[发明专利]基于OMAP-L137的麦克风阵列语音波束形成系统

说明书

本发明是一种基于OMAP‑L137的麦克风阵列语音波束形成系统，该系统包括语音采集模块和语音处理平台，语音采集模块和语音处理平台中的音频扩展口通信互联，该系统还包括语音输出模块，语音输出模块包括蓝牙传输模块和蓝牙音箱。通过语音采集模块的线性麦克风阵列板采集音频信号，将模拟信号转换成数字信号，再通过I2S接口将数字值传输到开发板的音频扩展口，开发板上的音频处理模块对接收到的语音信号进行语音增强处理，最后将处理后的信号传输进行数模转换，传输到语音输出模块。本发明在技术上提高了嘈杂环境中提取清晰语音的能力，改善了通信质量，并且语音信号传输过程不受网线限制，可以远距离传输，成本更加低廉。

技术领域

本发明属于数字信号处理技术领域，具体的说是涉及一种基于OMAP-L137的麦克风阵列语音波束形成系统。

背景技术

智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。随着5G时代的的到来，智能家居行业快速发展，为了使家居能够正确地接收语音指令，通常会采用能够在实时环境中提高各种噪声条件下语音的质量和清晰度的语音增强技术。

与单通道语音增强技术相比，基于麦克风阵列的语音增强方法不仅提高了语音质量，而且提高了语音的可懂度。麦克风阵列可以作为一个方向感测元件，附加信号处理称为波束形成，波束形成的实质是对各阵元接收到的数据进行空域滤波，从而使阵列输出形成空间指向性，达到增强所需的期望信号、抑制干扰和噪声的目的。

ZL 2019107855554公开了一种基于麦克风阵列波束形成算法的语音处理系统，该系统采用了语音采集终端与语音处理平台的音频扩展口通信互联，圆形麦克风板实时采集嘈杂环境下的语音信号，并通过McASP接口将数字流传输给开发板，随后音频处理模块对音频扩展口接收到数字信号进行混响去除、语音增强处理，处理后的信号通过网络接口传输给PC端主机。虽然该处理系统提高了提取清晰语音的能力，改善了通信质量。但是目前的语音处理系统在使用过程中容易受网线限制、只能近距离传输，不利于连接，且无论是在语音采集以及语音处理过程中成本比较高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于OMAP-L137的麦克风阵列语音波束形成系统，该系统对采集到的语音信号进行语音增强处理，不受网线限制且可以远距离传输，连接灵活。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明是一种基于OMAP-L137的麦克风阵列语音波束形成系统，该系统包括语音采集模块和语音处理平台，语音采集模块和语音处理平台中的音频扩展口通信互联，该系统还包括语音输出模块，语音输出模块包括蓝牙传输模块和蓝牙音箱，语音采集模块采用4通道线性麦克风阵列板PCM1864LMBEVM，在所述线性麦克风阵列板上设置有作为控制核心的高度集成的高性能的音频模数转换器PCM1864和四个麦克风，线性麦克风阵列板用一个所述音频模数转换器与四个麦克风阵列连接，语音处理平台采用基于OMAP-L137处理器的OMAP-L137/TMS320C6747浮点开发板，所述音频扩展口、DSP内核和音频处理模块均设在所述浮点开发板中。与以往的开发板不同，本发明的浮点开发板保留OMAP-L137应用处理器、音频扩展口、300MHz定点/浮点C674x的DSP内核和音频处理模块，被设计成基于OMAP-L137的最小系统，对接收到的语音信号进行处理，效果相同，但成本更低。

本发明的线性麦克风阵列板进行声源定位实时采集嘈杂环境下的语音信号，音频模数转换器对接收到的语音信号进行采样，将模拟语音信号转换成数字信号并通过I2S接口将数字值传输给所述音频扩展口，音频处理模块对从音频扩展口接收到数字信号应用波束形成算法放大来自所需方向的语音信号，并衰减来自其他所有方向的信号，并利用混响消除技术消除混响和回声，处理后的信号通过所述蓝牙传输模块传输给蓝牙音箱。