[发明专利]基于多个手机麦克风阵列的定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及手机与移动网络领域，具体涉及一种通过手机麦克风进行声音定位的方法。

背景技术

人耳为什么能分辨声音的位置，是因为声音源和双耳之间的存在角度差。这个角度差使得声音到达左右两个耳朵有时间差，人的耳朵能够捕捉到这个时间差，从而大概定位到音源的位置。同时声音到达两个耳朵的强度也是有区别的，这个也是确定音源位置的一个重要来源。通过时间差和强度差别，人们可以准确的知道音源的位置。同样的原理也可以用到手机上。

手机逐渐成为具有强大计算能力的移动工具，越来越多的传感器被安放在手机上，提供各种感知的功能。尤其是手机上，麦克风的数量在逐渐增多，但现在的手机，一般都只有两个或者一个麦克风，只有极少数的手机有三个麦克风，例如现在的iPhone5手机，就具有三个麦克风，一个在前面，一个在背面，另一个在底部。这样可以更好的获取多个方向的声音，并且在通话过程中消除背景噪音。

随着多个麦克风的出现，提供了精确定位声音源的可能性，如果在单个手机上有大于等于3个麦克风，即可通过手机声音到达不同位置的麦克风的时间差进行定位，从而得到较精确的音源位置。但是如果手机只有两个麦克风，则需要多个手机进行协同合作定位。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多个手机麦克风阵列的定位方法，通过计算音源发出的声音到达不同位置的麦克风的时间差来确定音源的位置。本发明采用的技术方案是：

一种基于多个手机麦克风阵列的定位方法，包括下述步骤：

(a).获取不同位置的多个手机麦克风M₁M₂M₃...M_2m的位置，m≥1，为正整数；

(b).通过归一化互相关方法，对于所有的麦克风对，计算同一声源发出的声音到麦克风M_i和麦克风M_j的带误差容忍的时间差范围Δt_ij；i≠j；

根据带误差容忍的时间差范围和每对麦克风的位置，得到相应的双曲线带；

(c).将所有的双曲线带叠加在平面上，平面中被双曲线带覆盖次数最多的区域即是最大可能的音源区域。

进一步地，所述步骤(b)具体包括：

通过两个不同位置的麦克风对同一音源发出的声音进行采集，分别获取第一声音序列和第二声音序列；其中第一麦克风采集的第一声音序列中的声音强度的最高时刻是t₁，第二麦克风采集的第二声音序列中声音强度的最高时刻是t₂；采集的采样率为k；

分别选取第一声音序列和第二声音序列的两个声音序列的声音强度最高的时间段，得到第一麦克风的第一声音子序列X(t)和第二麦克风的第二声音子序列Y(t)；第一声音子序列X(t)和第二声音子序列Y(t)的序列长度均为L；

将得到的两个子序列进行归一化互相关计算，以得到最佳匹配位置t_M，即两个子序列相对位置为t_M时，归一化互相关计算的结果CC(t₀)数值最大；

归一化的互相关方法的计算公式如下所示：