[实用新型]一种带有指向性麦克风的声源定位装置

说明书

本实用新型公开了一种带有指向性麦克风的声源定位装置，包括第一、第二麦克风微阵列，第一、第二麦克风微阵列相同且均包括第一、第二心形指向性麦克风以及AD模块，第一、第二心形指向性麦克风分别与所述AD模块相连接；第一心形指向性麦克风、第二心形指向性麦克风在同一直线上，第一心形指向性麦克风、第二心形指向性麦克风的端射方向相反且均垂直于所述第一心形指向性麦克风、第二心形指向性麦克风所在直线。本实用新型采用心形指向性麦克风的微阵列，每个麦克风微阵列可以仅仅使用两个麦克风，利用麦克风本身指向性获取精确波达方向，而以两个心形指向性麦克风微阵列组成的装置，则可以以更少的麦克风数量精确估计声源位置。

技术领域

本实用新型涉及技术领域，尤其涉及一种带有指向性麦克风的声源定位装置。

背景技术

在人机交互应用场景中，语音作为一种方便快捷的交互方式，受到研究人员的重视。总体而言，语音交互技术可以分为语音前端技术和语音后端技术两个大类。其中，语音后端技术主要包括语音识别，声纹识别，自然语言处理等多项技术。而语音前端技术则主要用于采集语音信号和提升语音信噪比等。

现有的语音前端技术主要有回声消除，波达方向估计，波束形成，盲源分离，降噪，语音增强等等。其中，说话人(声源)的位置估计是一项非常重要的工作。只有在准确判断说话人(声源)位置，进而才能进行较为准确的波束形成，实现较好的空域滤波，为降噪和语音增强提供先验信息。

当前语音前端技术方案在传感器层面以麦克风阵列为主要形式，而在计算模块方面，以ARM架构搭载linux或安卓系统的MCU为主。而麦克风阵列主要以全指向性麦克风微阵列为主。

当前声源定位技术的一种实现方法是使用多个麦克风微阵列，每个微阵列通过波达方向估计计算出波达方向角，而后通过拟合各个微阵列的波达方向估计出声源位置。

而波达方向估计则是语音前端一项非常重要的技术。通过基于时延估计，最小二乘法，特征值计算等方法估计出波达方向或者特征矩阵，进而为后续的波束形成，声源位置估计等算法提供先验信息。

常规的波达方向估计技术主要依托全指向麦克风阵列。对于线阵，例如两麦微阵列，由于全指向麦克风线阵列对于其所在直线指向性完全呈轴对称，故而对于轴对称方向无法进行分辨。采用环阵或其他阵型虽然可以有效解决上述问题，但又不得不增大麦克风数量，麦阵需要至少三个全指向麦克风才能实现最小的环阵，相对于两麦的微阵列，会增大功耗，传感器数量，计算复杂度等等，最终增大实现成本。因此需要提供一种新的微阵列形式来有效解决上述问题。

实用新型内容

基于背景技术存在的技术问题，本实用新型提出了一种带有指向性麦克风的声源定位装置，采用两个带有指向性麦克风的麦克风微阵列和信号处理单元，每个带有指向性麦克风的微阵列由两个心形指向性麦克风构成，用以采集外界声波模拟信号，信号处理单元可以计算出声源位置。

本实用新型采用的技术方案是：

一种带有指向性麦克风的声源定位装置，其特征在于，包括第一麦克风微阵列、第二麦克风微阵列，所述第一麦克风微阵列、第二麦克风微阵列相同且均包括第一心形指向性麦克风、第二心形指向性麦克风以及AD模块，所述第一心形指向性麦克风、第二心形指向性麦克风分别与所述AD模块相连接；所述第一心形指向性麦克风、第二心形指向性麦克风在同一直线上，所述第一心形指向性麦克风、第二心形指向性麦克风的端射方向相反且均垂直于所述第一心形指向性麦克风、第二心形指向性麦克风所在直线。

进一步地，所述的一种带有指向性麦克风的声源定位装置，其特征在于，所述第一心形指向性麦克风、第二心形指向性麦克风之间的距离小于10cm。

进一步地，所述的一种带有指向性麦克风的声源定位装置，其特征在于，所述第一麦克风微阵列、第二麦克风微阵列的几何中心间距大于50cm。