本發(fā)明涉及聲音采集設(shè)備領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種基于方向性聲音傳感器的聲源方位判斷裝置及方法。

背景技術(shù)：

目前，大部分的麥克風(fēng)或拾音器等音頻采集設(shè)備，通常采用球面結(jié)構(gòu)，目的是為了盡可能多的接收從各個(gè)方向傳播的聲音，但是，往往都不具備聲源方位判斷功能。

在一些特定的應(yīng)用場(chǎng)合，設(shè)備需要判斷聲源方向與方位，如一些防盜監(jiān)控設(shè)備、消防安監(jiān)設(shè)備、課堂實(shí)錄錄制設(shè)備以及機(jī)器人等，需要判斷發(fā)出聲音的人或物的方位，以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)自動(dòng)追蹤。

目前對(duì)聲源的追蹤方法，大多是通過(guò)電路或軟件實(shí)現(xiàn)，準(zhǔn)確性無(wú)法保證，且成本較高，但是沒(méi)有一種能夠判斷聲音方位的硬件裝置，因此，研發(fā)一種聲源方位判斷裝置及方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)聲源的位置的判斷識(shí)別，具有重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供基于方向性聲音傳感器的聲源方位判斷裝置及方法，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)聲源的定位與識(shí)別，其具體的技術(shù)方案如下：

方向性聲音傳感器，其物征在于：包括聲音采集腔2，所述聲音采集腔2中部設(shè)置聲音通道4，所述聲音通道4與聲音采集腔2的外壁之間設(shè)置消音腔1，消音腔1內(nèi)布置軟性消音材料；所述聲音通道4底部設(shè)置咪頭腔5，所述咪頭腔5內(nèi)設(shè)置咪頭。

進(jìn)一步地，所述軟件消音材料為聚酯吸音棉。

基于方向性聲音傳感器的聲源方向判斷裝置，包括排列于同一平面內(nèi)的4個(gè)方向性聲音傳感器，所述方向性聲音傳感器以某一點(diǎn)為中心間隔90°排列，所述聲音傳感器的咪頭均與中央處理芯片6連接。

基于方向性聲音傳感器的聲源方位判斷裝置，包括排列于空間內(nèi)的6個(gè)方向性聲音傳感器，所述方向性聲音傳感器以某一點(diǎn)為中心按上、下、左、右、前、后間隔90°排列，所述聲音傳感器的咪頭均與中央處理芯片6連接。

基于聲源方向判斷裝置的聲源方向判斷方法，按以下步驟進(jìn)行：

A：以4個(gè)方向的方向性傳感器中心為原點(diǎn)建立平面坐標(biāo)系，設(shè)定象限；

B：4個(gè)不同方向排列的方向性傳感器分別采集聲源的信號(hào)，并傳輸至中央處理芯片，聲音信號(hào)強(qiáng)度分別記為S1、S2、S3、S4；

C：選出S1、S2、S3、S4中最大的兩個(gè)值，沿X軸方向的記為Sx，沿Y軸方向的記為Sy,即聲源方向與Sx、Sy對(duì)應(yīng)的方向性傳感器聲方向最接近，以此得出聲源所處象限；

D：根據(jù)公式計(jì)算聲源方向與X軸的夾角α

E：根據(jù)聲源所處象限與夾角α確定聲源方向。

基于聲源方位判斷裝置的聲源方位判斷方法，按以下步驟進(jìn)行：

A：以6個(gè)方向的方向性傳感器中心為原點(diǎn)建立空間坐標(biāo)系，設(shè)定第一至第八象限；

B：6個(gè)不同方向排列的方向性傳感器分別采集聲源的信號(hào)，并傳輸至中央處理芯片，聲音信號(hào)強(qiáng)度分別記為S1、S2、S3、S4、S5、S6；

C：選出S1、S2、S3、S4、S5、S6中最大的兩個(gè)值，沿X軸方向的記為Sx，沿Y軸方向的記為Sy,沿Z軸方向的記為Sz,即聲源方向與Sx、Sy、Sz對(duì)應(yīng)的方向性傳感器聲方向最接近，以此得出聲源所處象限；

D：根據(jù)公式計(jì)算X、Y平面內(nèi)聲源方向與X軸的夾角α根據(jù)公式計(jì)算X、Z平面內(nèi)聲源方向與X軸的夾角β根據(jù)夾角α、夾角β計(jì)算聲源方向與X軸的空間角γ

E：根據(jù)聲源所處象限與空間角γ確定聲源方向。

本發(fā)明所提供的基于方向性聲音傳感器的聲源方位判斷裝置及方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

第一、具有方向選擇功能，只接收與聲音通道方向的聲音，其它方向傳播的聲音明顯被削弱，擴(kuò)展了聲音傳感器的功能，適用于廣泛的場(chǎng)合，為判斷聲源方位與追蹤提從了硬件支持；

第二、采用獨(dú)特的消音腔設(shè)計(jì)，配合特定消音材料，對(duì)其他方向的聲音消音效果好；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易集成。

第三：可實(shí)現(xiàn)平面與立體環(huán)境聲源方向識(shí)別，減少了電路及軟件算法設(shè)計(jì)，降低了成本。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的方向性的聲音傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的基于方向性聲音傳感器的聲源方向判斷裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的基于方向性聲音傳感器的聲源方向判斷方法計(jì)算示意圖；

圖4為本發(fā)明的基于方向性聲音傳感器的聲源方位判斷裝置結(jié)構(gòu)及計(jì)算方法示意圖。

圖中標(biāo)號(hào)：

1：消音腔；2：聲音采集腔；3：咪頭；4：聲音通道；5：咪頭腔；6：中央處理芯片；7：聲源。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具有方向性的聲音傳感器作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖1所示，具有方向性的聲音傳感器，包括聲音采集腔2，所述聲音采集腔2中部設(shè)置聲音通道4，所述聲音通道4與聲音采集腔2的外壁之間設(shè)置消音腔1，消音腔1內(nèi)布置軟性消音材料。所述消音腔1開(kāi)口由聲音通道4向聲音采集腔2的外壁逐漸變窄。所述軟件消音材料優(yōu)選為聚酯吸音棉。所述聲音通道4底部設(shè)置咪頭腔5，所述咪頭腔5內(nèi)設(shè)置咪頭。咪頭與聲音處理芯片連接，對(duì)采集的聲音進(jìn)行處理。

本發(fā)明具有方向性的聲音傳感器只接收與聲音通道4方向上的聲音，其它方向傳播的聲音大部分被消音腔1吸收，相比從聲音通道傳來(lái)的聲音，明顯減弱，因此，該聲音傳感器具有方向性，配合其它設(shè)備使用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)聲源的識(shí)別與追蹤，具有廣泛的應(yīng)用前景。

如圖2所示，基于方向性聲音傳感器的聲源方向判斷裝置，包括排列于同一平面內(nèi)的4個(gè)方向性聲音傳感器，所述方向性聲音傳感器以某一點(diǎn)為中心間隔90°排列，所述聲音傳感器的咪頭均與中央處理芯片6連接。

基于聲源方向判斷裝置的聲源方向判斷方法，按如下過(guò)程進(jìn)行：

A：以4個(gè)方向的方向性傳感器中心為原點(diǎn)建立平面坐標(biāo)系，設(shè)定象限；

B：4個(gè)不同方向排列的方向性傳感器分別采集聲源7的信號(hào)，并傳輸至中央處理芯片，聲音信號(hào)強(qiáng)度分別記為S1、S2、S3、S4；

C：選出S1、S2、S3、S4中最大的兩個(gè)值，沿X軸方向的記為Sx，沿Y軸方向的記為Sy,如圖3所示，即聲源方向與Sx、Sy對(duì)應(yīng)的方向性傳感器聲方向最接近，以此得出聲源所處象限；

D：根據(jù)公式計(jì)算聲源方向與X軸的夾角α

E：根據(jù)聲源所處象限與夾角α確定聲源方向。