本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人，尤其涉及一種采用FFT（快速傅里葉變換）計(jì)算聲源到兩個(gè)接收器的距離之差的機(jī)器人。

背景技術(shù)：

機(jī)器人采集的聲音信息是通過模數(shù)轉(zhuǎn)換將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后最終得到的。計(jì)算聲源到兩個(gè)接收器的距離之差，才能算出聲源到機(jī)器人的角度和距離，也就是說，計(jì)算聲源到兩個(gè)聲音接收器的距離差是整個(gè)聲源定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)。公知的機(jī)器人在利用所采集到數(shù)字信號(hào)計(jì)算聲源到兩個(gè)接收器之間的距離之差時(shí)，因?yàn)橥饨绺蓴_因素較多而經(jīng)常出錯(cuò)。因?yàn)閮H僅是采用數(shù)字信號(hào)變化特征直接去計(jì)算分析，是很難區(qū)分出周圍的嘈雜聲干擾信號(hào)的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述缺點(diǎn), 本實(shí)用新型提供了一種采用FFT計(jì)算聲源到兩個(gè)接收器的距離之差的機(jī)器人。

本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：

一種采用FFT計(jì)算聲源到兩個(gè)接收器的距離之差的機(jī)器人，其特征是：所述機(jī)器人內(nèi)置2個(gè)聲源接收器和一個(gè)單片機(jī)，2個(gè)聲源接收器都連接單片機(jī)，單片機(jī)將2個(gè)聲源接收器接收到的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后存儲(chǔ)起來，然后采用FFT，將采集到的時(shí)域信號(hào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)數(shù)據(jù)，再從頻域信號(hào)中提取主要頻點(diǎn)，通過對(duì)比主要頻點(diǎn)振幅是否相似來判斷采集的數(shù)據(jù)是否來自同一個(gè)聲源（相似則認(rèn)為是來自同一個(gè)聲源），進(jìn)而計(jì)算出聲源到兩個(gè)接收器的距離之差。采用FFT的優(yōu)點(diǎn)是能夠排除掉干擾信號(hào)。聲音接收器在接收聲源聲音的過程中，周圍可能有其它嘈雜聲音也被它接收，這顯然是多余的，所以，采用FFT，將聲源時(shí)域數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻域信號(hào)，就可以在頻域上處理，即只處理特定頻率范圍的聲音，而將其它聲音剔除掉。比如，人說話的聲音頻率范圍在65Hz-1100Hz之間，假如某個(gè)時(shí)刻有人對(duì)聲源接收器進(jìn)行喊話，若此時(shí)還有一個(gè)2000Hz的環(huán)境雜音也在不斷發(fā)出聲音，如果直接采用模數(shù)轉(zhuǎn)換的時(shí)域數(shù)字信號(hào)，是無法區(qū)分這兩個(gè)聲音的，但是，所述機(jī)器人采用FFT，就可以只對(duì)喊話人的65Hz-1100Hz的聲音進(jìn)行處理，從而排出2000Hz的干擾聲音。

本實(shí)用新型的有益效果是，本實(shí)用新型在嘈雜的環(huán)境中能準(zhǔn)確地計(jì)算出聲源到兩個(gè)聲音接收器的距離之差。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖，圖2是本實(shí)用新型的FFT示意圖，圖3是時(shí)域圖，圖4是頻譜圖。

圖1中，1是聲源接收器1，2是聲源接收器2，3是聲源，4是接收器1的采樣儲(chǔ)存區(qū)，5是接收器2的采樣儲(chǔ)存區(qū)，6是單片機(jī)，7是模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

圖2中，8是聲源接收器1的數(shù)據(jù)，9是聲源接收器1第1組FFT，10是聲源接收器2的數(shù)據(jù)，11是聲源接收器2第1組FFT，12是聲源接收器1第5組FFT，13是聲源接收器2第n組FFT。

具體實(shí)施方式

在圖1中，聲源3隨時(shí)地發(fā)出一段聲音，所述機(jī)器人中的聲源接收器1和聲源接收器2把采集到的模擬信號(hào)送單片機(jī)6，單片機(jī)6通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器7將它們轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并分別存儲(chǔ)在接收器1的采樣儲(chǔ)存區(qū)4和接收器2的采樣儲(chǔ)存區(qū)5。

所述機(jī)器人采用FFT計(jì)算聲源到兩個(gè)接收器的距離之差的典型例子的步驟如下：

1）、設(shè)采樣頻率為8KHz，兩個(gè)聲源接收器在1秒鐘內(nèi)采樣兩組8K內(nèi)存的數(shù)字信號(hào)。圖3是聲源接收器在某段時(shí)間內(nèi)采集到的聲音信號(hào)時(shí)域圖。單片機(jī)6對(duì)兩組存儲(chǔ)的時(shí)域數(shù)字信號(hào)（0.1秒采集到800個(gè)），以每隔1組模數(shù)數(shù)字信號(hào)選取256個(gè)點(diǎn)進(jìn)行FFT，得到240個(gè)頻譜圖（頻域信號(hào)）。

2）、對(duì)每組頻域信號(hào)提取主要的頻點(diǎn)，見圖4頻譜圖，其中振幅較大的頻點(diǎn)主要集中在8*30=240Hz（注：頻譜圖橫坐標(biāo)并不是實(shí)際頻率，而是縮小了30倍，因此這里加大了30倍）到14*30=420Hz之間，這一段剛好是人發(fā)出的聲音，只需要記錄這幾個(gè)振幅較大的頻點(diǎn)數(shù)據(jù)即可，而其它振幅較大頻點(diǎn)如125*30=3750Hz，并不是人發(fā)出的聲音，可認(rèn)為是環(huán)境雜音，直接忽略不計(jì)；對(duì)于240組頻譜圖，即可得到240組主要頻率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的振幅。

3）、對(duì)兩個(gè)接收器的240組主要頻點(diǎn)振幅進(jìn)行對(duì)比。若第一個(gè)接收器的第n組數(shù)據(jù)和第二個(gè)接收器的第m組主要頻率點(diǎn)振幅相同（聲音是不斷變換的，所以0.1秒鐘內(nèi)的240組頻譜圖基本是不一樣的，當(dāng)接收器1第n組和接收器2第m組頻譜圖的主要頻點(diǎn)振幅相同，即可認(rèn)為接收器1在n時(shí)刻與接收器2在m時(shí)刻接收到同一個(gè)聲音，只是接收到的時(shí)間不一樣），即可得到T=1/F*(m-n)(其中，T為時(shí)間差，F(xiàn)為采樣頻率)。比如，假設(shè)第一個(gè)接收器的第2組數(shù)據(jù)和第二個(gè)接收器的第8組主要頻點(diǎn)振幅相同，由于每組時(shí)間間隔為：1/8K=0.000125秒，那么，這兩個(gè)接收器接收的時(shí)間相差為：0.000125*（8-2）=0.00075（秒）。

4）、根據(jù)聲音在空氣中的傳播速度約為340米/秒，最后準(zhǔn)確地算出聲源到兩個(gè)接收器的距離之差是： 0.00075*340=0.255（米）。

以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，任何未脫離本實(shí)用新型方案內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。