位置信息转
    换为音频信号,并将所述音频信号发生给音频接收设备。
    8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述通过信息处理??楦菟錾舸?br />器的安装位置坐标值以及所述感应时间差计算所述声音信号对应的声源位置信息之后,还
    包括:
    通过信息处理??槁说羯瓒ň嗬胫诘纳次恢眯畔?;
    通过信息处理??槭侗鹚錾粜藕哦杂Φ纳蠢嘈?。
    9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述通过声音处理器记录声音处理器采集
    到的各声音传感器感应到声音信号的感应时间差包括:
    通过物理中断计时的方法采集各声音传感器感应到声音信号的感应时间差。
    10.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述通过信息处理??楦菟錾舸?br />感器的安装位置坐标值以及所述感应时间差计算所述声音信号对应的声源位置信息包括:
    通过如下公式计算声源的方位角,仰角和与参考点之间的距离:
    <mrow> <mi>t</mi> <mi>a</mi> <mi>n</mi> <mi>&theta;</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>d</mi> <mn>31</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>d</mi> <mn>42</mn> </msub> </mrow> <mrow> <msub> <mi>d</mi> <mn>31</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>d</mi> <mn>42</mn> </msub> </mrow> </mfrac> </mrow>

    <mrow> <mi>r</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>2</mn> <msup> <mi>H</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>d</mi> <mn>41</mn> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>d</mi> <mn>21</mn> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>d</mi> <mn>31</mn> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>d</mi> <mn>31</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>d</mi> <mn>41</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>d</mi> <mn>21</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> </mrow>
    d21=u*T21;d31=u*T31;d41=u*T41;d42=u*T42
    其中,θ是声源的方位角,是声源的仰角,r是声源与参考点之间的距离,第一声音传感
    器的坐标值为A1(L,L,0),第二声音传感器的坐标值为A2(-L,L,H),第三声音传感器的坐标
    值为A3(-L,-L,0),第四声音传感器的坐标值为A4(L,-L,H),u是声音的传播速度,T21是第二
    声音传感器与第一声音传感器测得声音信号的时间差,T31是第三声音传感器与第一声音传
    感器测得声音信号的时间差,T41是第四声音传感器与第一声音传感器测得声音信号的时间
    差;T42是第四声音传感器与第二声音传感器测得声音信号的时间差。

    说明书

    一种声源定位系统及方法

    技术领域

    本发明实施例涉及声源定位技术领域,尤其涉及一种声源定位系统及方法。

    背景技术

    基于声音采集的声源定位系统是集声学采集、微电子、精密机械以及信号处理等
    技术为一体的一种全新综合技术,在机器人领域、安保、军事和反恐等领域具有广阔的应用
    前景。

    其中,基于声音采集的声源定位系统在军事方面的应用能提高个人或者载具的防
    御能力、降低战场伤亡情况。但是,基于声音采集的声源定位系统虽然已经有了初步发展,
    但是在实际应用中仍然存在很多问题有待改进,例如,功能比较单一,没有形成完善的体
    系,反应速度慢,定位精度差以及人机交互性能差等问题。

    发明内容

    本发明实施例提供了一种声源定位系统及方法,以实现对系统周围的声源进行快
    速、精准定位,并将定位信息以音频形式提供给相关操作人员,或者以数字脉冲形式提供给
    电子执行设备。

    第一方面,本发明实施例提供了一种声源定位系统,该系统包括:

    声音采集???,与信息处理??橄嗔?,用于对系统周围的声音信号进行采集,并将
    采集到的声音信号发送给所述信息处理???;

    信息处理???,与声源信息输出??橄嗔?,用于对所述声音采集??榉⑺屠吹纳?br />音信号基于预设算法进行处理,得到所述声音信号的声源位置信息,并将所述声源位置信
    息发送给所述声源信息输出???;

    声源信息输出???,与电子执行设备或者音频接收设备相连,用于将所述信息处
    理??榉⑺屠吹纳次恢眯畔⒆晃缱又葱猩璞改芄皇侗鸬牡缱勇龀逍藕?,并将所述电
    子脉冲信号发送给对应的电子执行设备,或者将所述声源位置信息转换为音频信号,并将
    所述音频信号发生给音频接收设备。

    进一步地,所述声音采集??榘ǎ?br />

    至少四个声音传感器和一个声音处理器,所述声音传感器用于采集系统周围的声
    音信号,所述声音处理器用于采集所述至少四个声音传感器感应到声音信号的感应时间
    差;

    对应地,所述声音采集??榫咛逵糜诮錾粜藕藕退龈杏κ奔洳罘⑺透?br />述信息处理???。

    进一步地,所述声音处理器具体用于:

    通过物理中断计时的方法采集所述至少四个声音传感器感应到声音信号的感应
    时间差。

    进一步地,所述信息处理??榫咛逵糜冢?br />

    通过如下公式计算声源的方位角,仰角和与参考点之间的距离:




    d21=u*T21;d31=u*T31;d41=u*T41;d42=u*T42

    其中,θ是声源的方位角,是声源的仰角,r是声源与参考点之间的距离,第一声
    音传感器的坐标值为A1(L,L,0),第二声音传感器的坐标值为A2(-L,L,H),第三声音传感器
    的坐标值为A3(-L,-L,0),第四声音传感器的坐标值为A4(L,-L,H),u是声音的传播速度,T21
    是第二声音传感器与第一声音传感器测得声音信号的时间差,T31是第三声音传感器与第一
    声音传感器测得声音信号的时间差,T41是第四声音传感器与第一声音传感器测得声音信号
    的时间差;T42是第四声音传感器与第二声音传感器测得声音信号的时间差。

    进一步地,所述信息处理??榛褂糜冢?br />

    滤掉设定距离之内的声源位置信息。

    进一步地,所述信息处理??榛褂糜冢?br />

    通过与预存声源类型信息进行比对,识别所述声音采集??椴杉降纳粜藕哦?br />应的声源类型,并将所述声源类型发送给所述声源信息输出???。

    第二方面,本发明实施例提供了一种声源定位方法,利用第一方面提供的声源定
    位系统,该方法包括:

    通过声音传感器测得声音信号;

    通过声音处理器记录声音处理器采集到的各声音传感器感应到声音信号的感应
    时间差;

    通过信息处理??楦菟錾舸衅鞯陌沧拔恢米曛狄约八龈杏κ奔洳?br />计算所述声音信号对应的声源位置信息;

    通过声源信息输出??榻錾次恢眯畔⒆晃缱又葱猩璞改芄皇侗鸬牡?br />子脉冲信号,并将所述电子脉冲信号发送给对应的电子执行设备,或者将所述声源位置信
    息转换为音频信号,并将所述音频信号发生给音频接收设备。

    进一步地,所述通过信息处理??楦菟錾舸衅鞯陌沧拔恢米曛狄约八?br />述感应时间差计算所述声音信号对应的声源位置信息之后,还包括:

    通过信息处理??槁说羯瓒ň嗬胫诘纳次恢眯畔?;

    通过信息处理??槭侗鹚錾粜藕哦杂Φ纳蠢嘈?。

    进一步地,所述通过声音处理器记录声音处理器采集到的各声音传感器感应到声
    音信号的感应时间差包括:

    通过物理中断计时的方法采集各声音传感器感应到声音信号的感应时间差。

    进一步地,所述通过信息处理??楦菟錾舸衅鞯陌沧拔恢米曛狄约八?br />述感应时间差计算所述声音信号对应的声源位置信息包括:

    通过如下公式计算声源的方位角,仰角和与参考点之间的距离:




    d21=u*T21;d31=u*T31;d41=u*T41;d42=u*T42

    其中,θ是声源的方位角,是声源的仰角,r是声源与参考点之间的距离,第一声音
    传感器的坐标值为A1(L,L,0),第二声音传感器的坐标值为A2(-L,L,H),第三声音传感器的
    坐标值为A3(-L,-L,0),第四声音传感器的坐标值为A4(L,-L,H),u是声音的传播速度,T21是
    第二声音传感器与第一声音传感器测得声音信号的时间差,T31是第三声音传感器与第一声
    音传感器测得声音信号的时间差,T41是第四声音传感器与第一声音传感器测得声音信号的
    时间差;T42是第四声音传感器与第二声音传感器测得声音信号的时间差。

    本发明实施例提供的一种声源定位系统,通过声音采集??槎韵低持芪У纳粜?br />号进行采集,并将采集到的声音信号发送给信息处理???,进而由信息处理??槎运錾?br />音信号基于预设算法进行处理,得到所述声音信号的声源位置信息,并将所述声源位置信
    息发送给所述声源信息输出???,最终由声源信息输出??榻錾次恢眯畔⒆晃?br />子执行设备能够识别的电子脉冲信号,并将所述电子脉冲信号发送给对应的电子执行设
    备,或者将所述声源位置信息转换为音频信号,并将所述音频信号发生给音频接收设备,实
    现了对系统周围的声源进行快速、精准定位,同时提高了声源定位系统的人机交互性能。

    附图说明

    图1是本发明实施例一提供的一种声源定位系统的结构示意图;

    图2是本发明实施例一提供的一种头戴式声源定位系统的结构示意图;

    图3是本发明实施例一提供的一种载具式声源定位系统的结构示意图;

    图4是本发明实施例一提供的多个传感器在佩戴模式下的安装示意图;

    图5是本发明实施例一提供的多个传感器在载具模式下的安装示意图;

    图6是本发明实施例二提供的一种空间坐标示意图;

    图7是本发明实施例三提供的一种声源定位方法的流程图。

    具体实施方式

    下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明??梢岳斫獾氖?,此处所描
    述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便
    于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

    在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是,一些示例性实施例被描述成
    作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项步骤描述成顺序的处理,但是其中的许
    多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外,各项步骤的顺序可以被重新安排。当其
    步骤完成时所述处理可以被终止,但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理
    可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

    实施例一

    图1为本发明实施例一提供的一种声源定位系统的结构示意图,该系统典型地可
    应用于复杂环境中(例如战场中),用来对特殊声响源头进行采集和位置判断。该系统可通
    过硬件和软件的方式实现。该系统具体包括如下:

    声音采集???10,与信息处理???20相连,用于对系统周围的声音信号进行采
    集,并将采集到的声音信号发送给信息处理???20;

    信息处理???20,与声源信息输出???30相连,用于对声音采集???10发送来
    的声音信号基于预设算法进行处理,得到所述声音信号的声源位置信息,并将所述声源位
    置信息发送给声源信息输出???30;

    声源信息输出???30,与电子执行设备或者音频接收设备(本实施例以耳机和自
    动控制设备为例)相连,用于将信息处理???20发送来的声源位置信息转换为电子执行设
    备能够识别的电子脉冲信号,并将所述电子脉冲信号发送给对应的电子执行设备,或者将
    所述声源位置信息转换为音频信号,并将所述音频信号发生给音频接收设备。

    具体地,本实施例提供的声源定位系统可以是一种头戴式声源定位系统或者是车
    载的声源定位系统,能够为佩戴人员或者载具驾驶人员提供快速的、准确的声音源头信息,
    从而达到“在第一时间判断出周边环境信息、为操作人员提供准确信息”的目的;在民用机
    器人领域,本声源定位系统能够作为声学仿生系统,为机器人提供声源信息,帮助机器人在
    与人类交流过程中,能够及时捕捉命令的发出人,并作出适当的反应,从而使得机器人与人
    类的交流更加自然,更加人性化;在军用条件下,本声源定位系统能够独立运行,为战斗人
    员提供全方位的周边声音信息情况、提供偷袭敌方人员的具体位置信息;在车载状态下,本
    系统能够全面提高车载作战效能,最大限度地保证特殊环境下操作人员的安全,降低人员
    受伤的可能性;在特殊的民用条件下,本系统能够为复杂环境下(例如:广场、集会、人员密
    集场所)提供环境监测,通过特殊声音信号锁定敏感区域,从而实现保证人员安全的目的。

    一方面可以参见图2所示的头戴式声源定位系统的结构示意图,其中声音采集模
    块110可以配置在头盔140的表面,以能够采集到周围四面八方的声源信息为配置原则,信
    息处理???20以及声源信息输出???30可以集成到一块电路板上由佩戴人员随身背着。
    另一方面,图3示出了载具式声源定位系统的结构示意图,其中声音采集???10可以配置
    在载具的外表面,以能够采集到周围四面八方的声源信息为配置原则,信息处理???20以
    及声源信息输出???30可以配置到载具内的任意位置。

    进一步地,声音采集???10包括:

    至少四个声音传感器和一个声音处理器,所述声音传感器用于采集系统周围的声
    音信号,所述声音处理器用于采集所述至少四个声音传感器感应到声音信号的感应时间
    差;

    对应地,声音采集???10具体用于将所述声音信号和所述感应时间差发送给信
    息处理???20。

    具体参见图4所示的多个传感器在佩戴模式下的安装示意图以及图5所示的多个
    传感器在载具模式下的安装示意图,在布置传感器时,采用的是“分布在人员或载具周围”、
    “固定相对距离”的方式进行的,这样既能够保证测量结果的准确性,又能够保证四周360°
    ×上下180°方向的声音都能够被整个系统接收到。在机器人安装的方式下,可以将传感器
    布置在机器人的耳朵位置,保证机器人的反馈信息更符合整个系统的布置状态。

    高灵敏度的声音传感器能够被动感知系统周围的声音信号,通过对声音敏感的电
    子设备,将声音信号转化成电信号,经过放大后,将信号传递给快速声音处理器;快速声音
    处理器能够快速测量每个高灵敏度的声音传感器接收到声音信号的时间差,由于每个声音
    信号之间的时间差非常小,只有10-6秒数量级的差别,所以优选地,快速声音处理器采用了
    物理中断计时的方法,能够最快速度地测量出各高灵敏度的声音传感器最准确的反应时
    间。

    所述物理中断计时法为:通过对声音传感器中电路电信号的设置,通过物理方法,
    在声音信号到达声音传感器的瞬间输出一个高电平信号,直接输出给声音处理器,声音处
    理器接收到高电平信号后,立刻记录触发时间,从而最大限度地降低系统误差,保证测量时
    间的准确;理论上能够达到10-6秒的测量精度。

    进一步地,信息处理???20由稳态电源、信息处理终端组成,其中,稳态电源为整
    个系统提供动力,保证系统的正常工作,由于整个系统可能在高速移动、存在较大冲击震动
    的环境中使用,所以稳态电源需要做到“耐冲击、耐震动,输出稳定”的要求;稳态电源在安
    装形式上采用了能够削弱冲击震动的“减震器”安装形式,同时也可以采用螺栓锁扣连接形
    式,防止由于冲击、震动造成连接处脱落的现象;信息处理终端是用来接收、处理所有信息
    的中枢,能够快速处理大量的交互数据,信息处理终端采用最高速的、服务器级的处理器,
    来保证运算的稳定高效,配备大容量的内存和企业级的高速硬盘,来保证信息处理处于一
    个较高的运算速度,并且,在信息处理终端上设置了多个外接接口,为扩展??榈奶砑釉ち?br />了空间。

    本实施例提供的声源定位系统采用了“全频采集、距离筛选、专项识别”的方法对
    声音信息进行综合采集以及处理;其中,“全频采集”指:在采集声音信号时,系统采用全频
    段采集的方法进行,只要有能够触发声音传感器的声音信号都会被系统采集,并且记录相
    关的时间差信息,虽然这样做会引入一些干扰的信息,但是在随后的筛选过程中会对主要
    干扰信息进行区分和过滤;

    “距离筛选”指:通过设定安全距离,结合计算出的不同声源的位置信息,可以过滤
    掉一部分安全距离以内的声源信息,从而保证测量结果以安全距离以外的声源信息为准,
    以避免安全距离之内的声源信息造成干扰;

    “专项识别”指:通过专门的声音传感器测到的声学信息,能够为我们提供较为准
    确的声源信息种类(例如步枪声、坦克声等),从而,更加准确地过滤掉异常声音的干扰,保
    证测量结果的准确性。

    进一步地,信息处理???20还用于:

    滤掉设定距离之内的声源位置信息;

    通过与预存声源类型信息进行比对,识别声音采集???10采集到的声音信号对
    应的声源类型,并将所述声源类型发送给声源信息输出???30。

    进一步地,声源信息输出???30可以由音频提醒装置和数字信息输出装置两部
    分组成,用于输出不同形式的声源位置信息;音频提醒装置能够将声源的坐标信息转化为
    声音信号,将声音信号提供到操作人员的耳机中;根据实际使用习惯,可以提供不同的声音
    提醒模式,可以是常用的“钟点”定位方式、也可以是具体是“角度”定位方式等;数字信息输
    出装置能够将声源的坐标信息转化为数字脉冲信息,这些数字脉冲信息能够提供给自动化
    执行机构,用于执行机构的自动执行;数字脉冲信息的形式可以根据实际使用需求进行设
    定,以保证能够满足各种使用需求。

    本实施例提供的基于声音采集的声源定位系统可以应用于数字化战场中,不仅具
    有声音采集功能、声源精确定位功能、声源信息提醒功能,而且还能够为自动化控制设备提
    供精确的脉冲信息,为自动锁定声源提供支持,保证操作人员在突发事前时能够及时判断
    环境,进而辅助操作人员对目标进行跟踪与锁定而实施精确打击。此外,本实施例提供的基
    于声音采集的声源定位系统可以使用在需要佩戴头盔或者乘坐载具的任意状态下,所称的
    使用者包括,但不仅限于,在军队作战或执行战备任务中使用头盔的作战指挥员、通讯员、
    士兵以及炮兵等军人,以及能够安装载具版系统的任何工具,例如:快速移动车辆、快艇等。

    本发明实施例提供的声源定位系统,不仅具有声音采集功能、声源精确定位功能
    以及声源信息提醒功能,而且还能够为自动化控制设备提供精确的数字脉冲信息,为自动
    锁定声源提供支持;在民用方面,能够在机器人与人的互动方面带来更加人性的交互体验;
    在军事方面上,能够保证操作人员在突发事前时能够及时判断环境,进而辅助操作人员对
    目标进行跟踪与锁定而实施精确打击;总结本发明实施例提供的声源定位系统具有如下优
    点:信息采集反应快、测量范围广、定位精度高、实时反馈,延迟小、人机交互能力强以及环
    境态势感知能力高。

    实施例二

    本发明实施例二在实施例一的基础上,具体对“信息处理???20对声音信号基于
    预设算法进行处理,得到所述声音信号的声源位置信息”的操作进行了优化,优化的好处是
    可以精确得到声源位置信息,具体包括如下:

    信息处理???20对声音信号基于预设算法进行处理,得到所述声音信号的声源
    位置信息,包括:通过如下公式计算声源的方位角,仰角和与参考点之间的距离:




    d21=u*T21;d31=u*T31;d41=u*T41;d42=u*T42

    其中,θ是声源的方位角,是声源的仰角,r是声源与参考点之间的距离,第一声音
    传感器的坐标值为A1(L,L,0),第二声音传感器的坐标值为A2(-L,L,H),第三声音传感器的
    坐标值为A3(-L,-L,0),第四声音传感器的坐标值为A4(L,-L,H),u是声音的传播速度,T21是
    第二声音传感器与第一声音传感器测得声音信号的时间差,T31是第三声音传感器与第一声
    音传感器测得声音信号的时间差,T41是第四声音传感器与第一声音传感器测得声音信号的
    时间差;T42是第四声音传感器与第二声音传感器测得声音信号的时间差。

    具体参见图6所示的空间坐标示意图,根据空间位置关系可以得到声源位置的计
    算方法:如图6所示,在空间内布置四个传感器A1(L,L,0)、A2(-L,L,H)、A3(-L,-L,0)、A4
    (L,-L,H),A1、A3位于XY平面内,A2、A4高出XY平面的距离为H,设S(x,y,z)为空间内任意一
    点,S点到原点O的距离为r,方位角为θ,仰角为φ,到A1、A2、A3、A4点的距离分别为:r1、r2、
    r3、r4,根据各点间的距离公式有:


    设S点到达A1、A2两个传感器的距离差为d21;S点到达A1、A3两个传感器的距离差为
    d31;S点到达A1、A4两个传感器的距离差为d41,S点到达A2、A4两个传感器的距离差为d42;

    则有:r2=r1+d21;r3=r1+d31;r4=r1+d41;d42=d41-d21;

    带入上述方程组(1)可以得到S点的坐标值,换算可得距离r和方位角θ、仰角φ。


    其中,d21、d31、d41、d42可以根据每个传感器测得声音信号的时间差和声速(u=
    340.4m/s)求得:

    d21=u*T21(T21:传感器A2和传感器A1测得到声音信号的时间差)

    d31=u*T31(T31:传感器A3和传感器A1测得到声音信号的时间差)

    d41=u*T41(T41:传感器A4和传感器A1测得到声音信号的时间差)

    d42=u*T42(T42:传感器A4和传感器A2测得到声音信号的时间差)

    通过这些运算就可以快速的获得声源的位置坐标信息:



    本实施例提供的一种声源定位系统,在上述实施例技术方案的基础上,通过对声
    音信号基于预设算法进行处理,得到了所述声音信号的声源位置信息,实现了对系统周围
    的声源进行快速、精准定位。

    实施例三

    图7为本发明实施例三提供的一种声源定位方法的流程图,具体参见图7所示,该
    方法具体如下:

    步骤710、通过声音传感器测得声音信号。

    步骤720、通过声音处理器记录声音处理器采集到的各声音传感器感应到声音信
    号的感应时间差。

    步骤730、通过信息处理??楦菟錾舸衅鞯陌沧拔恢米曛狄约八龈?br />应时间差计算所述声音信号对应的声源位置信息。

    步骤740、通过声源信息输出??榻錾次恢眯畔⒆晃缱又葱猩璞改芄?br />识别的电子脉冲信号,并将所述电子脉冲信号发送给对应的电子执行设备,或者将所述声
    源位置信息转换为音频信号,并将所述音频信号发生给音频接收设备。

    进一步地,所述通过信息处理??楦菟錾舸衅鞯陌沧拔恢米曛狄约八?br />述感应时间差计算所述声音信号对应的声源位置信息之后,还包括:

    通过信息处理??槁说羯瓒ň嗬胫诘纳次恢眯畔?;

    通过信息处理??槭侗鹚錾粜藕哦杂Φ纳蠢嘈?。

    进一步地,所述通过声音处理器记录声音处理器采集到的各声音传感器感应到声
    音信号的感应时间差包括:

    通过物理中断计时的方法采集各声音传感器感应到声音信号的感应时间差。

    进一步地,所述通过信息处理??楦菟錾舸衅鞯陌沧拔恢米曛狄约八?br />述感应时间差计算所述声音信号对应的声源位置信息包括:

    通过如下公式计算声源的方位角,仰角和与参考点之间的距离:




    d21=u*T21;d31=u*T31;d41=u*T41;d42=u*T42

    其中,θ是声源的方位角,是声源的仰角,r是声源与参考点之间的距离,第一声音
    传感器的坐标值为A1(L,L,0),第二声音传感器的坐标值为A2(-L,L,H),第三声音传感器的
    坐标值为A3(-L,-L,0),第四声音传感器的坐标值为A4(L,-L,H),u是声音的传播速度,T21是
    第二声音传感器与第一声音传感器测得声音信号的时间差,T31是第三声音传感器与第一声
    音传感器测得声音信号的时间差,T41是第四声音传感器与第一声音传感器测得声音信号的
    时间差;T42是第四声音传感器与第二声音传感器测得声音信号的时间差。

    本实施例提供的一种声源定位方法,通过声音传感器测得声音信号;通过声音处
    理器记录声音处理器采集到的各声音传感器感应到声音信号的感应时间差;通过信息处理
    ??楦菟錾舸衅鞯陌沧拔恢米曛狄约八龈杏κ奔洳罴扑闼錾粜藕哦杂?br />的声源位置信息;通过声源信息输出??榻錾次恢眯畔⒆晃缱又葱猩璞改芄皇?br />别的电子脉冲信号,并将所述电子脉冲信号发送给对应的电子执行设备,或者将所述声源
    位置信息转换为音频信号,并将所述音频信号发生给音频接收设备的技术手段,实现了对
    系统周围的声源进行快速、精准定位,同时提高了声源定位系统的人机交互性能。

    本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过
    程序来指令相关的硬件来完成,该程序存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一
    个设备(可以是单片机,芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的
    全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only
    Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程
    序代码的介质。

    注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,
    本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、
    重新调整和替代而不会脱离本发明的?;し段?。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行
    了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还
    可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

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