[发明专利]一种智能噪声识别的巡逻避障小车

权利要求书

1.一种智能噪声识别的巡逻避障小车，其特征在于，包括：小车车体部件、电控部件和外部配件；

所述小车车体部件包括小车运动模块和电源模块；所述电控部件包括直流电机驱动模块、核心控制器模块和电控电源模块；所述外部配件包括麦克风阵列模块、位姿获取模块、语音识别模块、超声波模块、无线通信模块及终端控制模块；

所述小车运动模块用于控制小车的运动轨迹和方向；所述电源模块用于向所述直流电机驱动模块供电，所述直流电机驱动模块采用导线连接小车运动模块中的电机，所述核心控制器模块连接所述麦克风阵列模块、所述位姿获取模块、所述语音识别模块、所述超声波模块和所述直流电机驱动模块，所述核心控制器模块和所述终端控制模块通过所述无线通信模块连接，所述麦克风阵列模块采集环境中的音频信号，由所述核心控制器模块对所述音频信号进行处理，所述位姿获取模块获取小车姿态，并发送控制信号控制小车运动，所述语音识别模块进行判断工作人员发出的运动指令，实现小车对指定管道区间进行噪声识别巡逻的功能，所述超声波模块检测小车运动过程中前方有无障碍物，实现小车自主避障功能，所述电控电源模块用于向所述核心控制器模块供电，所述终端控制模块用于接收小车发送的检测信息。

2.根据权利要求1所述的巡逻避障小车，其特征在于，所述小车运动模块包括小车底盘、四个车轮和四个电机，车轮和电机分别位于小车底盘的四个方向，每个车轮分别连接相应的电机，各电机与所述直流电机驱动模块通过电性连接，组成全轮驱动的小车运动模块。

3.根据权利要求2所述的巡逻避障小车，其特征在于，所述电源模块安装在小车底部，所用的电源为7.2V、2A/h的可充电镍镉蓄电池，对所述直流电机驱动模块进行供电。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的巡逻避障小车，其特征在于，所述麦克风阵列模块用于采集现场环境的实时音频信号，并对实时音频信号进行滤波处理，获得高质量的同步多路音频输出，在得到同步多路音频后，由所述核心控制器模块采用DS波束形成对多路音频进行合成，并提取合成后的管道泄漏音频的特征，同时，由所述核心控制器模块利用到达时间差定位算法TDOA计算管道泄漏音频到达不同位置的麦克风传感器时间差，根据时间差定位声源位置，识别出泄漏声源的具体方向；所述位姿获取模块获取泄露声源的具体方向，并控制小车向泄露声源的方向转动行进，从而实现对管道泄漏位置的定位与检测。

5.根据权利要求4所述的巡逻避障小车，其特征在于，所述麦克风阵列模块包括4个MEMS麦克风，且4个MEMS麦克风均匀分布于设备周围的同等空间，以4个MEMS麦克风构建的矩形中心为原点O建立三维空间坐标系，设声源点为P，P的空间位置为(x,y,z)，声源点P到麦克风M₁的距离为r₁，声源点P到坐标系原点O的距离为r，四个麦克风三维坐标点为M₁(a,a,0)、M₂(-a,a,0)、M₃(-a,-a,0)、M₄(a,-a,0)，其中θ、分别为声源点到水平线的仰角和水平方位角，c为音频传播速度，T₁₂为声源点到麦克风M₁与声源点到麦克风M₂的时间差，T₁₃为声源点到麦克风M₁与声源点到麦克风M₃的时间差，T₁₄为声源点到麦克风M₁与声源点到麦克风M₄的时间差；

声源点的坐标、方位角和仰角可表示为：

6.根据权利要求5所述的巡逻避障小车，其特征在于，所述小车前方左右两边分别设有一个超声波模块，超声波模块为URM37超声波传感器。

7.根据权利要求1所述的巡逻避障小车，其特征在于，所述位姿获取模块为MPU-6050模块。

8.根据权利要求1所述的巡逻避障小车，其特征在于，所述直流电机驱动模块为L298N电机驱动模块。