[发明专利]一种室内声源定位系统及采用该系统定位室内声源的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种室内声源定位系统及采用该系统定位室内声源的方法。

背景技术

近年来，声源定位技术已经成为一个新的研究热点，具有广泛的应用前景和实际意义。特别是针对室内的声源定位，应用需求旺盛。比如智能家庭娱乐/服务机器人在进行人机交互时需要对人声进行定位，机器人通过对人声的检测、定位改变自己的视野朝向，通过摄像头取景后进行人脸的检测和识别可以准确的定位它要进行交互的对象，最终实现语音、视频的交互。

针对现有声源定位技术，存在由于遮挡或声源目标发声朝向带来的定位盲区的问题，不同应用背景下对定位精度的不同要求，不能自适应调整系统运算的复杂度而使得定位运算量过大、实时性不高，定位解算算法简单而使得定位精度不高，定位系统物理结构复杂或苛刻、不利于实际布局等问题。

发明内容

本发明是为了解决现有由于遮挡或声源目标发声朝向带来的定位盲区的问题，不同应用背景下对定位精度的不同要求不能自适应调整系统运算的复杂度而使得定位运算量过大、实时性不高，定位解算算法简单而使得定位精度不高的，定位系统物理结构复杂或苛刻、不利于实际布局等问题，提供了一种室内声源定位系统及采用该系统的时差和定位方法。

本发明所述的一种室内声源定位系统，它包括第一声音传感器、第二声音传感器、第三声音传感器、第四声音传感器、第五声音传感器、第一信号调理电路、第二信号调理电路、第三信号调理电路、第四信号调理电路、第五信号调理电路、第一A/D转换模块、第二A/D转换模块、第三A/D转换模块、第四A/D转换模块、第五A/D转换模块、声源检测模块、时差模块、定位模块、参数控制模块和增益控制模块；

第一声音传感器的信号输出端连接第一信号调理电路的信号输入端，所述第一信号调理电路的信号输出端连接第一A/D转换模块的信号输入端；第二声音传感器的信号输出端连接第二信号调理电路的信号输入端，所述第二信号调理电路的信号输出端连接第二A/D转换模块的信号输入端；第三声音传感器的信号输出端连接第三信号调理电路的信号输入端，所述第三信号调理电路的信号输出端连接第三A/D转换模块的信号输入端；第四声音传感器的信号输出端连接第四信号调理电路的信号输入端，所述第四信号调理电路的信号输出端连接第四A/D转换模块的信号输入端；第五声音传感器的信号输出端连接第五信号调理电路的信号输入端，所述第五信号调理电路的信号输出端连接第五A/D转换模块的信号输入端；

第一A/D转换模块、第二A/D转换模块、第三A/D转换模块、第四A/D转换模块和第五A/D转换模块的信号输出端分别连接声源检测模块的五个声音检测信号输入端，所述声源检测模块的一个声音检测控制信号输出端连接时差模块的一个信号输入端，声源检测模块的另一个声音检测控制信号输出端连接增益控制模块的控制信号输入端，增益控制模块的控制信号输出端同时连接第一信号调理电路的增益控制信号输入端、第二信号调理电路的增益控制信号输入端、第三信号调理电路的增益控制信号输入端、第四信号调理电路的增益控制信号输入端和第五信号调理电路的增益控制信号输入端，所述时差模块的信号输出端连接定位模块的一个信号输入端；

参数控制模块的一个信号输出端连接时差模块的另一个信号输入端，参数控制模块的另一个信号输出端连接定位模块的另一个信号输入端。

上述声源检测模块、时差模块、定位模块、参数控制模块和增益控制模块可以采用软件实现，例如：可以将上述五个模块采用编程的方式嵌入在FPGA芯片内实现。

一种室内声源定位系统定位室内声源的方法，

步骤一、将第一声音传感器、第二声音传感器、第三声音传感器、第四声音传感器和第五声音传感器放置于待测声源所在室内一个虚拟长方体的5个顶点上，其中：第一声音传感器、第二声音传感器和第三声音传感器分别位于长方体顶面的三个顶点O、A和B处，这三个顶点O、A和B构成一个直角三角形，第一声音传感器所在顶点O为该直角三角形的直角所对应的顶点，与顶点A位于同一条边的长方体底面顶点C放置第四声音传感器，与顶点B位于同一条边的长方体底面顶点F放置第五声音传感器；

以顶点O做为坐标原点、顶点O和顶点B的连线作为为X轴、以顶点O和顶点A的连线作为Y轴，构成右手螺旋空间直角坐标系，OA的长度为D01，OB的长度为D02，AC的长度为D13，BF的长度为D24，D01大于0且小于20m，D02大于0且小于20m，D13大于0且小于5m,D24大于0且小于5m且D13=D24；