[发明专利]一种语音监听方法和设备，以及激光反射声源定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光通信技术领域，尤其涉及的是一种激光多普勒频移干涉型语音监听方法和设备，以及音频声源定位方法。

背景技术

激光音频解析技术经过多年的发展，随着激光技术的发展，其原理在实验研究上已日趋成熟，渐渐转入了实际应用，市面上也开始出现相应的产品。在20世纪时，国外就应经对该技术进行了研究。在海湾战争中，美国就曾使用该技术监听到汽车座上伊拉克将领对话的内容。

目前，国内在这项技术的研究方法主要集中在光杠杆法(反射式光斑移动法)和半导体激光自混频干涉法进行音频解析。采用光杠杆法(反射式光斑移动法)对于外界环境的干扰要求相对比较小，探测距离远，但是采用该方法探测的精度低。基于半导体激光自混频干涉的方法具有装置结构简单,调整方便,体积小等优点，但是由于自混频过程存在干涉对比度低、信号稳定性相对较低、探测距离太近等缺点。。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种激光多普勒频移干涉型的语音监听方法和装置，以及一种激光反射声源定位方法，其有别于现有的光杠杆(反射式光斑移动)和半导体激光自混频干涉装置，通过激光反射来无接触检测监听声源，提高信噪比，从而到达更高的探测精度。

为此，本发明采用的技术方案如下：

一种语音监听方法，包括：

获取参考光和测量光在光电传感器上的干涉混频信号；

对所述干涉混频信号进行处理得到包括正比于总光强的直流分量和正弦型分量的中间信号，所述正弦型信号的振幅正比于参考光和测量光的强度，相位中包含多普勒相位；

将所述中间信号与参考信号相减后，还原成声音信号。

优选的，将所述中间信号与参考信号相减后，还包括通过带低通滤波增益可调放大电路和差分电路对信号进行放大滤波的步骤。

优选的，所述还原声音信号的步骤包括对相减后的信号依次进行归一化处理、反余弦函数变换和抽样处理。

一种语音监听设备，包括探测器和与所述探测器连接的控制器，所述探测器包括激光器和传递所述激光器发射的激光的光路，激光在所述光路中依次经过第一反射镜、第二反射镜和分光片，所述分光片将激光分成反射光和透射光，所述反射光经分光镜返回，经所述分光片进入光电传感器；所述透射光经透镜组聚焦在目标上，所述目标具有能够反射光的功能。

优选的，所述透镜组为焦距可调的透镜组，其依次包括光轴相互重合的第一平凸镜、第二平凸镜和双凸镜，所述第一平凸镜和第二平凸镜相向设置，所述第二平凸镜与所述双凸镜之间的距离为15～17cm。

进一步，所述分光镜的反射率和透射率的比例为1:9，所述分光片的反射率和透射率的比例为1:1。

一种激光反射声源定位方法，包括：

同时获取第一激光反射信号和第二激光反射信号；

对所述第一激光反射信号进行最大值检测，根据检测到的最大值产生阈值；

根据所述阈值，对该路激光反射信号进行过阈值峰检测得到第一中间信号；

根据所述第一中间信号和第二激光信号进行区间划分，生成若干个数据段；

对所述数据段进行中心值加权平均平滑后进行广义互相关，由相关峰的坐标值得到时延；

对所述数据段产生的时延进行加权平均得到偏离值；

根据所述偏离值的正负得到声源的偏离方向，以及根据所述偏离值的数值大小计算声源的位置偏移量。

进一步，所述对所述数据段进行中心值加权平均平滑后进行广义互相关，由相关峰的坐标值得到时延的步骤包括使用倒谱分析的广义互相关时延估计算法，通过求两路信号倒功率谱之间的互相关，并在一定的频域给予一定加权，突出相关的信号部分而抑制噪音干扰部分，再反变换到时域得到互相关函数，计算出信号之间的时延。

本发明通过激光反射来无接触检测声源引起不同位置的振动情况，运用多种手段实现信号采集和处理，解调出声源振动信号，从而确定声源的位置及声源播放内容。相较于现有的技术，所述的激光多普勒语音监听方法和装置使用削弱参考光匹配信号光的光强；提高两束光干涉的对比度，在探测光路增加焦距可调节的透镜组解决激光远距离传输因发散角导致光斑变大，实现探测臂长为数十米甚至几百米；电路消噪上使用光电传感器探测激光光功率抖动，通过差分电路降低激光噪声，提高信噪比，从而到达更高的探测精度。

另外，本发明还具有以下有益效果：

1.参考光使用1：9(反射：透射)的分光镜作为反射镜，达到平衡参考光和探测光光强的目的，大大提高干涉条纹的对比度，提高信噪比，提高系统的测量精度；