[发明专利]一种基于瞬态双时间序列触发法的实时声源定位方法

权利要求书

1.一种基于瞬态双时间序列触发法的实时声源定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

用三个麦克风接收声源信号；

测量三个麦克风接收到声源信号的瞬态时间，并根据三个瞬态时间以及三个麦克风的相对位置关系计算声源位置；

其中，任一所述瞬态时间的测量方法利用高速LVDS触发信号产生模块实现，所述高速LVDS触发信号产生模块包括高速放大电路、高速LVDS比较器电路以及LVDS转换电路，所述测量方法包括如下步骤：

S1：通过高速放大电路，将麦克风接收到的声音信号转化成模拟信号并放大；

S2：通过高速LVDS比较器电路，对转化而来的模拟信号进行高速采样，获得声音的低压差分信号；

S3：通过LVDS转换电路，将声音的低压差分信号转换成TTL信号，利用TTL信号电平变化的瞬间，触发stm32的外部中断，并利用双时间序列法对stm32的外部中断的时刻进行测量，获得麦克风接收到声音信号的瞬态时间；

其中，所述双时间序列法包括如下步骤：

在所述stm32上设置四个16位高精度定时器，其中，每两个定时器为一组；同一组的第一个定时器计数值作为低16位，第二个定时器计数值作为高16位，从而每组定时器组成一个32位瞬态时间序列；

任意一组定时器包括第一定时器和第二定时器，任意一组定时器进行测量时，将第一定时器设置为溢出中断，当第一定时器因为寄存器值溢出而进入中断后，第二定时器的计数值加一；

在准备测量阶段，先使用其中一组定时器进行测量，测量时，该组定时器中的第一定时器开始计时并通过寄存器值溢出向第二定时器进位，直到stm32外部中断触发时，获得麦克风瞬态时间：

其中，t₁为第一第一定时器的计数值，t₂为第二定时器的计数值，T为设置的定时器周期，为测量到的瞬态时间，单位为秒；

当该组定时器测量到任意一个瞬态时间的数值大于该组定时器可测的最大时间的一半时，清空该组定时器的寄存器，并同时采取另一组定时器进行上述测量过程。

2.根据权利要求1所述基于瞬态双时间序列触发法的实时声源定位方法，其特征在于，将三个麦克风按下述方式摆放：

将三个麦克风排列在一条直线上，依次为位于两侧的第一麦克风和第三麦克风，以及位于中间的第二麦克风；并令第二麦克风位于第一麦克与第三麦克风的正中间，并测量第二麦克风与第一麦克风的间距a。

3.根据权利要求2所述基于瞬态双时间序列触发法的实时声源定位方法，其特征在于，根据三个瞬态时间以及三个麦克风的相对位置关系计算声源位置的计算步骤如下：

根据如下公式计算延迟时间：

；

其中，分别为第一麦克风、第二麦克风以及第三麦克风所对应的瞬态时间；

根据如下公式计算声源与第二麦克风的间距：

；

根据如下公式计算声源和第三麦克风相对于第二麦克风的张角：

。

4.根据权利要求3所述基于瞬态双时间序列触发法的实时声源定位方法，其特征在于，所述方法还包括瞬时有效判定过程，所述瞬时有效判定过程包括如下步骤：

在测量出瞬态时间后，若计算得：

以及成立，其中v为声速，a为所述第二麦克风与所述第一麦克风的间距；

则判定瞬态时间有效，并继续进行声源位置的计算；否则判定瞬态时间无效，并重新进行瞬态时间的测量。

5.根据权利要求3所述基于瞬态双时间序列触发法的实时声源定位方法，其特征在于，当测量出角度后，将激光笔指向对应角度方向以指示声源的位置。

6.根据权利要求5所述基于瞬态双时间序列触发法的实时声源定位方法，其特征在于，所述激光笔固定于可转动的舵机。