本發(fā)明涉及語(yǔ)音信號(hào)處理領(lǐng)域，特別是一種基于麥克風(fēng)陣列的聲源定位跟隨系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

早在20世紀(jì)七八十年代，就開(kāi)始將麥克風(fēng)陣列應(yīng)用于語(yǔ)音信號(hào)處理的研究中，進(jìn)入90年代以來(lái)，基于麥克風(fēng)陣列的語(yǔ)音信號(hào)處理算法逐漸成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。1995年flanagan在混響環(huán)境下用陣列信號(hào)處理對(duì)聲音進(jìn)行捕獲。1996年silverman和brandstein開(kāi)始將其應(yīng)用于聲源定位中，用于確定和實(shí)時(shí)跟蹤說(shuō)話人的位置。

目前，麥克風(fēng)陣列系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于許多場(chǎng)合，包括視頻會(huì)議、語(yǔ)音識(shí)別、說(shuō)話人識(shí)別、汽車環(huán)境語(yǔ)音獲取、混響環(huán)境聲音拾取、聲源定位和助聽(tīng)裝置等。雖然基于麥克風(fēng)陣列的語(yǔ)音處理技術(shù)正成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)，但相關(guān)應(yīng)用技術(shù)還不成熟。

因此，需要一種基于麥克風(fēng)陣列的聲源定位跟隨系統(tǒng)及方法

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一是提出一種基于麥克風(fēng)陣列的聲源定位跟隨系統(tǒng)；本發(fā)明的目的之二是提出一種基于麥克風(fēng)陣列的聲源定位跟隨方法。

本發(fā)明的目的之一是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供的一種基于麥克風(fēng)陣列的聲源定位跟隨系統(tǒng)，包括信號(hào)接收模塊、AD采樣電路、信號(hào)預(yù)處理模塊、算法處理模塊和輸出模塊；

所述信號(hào)接收模塊為麥克風(fēng)陣列，用于獲取聲源到各個(gè)麥克風(fēng)的語(yǔ)音信號(hào)；

所述AD采樣電路，用于獲取各麥克風(fēng)的語(yǔ)音采樣信號(hào)；

所述信號(hào)預(yù)處理模塊，用于預(yù)處理語(yǔ)音采樣信號(hào)；

所述算法處理模塊，用于根據(jù)語(yǔ)音采樣信號(hào)計(jì)算聲源位置；

所述輸出模塊，用于輸出聲源位置信息。

進(jìn)一步，所述麥克風(fēng)陣列包括相互垂直設(shè)置的均勻線性子陣列A、均勻線性子陣列B和參考點(diǎn)麥克風(fēng)；所述參考點(diǎn)麥克風(fēng)設(shè)置于相互垂直設(shè)置的均勻線性子陣列A、均勻線性子陣列B的中間點(diǎn)。

進(jìn)一步，所述信號(hào)預(yù)處理模塊對(duì)語(yǔ)音采樣信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理是對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行加窗操作得到加窗處理信號(hào)。

進(jìn)一步，所述算法處理模塊按照以下步驟來(lái)計(jì)算聲源位置：

根據(jù)加窗處理信號(hào)來(lái)判斷聲源位于采樣位置的前后方向；

根據(jù)加窗處理信號(hào)來(lái)判斷聲源位于采樣位置的左右方向；

根據(jù)聲源位于采樣位置的前后方向和左右方向來(lái)確定聲源的位置。

進(jìn)一步，所述算法處理模塊中聲源的位置是通過(guò)聲源定位方法來(lái)確定的，具體步驟如下：

S631：按照以下公式對(duì)語(yǔ)音采樣信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換得到聲源信號(hào)的幅度譜：

S(k)＝FFT[s_w(n)]；

其中，S(k)為加窗信號(hào)s_w(n)的傅里葉變換；

S632：根據(jù)得聲源信號(hào)的幅度譜按照以下公式計(jì)算聲源信號(hào)到各麥克風(fēng)間的波程差：

其中，d₁為一個(gè)周期內(nèi)聲源信號(hào)到麥克風(fēng)M1與M2間的波程差；d₂為一個(gè)周期內(nèi)聲源信號(hào)到麥克風(fēng)M1與M3間的波程差；λ為聲源信號(hào)一個(gè)周期的波長(zhǎng)，f為聲源信號(hào)頻率；β₁＝θ₂-θ₁為麥克風(fēng)1與2間相位差；β₂＝θ₃-θ₁為麥克風(fēng)1與3間相位差；θ₁表示麥克風(fēng)M1接收的聲源信號(hào)的相位；θ₂表示麥克風(fēng)M2接收的聲源信號(hào)的相位；θ₃表示麥克風(fēng)M3接收的聲源信號(hào)的相位；

S633：根據(jù)波程差按照以下公式計(jì)算聲源位置坐標(biāo)：

其中，(x，y)為聲源坐標(biāo)，a為相鄰麥克風(fēng)間距；

為聲源距行走裝置所載麥克風(fēng)M1距離；

S634：根據(jù)聲源位置坐標(biāo)按照以下公式計(jì)算聲源方位角：

聲源方位角

其中，α聲源方位角。

本發(fā)明的目的之二是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供的一種基于麥克風(fēng)陣列的聲源定位跟隨方法，包括以下步驟：

S1：設(shè)置麥克風(fēng)陣列；

S2：通過(guò)麥克風(fēng)陣列來(lái)獲取聲源到各個(gè)麥克風(fēng)的語(yǔ)音信號(hào)；

S3：將語(yǔ)音采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換為信號(hào)序列；

S4：對(duì)信號(hào)序列進(jìn)行加窗操作得到加窗處理信號(hào)；

S5：對(duì)加窗處理信號(hào)判斷聲源位于采樣位置的前后方向和左右方向；

S6：根據(jù)聲源位于采樣位置的前后方向和左右方向來(lái)確定聲源的位置；

進(jìn)一步，所述聲源的位置是通過(guò)聲源定位方法來(lái)確定的，具體步驟如下：

S631：按照以下公式對(duì)語(yǔ)音采樣信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換得到聲源信號(hào)的幅度譜：

S(k)＝FFT[s_w(n)]；

其中，S(k)為加窗信號(hào)s_w(n)的傅里葉變換；

S632：根據(jù)得聲源信號(hào)的幅度譜按照以下公式計(jì)算聲源信號(hào)到各麥克風(fēng)間的波程差：

其中，d₁為一個(gè)周期內(nèi)聲源信號(hào)到麥克風(fēng)M1與M2間的波程差；d₂為一個(gè)周期內(nèi)聲源信號(hào)到麥克風(fēng)M1與M3間的波程差；λ為聲源信號(hào)一個(gè)周期的波長(zhǎng)，f為聲源信號(hào)頻率；β₁＝θ₂-θ₁為麥克風(fēng)1與2間相位差；β₂＝θ₃-θ₁為麥克風(fēng)1與3間相位差；θ₁表示麥克風(fēng)M1接收的聲源信號(hào)的相位；θ₂表示麥克風(fēng)M2接收的聲源信號(hào)的相位；θ₃表示麥克風(fēng)M3接收的聲源信號(hào)的相位；

S633：根據(jù)波程差按照以下公式計(jì)算聲源位置坐標(biāo)：

其中，(x，y)為聲源坐標(biāo)，a為相鄰麥克風(fēng)間距；

為聲源距行走裝置所載麥克風(fēng)M1距離；

S634：根據(jù)聲源位置坐標(biāo)按照以下公式計(jì)算聲源方位角：

聲源方位角

其中，α聲源方位角。

進(jìn)一步，所述麥克風(fēng)陣列包括相互垂直設(shè)置的均勻線性子陣列A、均勻線性子陣列B和參考點(diǎn)麥克風(fēng)；所述參考點(diǎn)麥克風(fēng)設(shè)置于相互垂直設(shè)置的均勻線性子陣列A、均勻線性子陣列B的中間點(diǎn)。

進(jìn)一步，所述聲源位置按照以下步驟來(lái)計(jì)算：

S61：根據(jù)加窗處理信號(hào)來(lái)判斷聲源位于采樣位置的前后方向；

S62：根據(jù)加窗處理信號(hào)來(lái)判斷聲源位于采樣位置的左右方向；

S63：根據(jù)聲源位于采樣位置的前后方向和左右方向來(lái)確定聲源的位置。

進(jìn)一步，所述聲源位于采樣位置的前后方向是按照以下步驟來(lái)計(jì)算：

S611：獲取均勻線性子陣列A中位于中間點(diǎn)前后的麥克風(fēng)與參考點(diǎn)麥克風(fēng)的間距為a；

S612：獲取均勻線性子陣列A中位于中間點(diǎn)前后的麥克風(fēng)的加窗處理信號(hào)；

S613：按照以下公式計(jì)算加窗處理信號(hào)的短時(shí)能量：

其中，N為窗函數(shù)的長(zhǎng)度；x_w表示加窗處理信號(hào)；n表示第n個(gè)加窗處理信號(hào)；m表示第m個(gè)加窗處理信號(hào)；

S614：比較位于中間點(diǎn)前后的麥克風(fēng)的短時(shí)能量，如果位于中間點(diǎn)前的麥克風(fēng)的短時(shí)能量大于位于中間點(diǎn)后的麥克風(fēng)的短時(shí)能量，則聲源位于采樣位置的前方；如果位于中間點(diǎn)前的麥克風(fēng)的短時(shí)能量小于位于中間點(diǎn)后的麥克風(fēng)的短時(shí)能量，則聲源位于采樣位置的后方；

所述聲源位于采樣位置的左右方向是按照以下步驟來(lái)計(jì)算：

S621：獲取均勻線性子陣列B中各麥克風(fēng)到參考點(diǎn)麥克風(fēng)的間距為b；

S622：獲取均勻線性子陣列B中位于中間點(diǎn)左右的麥克風(fēng)的加窗處理信號(hào)；

S623：按照以下公式計(jì)算加窗處理信號(hào)的短時(shí)能量：

其中，N為窗函數(shù)的長(zhǎng)度；x_w表示加窗處理信號(hào)；n表示第n個(gè)加窗處理信號(hào)；m表示第m個(gè)加窗處理信號(hào)；

S624：比較位于中間點(diǎn)左右的麥克風(fēng)的短時(shí)能量，如果位于中間點(diǎn)左的麥克風(fēng)的短時(shí)能量大于位于中間點(diǎn)右的麥克風(fēng)的短時(shí)能量，則聲源位于采樣位置的左方；如果位于中間點(diǎn)左的麥克風(fēng)的短時(shí)能量小于位于中間點(diǎn)右后的麥克風(fēng)的短時(shí)能量，則聲源位于采樣位置的右方。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明提供的基于麥克風(fēng)陣列的聲源定位跟隨系統(tǒng)，通過(guò)手持設(shè)備與行走裝置所載聲源構(gòu)成定位系統(tǒng)，該定位系統(tǒng)可以通過(guò)藍(lán)牙建立無(wú)線通信，當(dāng)手持設(shè)備發(fā)出聲源信號(hào)時(shí)，即觸發(fā)定位系統(tǒng)開(kāi)始采樣，當(dāng)手持設(shè)備無(wú)聲源信號(hào)發(fā)出時(shí)，定位系統(tǒng)關(guān)閉。采用這種方式，可以實(shí)現(xiàn)行走裝置的實(shí)時(shí)定位跟隨。本發(fā)明在行走裝置近距離跟隨情況下，可以準(zhǔn)確確定聲源位置，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，并且算法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書(shū)中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的說(shuō)明書(shū)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的附圖說(shuō)明如下。

圖1是本發(fā)明的硬件框圖。

圖2是本發(fā)明的麥克風(fēng)陣列模型。

圖3是本發(fā)明聲源S與麥克風(fēng)陣列的位置關(guān)系示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1

如圖所示，本實(shí)施例提供的基于麥克風(fēng)陣列的聲源定位跟隨系統(tǒng)，包括信號(hào)接收模塊、AD采樣電路、信號(hào)預(yù)處理模塊、算法處理模塊和輸出模塊；

所述信號(hào)接收模塊為麥克風(fēng)陣列，用于獲取聲源到各個(gè)麥克風(fēng)的語(yǔ)音信號(hào)；

所述AD采樣電路，用于獲取各麥克風(fēng)的語(yǔ)音采樣信號(hào)；

所述信號(hào)預(yù)處理模塊，用于預(yù)處理語(yǔ)音采樣信號(hào)；

所述算法處理模塊，用于根據(jù)語(yǔ)音采樣信號(hào)計(jì)算聲源位置；

所述輸出模塊，用于輸出聲源位置信息。

所述麥克風(fēng)陣列包括相互垂直設(shè)置的均勻線性子陣列A、均勻線性子陣列B和參考點(diǎn)麥克風(fēng)；所述參考點(diǎn)麥克風(fēng)設(shè)置于相互垂直設(shè)置的均勻線性子陣列A、均勻線性子陣列B的中間點(diǎn)。

所述信號(hào)預(yù)處理模塊按照以下步驟對(duì)語(yǔ)音采樣信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理：首先將語(yǔ)音采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換為信號(hào)序列；然后對(duì)信號(hào)序列進(jìn)行加窗操作得到加窗處理信號(hào)。

所述算法處理模塊按照以下步驟來(lái)計(jì)算聲源位置：

根據(jù)加窗處理信號(hào)來(lái)判斷聲源位于采樣位置的前后方向；

根據(jù)加窗處理信號(hào)來(lái)判斷聲源位于采樣位置的左右方向；

根據(jù)聲源位于采樣位置的前后方向和左右方向來(lái)確定聲源的大致位置。

所述算法處理模塊中聲源的位置是通過(guò)聲源定位方法來(lái)確定的，具體步驟如下：

S631：按照以下公式對(duì)語(yǔ)音采樣信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換得到聲源信號(hào)的幅度譜：

S(k)＝FFT[s_w(n)]；

其中，S(k)為加窗信號(hào)s_w(n)的傅里葉變換；

S632：根據(jù)得聲源信號(hào)的幅度譜按照以下公式計(jì)算聲源信號(hào)到各麥克風(fēng)間的波程差：

其中，d₁為一個(gè)周期內(nèi)聲源信號(hào)到麥克風(fēng)M1與M2間的波程差；d₂為一個(gè)周期內(nèi)聲源信號(hào)到麥克風(fēng)M1與M3間的波程差；λ為聲源信號(hào)一個(gè)周期的波長(zhǎng)，f為聲源信號(hào)頻率；β₁＝θ₂-θ₁為麥克風(fēng)1與2間相位差；β₂＝θ₃-θ₁為麥克風(fēng)1與3間相位差；θ₁表示麥克風(fēng)M1接收的聲源信號(hào)的相位；θ₂表示麥克風(fēng)M2接收的聲源信號(hào)的相位；θ₃表示麥克風(fēng)M3接收的聲源信號(hào)的相位；

S633：根據(jù)波程差按照以下公式計(jì)算聲源位置坐標(biāo)：

其中，(x，y)為聲源坐標(biāo)，a為相鄰麥克風(fēng)間距；

為聲源距行走裝置所載麥克風(fēng)M1距離；

S634：根據(jù)聲源位置坐標(biāo)按照以下公式計(jì)算聲源方位角：

聲源方位角

其中，α聲源方位角。

本發(fā)明還提供了一種基于麥克風(fēng)陣列的聲源定位跟隨方法，包括以下步驟：

S1：設(shè)置麥克風(fēng)陣列；

S2：通過(guò)麥克風(fēng)陣列來(lái)獲取聲源到各個(gè)麥克風(fēng)的語(yǔ)音信號(hào)；

S3：將語(yǔ)音采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換為信號(hào)序列；

S4：對(duì)信號(hào)序列進(jìn)行加窗操作得到加窗處理信號(hào)；

S5：對(duì)加窗處理信號(hào)判斷聲源位于采樣位置的前后方向和左右方向；

S6：根據(jù)聲源位于采樣位置的前后方向和左右方向來(lái)確定聲源的位置；

所述麥克風(fēng)陣列包括相互垂直設(shè)置的均勻線性子陣列A、均勻線性子陣列B和參考點(diǎn)麥克風(fēng)；所述參考點(diǎn)麥克風(fēng)設(shè)置于相互垂直設(shè)置的均勻線性子陣列A、均勻線性子陣列B的中間點(diǎn)。

所述聲源位置按照以下步驟來(lái)計(jì)算：

S61：根據(jù)加窗處理信號(hào)來(lái)判斷聲源位于采樣位置的前后方向；

S62：根據(jù)加窗處理信號(hào)來(lái)判斷聲源位于采樣位置的左右方向；

S63：根據(jù)聲源位于采樣位置的前后方向和左右方向來(lái)確定聲源的位置。

所述聲源位于采樣位置的前后方向是按照以下步驟來(lái)計(jì)算：

S611：獲取均勻線性子陣列A中位于中間點(diǎn)前后的麥克風(fēng)與參考點(diǎn)麥克風(fēng)的間距為a；

S612：獲取均勻線性子陣列A中位于中間點(diǎn)前后的麥克風(fēng)的加窗處理信號(hào)；

S613：按照以下公式計(jì)算加窗處理信號(hào)的短時(shí)能量：

其中，N為窗函數(shù)的長(zhǎng)度；x_w表示加窗處理信號(hào)；n表示第n個(gè)加窗處理信號(hào)；m表示第m個(gè)加窗處理信號(hào)；

S614：比較位于中間點(diǎn)前后的麥克風(fēng)的短時(shí)能量，如果位于中間點(diǎn)前的麥克風(fēng)的短時(shí)能量大于位于中間點(diǎn)后的麥克風(fēng)的短時(shí)能量，則聲源位于采樣位置的前方；如果位于中間點(diǎn)前的麥克風(fēng)的短時(shí)能量小于位于中間點(diǎn)后的麥克風(fēng)的短時(shí)能量，則聲源位于采樣位置的后方。

所述聲源位于采樣位置的左右方向是按照以下步驟來(lái)計(jì)算：

S621：獲取均勻線性子陣列B中各麥克風(fēng)到參考點(diǎn)麥克風(fēng)的間距為b；

S622：獲取均勻線性子陣列B中位于中間點(diǎn)左右的麥克風(fēng)的加窗處理信號(hào)；

S623：按照以下公式計(jì)算加窗處理信號(hào)的短時(shí)能量：

S624：比較位于中間點(diǎn)左右的麥克風(fēng)的短時(shí)能量，如果位于中間點(diǎn)左的麥克風(fēng)的短時(shí)能量大于位于中間點(diǎn)右的麥克風(fēng)的短時(shí)能量，則聲源位于采樣位置的左方；如果位于中間點(diǎn)左的麥克風(fēng)的短時(shí)能量小于位于中間點(diǎn)右后的麥克風(fēng)的短時(shí)能量，則聲源位于采樣位置的右方。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供的基于麥克風(fēng)陣列的聲源定位跟隨方法，通過(guò)手持設(shè)備與行走裝置所載聲源構(gòu)成進(jìn)行定位的定位系統(tǒng)，該定位系統(tǒng)設(shè)置于行走裝置，如助行裝置和助行輪椅，如圖1中虛線框所示，虛線框內(nèi)表示行走裝置，并通過(guò)藍(lán)牙建立無(wú)線通信，當(dāng)手持設(shè)備發(fā)出聲源信號(hào)時(shí)，即觸發(fā)定位系統(tǒng)開(kāi)始采樣，當(dāng)手持設(shè)備無(wú)聲源信號(hào)發(fā)出時(shí)，定位系統(tǒng)關(guān)閉。采用這種方式，可以實(shí)現(xiàn)行走裝置的實(shí)時(shí)定位跟隨。在行走裝置近距離跟隨情況下，可以準(zhǔn)確確定聲源位置，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，并且算法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。

基于麥克風(fēng)陣列的聲源定位跟隨系統(tǒng)示意圖如圖1所示：包括信號(hào)接收模塊、信號(hào)預(yù)處理模塊、算法處理模塊以及結(jié)果輸出模塊。

信號(hào)接收模塊為置于行走裝置上的十字麥克風(fēng)陣列，結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，用于獲取聲源到各個(gè)麥克風(fēng)的語(yǔ)音信號(hào)，由均勻線性子陣列A和均勻線性子陣列B構(gòu)成，兩個(gè)子陣列相互垂直，共用中間麥克風(fēng)1并將其作為參考點(diǎn)；麥克風(fēng)M2、M3與麥克風(fēng)M1間距為a；所述麥克風(fēng)M4、M5與麥克風(fēng)M1間距為b；本實(shí)施例中的M4位于前方，M5位于后方；麥克風(fēng)M2位于麥克風(fēng)M1左方，麥克風(fēng)M3位于麥克風(fēng)M1右方。

信號(hào)預(yù)處理模塊包括AD采樣電路，AD采樣電路以20KHZ采樣頻率對(duì)各個(gè)麥克風(fēng)獲取的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為離散信號(hào)。

算法處理模塊以及結(jié)果輸出模塊包括STM32F103ZE處理器及外圍電路、音頻輸出電路，用于運(yùn)行相關(guān)算法確定聲源位置，并輸出位置信息音頻。

具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

手持設(shè)備發(fā)出單頻聲源信號(hào)s(t)，通過(guò)藍(lán)牙與行走裝置建立無(wú)線通信，觸發(fā)定位系統(tǒng)開(kāi)始采樣；

行走裝置利用麥克風(fēng)陣列接收聲源信號(hào)；

將接收到的聲源信號(hào)進(jìn)行AD采樣，采樣頻率為20KHZ；將模擬信號(hào)s(t)轉(zhuǎn)換為信號(hào)序列s(n)；

對(duì)麥克風(fēng)所接收語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行加窗操作。假設(shè)語(yǔ)音信號(hào)在10～30ms短時(shí)間內(nèi)是平穩(wěn)的，窗函數(shù)平滑地在語(yǔ)音信號(hào)上滑動(dòng)，將語(yǔ)音信號(hào)分成幀。窗函數(shù)選用漢明窗

其中，N為窗口長(zhǎng)度，也為一幀采樣點(diǎn)數(shù)。加窗處理后的信號(hào)為s_w(n)：

s_w(n)＝s(n)*w(n)

判斷聲源信號(hào)基于行走裝置的前后方向。窗函數(shù)的長(zhǎng)度為N，短時(shí)能量可表示為：

其中，N為窗函數(shù)的長(zhǎng)度；x_w表示加窗處理信號(hào)；n表示第n個(gè)加窗處理信號(hào)；m表示第m個(gè)加窗處理信號(hào)；

比較麥克風(fēng)M4和M5接收語(yǔ)音信號(hào)的強(qiáng)度大小，如果E_4n＞E_5n聲源信號(hào)在行走裝置前方；如果E_4n＜E_5n，聲源信號(hào)在行走裝置后方。

其中，E_4n表示麥克風(fēng)4所接受語(yǔ)音信號(hào)的強(qiáng)度，E_5n表示麥克風(fēng)5所接受語(yǔ)音信號(hào)的強(qiáng)度。

判斷聲源信號(hào)基于行走裝置的左右方向。窗函數(shù)的長(zhǎng)度為N，短時(shí)能量可表示為：

比較麥克風(fēng)M2和M3接收語(yǔ)音信號(hào)的強(qiáng)度大小，如果E_2n＞E_3n聲源信號(hào)在行走裝置左方；如果E_2n＜E_3n聲源信號(hào)在行走裝置右方。

其中，E_2n表示麥克風(fēng)2所接受語(yǔ)音信號(hào)的強(qiáng)度，E_3n表示麥克風(fēng)3所接受語(yǔ)音信號(hào)的強(qiáng)度。

由聲源定位方法定位聲源的具體位置。

8)行走裝置根據(jù)聲源方位以及位置自主跟隨。

步驟(6)具體包括如下步驟：

(6.1)對(duì)信號(hào)序列進(jìn)行快速傅里葉變換。S(k)＝FFT[s_w(n)]；其中，S(k)為加窗信號(hào)s_w(n)的傅里葉變換。

(6.2)計(jì)算聲源信號(hào)到各麥克風(fēng)間的波程差。由FFT變換可求得聲源信號(hào)的幅度譜，聲源信號(hào)頻率為f，該頻率處所對(duì)應(yīng)各麥克風(fēng)接收語(yǔ)音信號(hào)的幅度與相位分別為：

M₁＝a₁+b₁j；相位：

M₂＝a₂+b₂j；相位：

M₃＝a₃+b₃j；相位：

麥克風(fēng)1與2間相位差為：β₁＝θ₂-θ₁；麥克風(fēng)1與3間相位差為：β₂＝θ₃-θ₁；

一個(gè)周期內(nèi)聲源信號(hào)到麥克風(fēng)M1與M2、M1與M3間的波程差d₁和d₂分別為：

其中λ為聲源信號(hào)一個(gè)周期的波長(zhǎng)，f為聲源信號(hào)的頻率；

(6.3)建立平面直角坐標(biāo)系，求聲源位置到坐標(biāo)系原點(diǎn)距離r；其中，聲源坐標(biāo)為(x，y)，a為相鄰麥克風(fēng)間距。建立方程組如下：

聲源距行走裝置所載麥克風(fēng)M1距離為r：

(6.4)由已知平面坐標(biāo)系，求聲源方位角；

聲源方位角

手持設(shè)備與行走裝置所載聲源定位系統(tǒng)可以通過(guò)藍(lán)牙建立無(wú)線通信，當(dāng)手持設(shè)備發(fā)出聲源信號(hào)時(shí)，即觸發(fā)定位系統(tǒng)開(kāi)始采樣，當(dāng)手持設(shè)備無(wú)聲源信號(hào)發(fā)出時(shí)，定位系統(tǒng)關(guān)閉。采用這種方式，可以實(shí)現(xiàn)行走裝置的實(shí)時(shí)定位跟隨。本發(fā)明在行走裝置近距離跟隨情況下，可以準(zhǔn)確確定聲源位置，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，并且算法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。

最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)中。