声源方向判断装置、方法及麦克风指向性调节系统、方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种声源方向判断装置、方法及麦克风指向性调节系统、方法，声源方向判断装置包括：噪声滤除单元、方向计算单元，以及由对称地分布在X轴、Y轴和Z轴正负方向的三对麦克风构成的麦克风阵列；麦克风阵列接收声源的声波信号，并将声波信号传输至噪声滤除单元；方向计算单元根据已滤除噪声信号的声波信号计算声源的方向坐标，根据声源的方向坐标判断出声源方向。麦克风指向性调节系统的指向性调节单元获取声源方向判断装置计算出的声源的方向坐标，调整麦克风阵列的波束指向，使其指向声源的方向坐标，控制麦克风阵列只接受声源方向出射的声波，能够较好地接收语音信号，实现较好的语音增强和降噪效果，保证语音通信的有效性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及麦克风语音增强及降噪领域，特别涉及一种声源方向判断装置、方法及麦克风指向性调节系统、方法。
技术介绍
麦克风阵列是指由两个以上麦克风，按照特定的空间形状排列而成。麦克风阵列语音增强方法的研究开始于20世纪80年代，在此之后，各国学者逐渐根据噪声的不同情况，提出基于麦克风阵列的语音增强算法。现有技术中的麦克风语音增强及降噪系统中，由于无法准确判断声源方向，麦克风阵列指向性固定，即，产品应用过程中，麦克风阵列指向固定到默认声源位置。然而，当声源相对位置时常变化时，麦克风接收的信号会出现忽强忽弱的现象。如应用智能手表通话时，佩戴在左手或右手，或者受胳膊活动的影响，在某些位置讲话时麦克风无法很好地接收声音信号，对方听到的声音会较小。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术提供了一种声源方向判断装置、方法及麦克风指向性调节系统、方法，以解决现有技术中由于无法准确判断声源方向，只能将麦克风阵列指向固定到默认声源位置，不能很好地接收信号的问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一方面，本专利技术提供一种声源方向判断装置，包括：噪声滤除单元、方向计算单元，以及由对称地分布在X轴正负方向、Y轴正负方向和Z轴正负方向的三对麦克风构成的麦克风阵列，所述三对麦克风通过XYZ轴结合件彼此固定；所述麦克风阵列接收声源的声波信号，并将接收的声波信号传输至所述噪声滤除单元；所述噪声滤除单元滤除接收的声波信号中声源所在频段之外频段的噪声信号，并将滤除噪声信号之后的声波信号发送给所述方向计算单元；所述方向计算单元根据已滤除噪声信号的声波信号计算声源的方向坐标，，根据声源的方向坐标判断出声源方向。可选地，假设经所述噪声滤除单元滤除噪声信号后，所述方向计算单元接收的所述麦克风阵列的每个麦克风的声波信号的声压值分别为：Px+，Px-，Py+、Py-、Pz+和Pz-，所述方向计算单元计算X轴、Y轴和Z轴三个方向的声压差绝对值|Px+-Px-|、|Py+-Py-|和|Pz+-Pz-|的值，并初判声源位置：若其中至少一个值大于设定阈值，则判断声源为近距离声源；若三个值都小于设定阈值，则判断声源为远距离声源。可选地，在判断声源为近距离声源时，所述方向计算单元根据X轴、Y轴和Z轴三个方向的声压差，计算出所述声源的方向坐标为(Px+-Px-，Py+-Py-，Pz+-Pz-)。可选地，在判断声源为远距离声源时，所述方向计算单元对接收的所述麦克风阵列的每个麦克风的声波信号获取时间序列函数分别为X+(t)、X-(t)、Y+(t)、Y-(t)、Z+(t)和Z-(t)；所述方向计算单元根据X轴、Y轴和Z轴三个方向的声波信号的时间序列函数的相关性，计算出所述声源的方向坐标为(cor X，cor Y，cor Z)，其中， c o r X = | Σ t = T T + Δ t X + ( t - L / c ) × X - ( t ) | - | Σ t = T T + Δ t X + ( t ) × X - ( t - L / c ) | , ]]> c o r Y = | Σ t = T T + Δ t Y + ( t - L / c ) × Y - ( t ) | - | Σ t = T T + Δ t Y + ( t ) × Y - ( t - L / c ) | , ]]> c o r Z = | Σ t = T T + Δ t Z + ( t - L / c ) × Z - ( t ) | - | Σ t = T T + Δ t Z + ( t ) × Z - ( t - L / c ) | , ]]>L是X轴正负方向、Y轴正负方向和Z轴正负方向上每对麦克风之间的距离，c是声波在空气中的传播速度。另一方面，本专利技术还提供一种麦克风指向性调节系统，包括指向性调节单元和上述的声源方向判断装置，所述指向性调节单元获取所述声源方向判断装置计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声源方向判断装置，其特征在于，包括：噪声滤除单元、方向计算单元，以及由对称地分布在X轴正负方向、Y轴正负方向和Z轴正负方向的三对麦克风构成的麦克风阵列，所述三对麦克风通过XYZ轴结合件彼此固定；所述麦克风阵列接收声源的声波信号，并将接收的声波信号传输至所述噪声滤除单元；所述噪声滤除单元滤除接收的声波信号中声源所在频段之外频段的噪声信号，并将滤除噪声信号之后的声波信号发送给所述方向计算单元；所述方向计算单元根据已滤除噪声信号的声波信号计算声源的方向坐标，根据声源的方向坐标判断出声源方向。

【技术特征摘要】
1.一种声源方向判断装置，其特征在于，包括：噪声滤除单元、方向计算单元，以及由对称地分布在X轴正负方向、Y轴正负方向和Z轴正负方向的三对麦克风构成的麦克风阵列，所述三对麦克风通过XYZ轴结合件彼此固定；所述麦克风阵列接收声源的声波信号，并将接收的声波信号传输至所述噪声滤除单元；所述噪声滤除单元滤除接收的声波信号中声源所在频段之外频段的噪声信号，并将滤除噪声信号之后的声波信号发送给所述方向计算单元；所述方向计算单元根据已滤除噪声信号的声波信号计算声源的方向坐标，根据声源的方向坐标判断出声源方向。2.根据权利要求1所述的声源方向判断装置，其特征在于，假设经所述噪声滤除单元滤除噪声信号后，所述方向计算单元接收的所述麦克风阵列的每个麦克风的声波信号的声压值分别为：Px+，Px-，Py+、Py-、Pz+和Pz-，所述方向计算单元计算X轴、Y轴和Z轴三个方向的声压差绝对值|Px+-Px-|、|Py+-Py-|和|Pz+-Pz-|的值，并初判声源位置：若其中至少一个值大于设定阈值，则判断声源为近距离声源；若三个值都小于设定阈值，则判断声源为远距离声源。3.根据权利要求2所述的声源方向判断装置，其特征在于，在判断声源为近距离声源时，所述方向计算单元根据X轴、Y轴和Z轴三个方向的声压差，计算出所述声源的方向坐标为(Px+-Px-，Py+-Py-，Pz+-Pz-)。4.根据权利要求2所述的声源方向判断装置，其特征在于，在判断声源为远距离声源时，所述方向计算单元对接收的所述麦克风阵列的每个麦克风的声波信号获取时间序列函数分别为X+(t)、X-(t)、Y+(t)、Y-(t)、Z+(t)和Z-(t)；所述方向计算单元根据X轴、Y轴和Z轴三个方向的声波信号的时间序列函数的相关性，计算出所述声源的方向坐标为(cor X，cor Y，cor Z)，其中， c o r X = | Σ t = T T + Δ t X + ( t - L / c ) × X - ( t ) | - | Σ t = T T + Δ t X + ( t ) × X - ( t - L / c ) | , ]]> c o r Y = | Σ t = T T + Δ t Y + ( t - L / c ) × Y - ( t ) | - | Σ t = T T + Δ t Y + ( t ) × Y - ( t - L / c ) | , ]]> c o r Z = | Σ t = T T + Δ t Z + ( t - L / c ) × Z - ( t ) | - | Σ t = T T + Δ t Z + ( t ) × Z - ( t - L / c ) | , ]]>L是X轴正负方向、Y轴正负方向和Z轴正负方向上每对麦克风之间的距离，c是声波在空气中的传播速度。5.一种麦克风指向性调节系统，其特征在于，包括指向性调节单元和权利要求3或4所述的声源方向判断装置，所述指向性调节单元获取所述声源方向判断装置计算出的声源的方向坐标...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓红，
申请(专利权)人：青岛歌尔声学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37