[发明专利]一种快速室内声源定向装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种声源的定位方法及装置，尤其是一种室内声源的定位。

背景技术

近年来声源探测及定位技术得到长足发展，传声器阵列信号处理技术也日臻成 熟，出现了一系列基于传声器阵列的声源定位系统。按照定位原理分类，目前的传感器阵列 定位技术主要有三类：1）最大输出功率的可控波速形成技术；2）高分辨率谱估计技术；3）基 于到达时间差的技术。可控波速技术需要具有声源及环境噪声等先验知识，所以实现难度 较大。高分辨率谱估计技术的计算量较大，当传感器数量较多时，不能实现实时定位。基于 到达时间差的定位方法具有计算量小的特点，但其对传感器间的放置距离具有一定要求， 通常要求传感器间的距离需大于0.5m且不存在遮挡，所以该方法不适用于小型设备的室内 声源定位。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种快速室内声源定向装置，包括麦克风传感 器阵列，所述麦克风传感器阵列是有至少4个麦克风传感器背靠背紧凑安装组成，所有麦克 风传感器的指向角度之和为360°，每个麦克风传感器的轴向与墙面交汇处，还安装有相匹 配的汇聚面，所述汇聚面能将声源辐射到汇聚面上的声场信号反射至麦克风传感器。

在上述方案的基础上，所述汇聚面呈碗状，且汇聚面与墙体采用不同的材料。

在上述一种快速室内声源定向装置的定向方法，其步骤如下：

各麦克风传感器获取声场信号，

计算各声场信号的强度与延时，

比较各声场信号的强度与延时，

确定声场信号的声源方向。

本发明的优点在于：相较于现有技术，本发明对麦克风阵列中麦克风间的距离要 求低，可有效降低麦克风阵列所需空间体积，实现小型设备的声源定位；采用反射面采集声 场信号，有效的减低遮挡对测量精度的影响；本发明的定位速度更快，定位更准确，抗干扰 的能力更强。

附图说明

图1是麦克风传感器阵列结构示意图；

图2是本发明原理示意图；

图3是麦克风传感器定义过程示意图。

附图标记说明：

1-声源；2-麦克风传感器阵列；3-汇聚面；4-墙面；5-声源路径一；6-声源路径二；7-声 源路径三；

21-一号麦克风；22-二号麦克风；23-三号麦克风；24-四号麦克风。

具体实施方式

下面结合具体实施案例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技 术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发 明的保护范围。

本发明涉及本发明提供一种快速室内声源定向装置，包括麦克风传感器阵列，所 述麦克风传感器阵列是有至少4个麦克风传感器背靠背紧凑安装组成，所有麦克风传感器 的指向角度之和为360°，每个麦克风传感器的轴向与墙面交汇处，还安装有相匹配的汇聚 面，所述汇聚面能将声源辐射到汇聚面上的声场信号反射至麦克风传感器。

所述汇聚面呈碗状，且汇聚面与墙体采用不同的材料。

以矩形房间内的声源1定位为例。如图1所示，本方案采用4个麦克风组成麦克风传 感器阵列2，麦克风具有较小的导向角，导向角为90度。一至四号麦克风背向安置，其组成的 麦克风阵列的导通角覆盖360度。麦克风输出端与音频编解码器相连。音频编解码器对模拟 音频信号做A/D转换，形成数字信号序列。音频编解码器输出信号被导入数字信号处理芯 片，进而对声源方向进行定位。

本实例中汇聚面与麦克风之间的相对位置关系如图2所示。将四个麦克风轴向与 墙面的交接点作为汇聚面安装位置，在该位置上安装碗状的汇聚面，该汇聚面曲率与汇聚 面到其对应的麦克风间的距离相关。设各汇聚面到对应麦克风传感器的距离分别为f1,f2, f3和f4。汇聚面将声源辐射到汇聚面上的声场信号反射至麦克风。

定位单元由数字处理芯片及其附属电路组成。定位单元由数字处理芯片控制数据 采集，并对采集到数据及其采集时间进行存储。

进一步的，在上述一种快速室内声源定向装置的定向方法，其步骤如下：

各麦克风传感器获取声场信号，

计算各声场信号的强度与延时，

比较各声场信号的强度与延时，