基于多普勒雷达传感器实现音箱音频输出自动调节的方法技术

基于多普勒雷达传感器实现音箱音频输出自动调节的方法，涉及到音箱智能控制技术领域。解决现有音箱在不同的生活状态下自动切换音频调节策略存在结构及算法复杂，且私密性较差，或者探测距离短，难以连续跟踪的技术不足，首先采用多普勒雷达传感器模组跟踪听音在室内的距离和水平方位角，并进行离散化，形成索引号；然后，音箱的第二一数字信号处理器根据索引号调用预设的音频调节方案，执行对音箱音频输出自动调节。依据等响度曲线采用统计分析方法对频响损失补偿，实现对音箱音频自动调节的功能，私密性好，可以连续跟踪，控制精准可靠。靠。靠。

【技术实现步骤摘要】
基于多普勒雷达传感器实现音箱音频输出自动调节的方法


[0001]本专利技术涉及到音箱智能控制


技术介绍

[0002]音箱在播放音乐时，在音量一定的情况下，听者在不同距离上，特别是在房间较大的情况下，频率响应变化较大，导致听感上响度忽大忽小，音质变化也较大。另外，听者在不同的生活状态，对音乐表现力也有不同的要求。如在客厅闲暇走动时，一般喜欢明快的音效，躺在沙发上休息时，则需要相对平缓的音效和较小的音量，或是直接关机。
[0003]要实现上述音频的自动调节功能：听者走到哪里都能听到响度适中、且音质基本不变的音乐；在不同的生活状态下，又能自动切换相应的表现效果，首先要实时获得听者与音箱间的相对距离，或是听者所在房间的具体位置，并由此推断其当前的生活状态，据此调用音频调节的相应策略。目前对移动目标监测的方案通常包括摄像头，被动红外等。但应用在这一场景都有明显的劣势。使用传统的摄像头方案，结构及算法复杂，且私密性较差；被动红外方案作用距离有限，难以连续跟踪。
[0004]多普勒雷达传感器(Doppler Radar Sensor)具有作用距离远(5m以上)，探测角度足够大，最大可达90度，及连续探测等能力，可很好地连续跟踪听者的距离和方位，且不存在私密性问题。

技术实现思路

[0005]综上所述，本专利技术的目的在于解决现有音箱在不同的生活状态下自动切换音频调节策略存在结构及算法复杂，且私密性较差，或者探测距离短，难以连续跟踪的技术不足，而提出基于多普勒雷达传感器实现音箱音频输出自动调节的方法。
[0006]为解决本专利技术所提出的技术不足，采用的技术方案为：
[0007]基于多普勒雷达传感器实现音箱音频输出自动调节的方法，其特征在于所述方法首先采用多普勒雷达传感器模组跟踪听音在室内的距离和水平方位角，并进行离散化，形成索引号；然后，音箱的第二一数字信号处理器根据索引号调用预设的音频调节方案，执行对音箱音频输出自动调节。
[0008]作为对本专利技术技术方案作进一步限定的方案包括有：
[0009]所述的多普勒雷达传感器模组包括有发送天线、第一接收天线、第二接收天线和第一数字信号处理器；第一数字信号处理器根据发送天线的发送信号与第一接收天线的第一接收信号混频得到中频信号IF，并经低通滤波器之后进行离散傅立叶变换，计算得出听音与音箱的相对距离；第一数字信号处理器还根据第一接收天线接收的第一接收信号和第二接收天线接收的第二接收信号，基于广义互相关
‑
相位变换法求解听者到两个接收天线的延时τ，以解水平方位角θ。
[0010]所述的音箱的第二数字信号处理器对音箱所在的房间进行区域划分，并赋以对应的索引值，根据多普勒雷达传感器模组探测跟踪听音在相应区域停留时间，预估出活跃、休
息和睡眠三种生活状态；当判断为活跃生活状态时，自动切换至明快的旋律；判断为休息生活状态时，自动切换至平缓温柔的旋律；判断为睡眠生活状态时，自动切换关机。
[0011]所述的水平方位角θ的获得方法：先做第一接收天线和第二接收天线所接收离散信号x1(n)，x2(n)频域广义互相关(GCC)，如式1：
[0012][0013]其中：
[0014]X1(k),X2(k),分别是信号x1(n)，x2(n)经离散傅立叶变换后的频域表示，变量k，为频点索引，K,积分上限，且K＝N/2,N一次作离散傅立叶变换的采样点数；f0,频率分辨率，且f0＝f
s
/N,f
s
为采样率；τ，离散时间序号，τ∈[0，N],对应时刻t＝τ/N；
[0015]则时延估计：
[0016]采用加权函数W(k)，式1转换为下式：
[0017][0018][0019]其中：为X2(k)的共轭；由式(2)，则可得听者到2个接收信号的时延估计，回波距离差Δd(τ)：c＝340m/s，为声速；水平方位角θ＝arcsin(Δd/r)，r为接收天线间距。
[0020]本专利技术的有益效果为：本专利技术基于多普勒雷达传感器(Doppler Radar Sensor)提供的位置解决方案，依据等响度曲线采用统计分析方法对频响损失补偿，实现对音箱音频自动调节的功能，私密性好，可以连续跟踪，控制精准可靠。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的音箱结构原理示意图；
[0022]图2为本专利技术的实现方法流程图；
[0023]图3为距离、水平方位角定义示意图；
[0024]图4为房间九宫图示意图；
[0025]图5为本专利技术的等响度曲线图。
具体实施方式
[0026]以下结合附图和本专利技术优选的具体实施例对本专利技术的方法作进一步发说明。
[0027]参照图1至图2所示，本专利技术公开的基于多普勒雷达传感器实现音箱音频输出自动调节的方法，首先采用多普勒雷达传感器模组跟踪听者在室内的距离和水平方位角，并进行离散化，形成索引号；然后，由音箱的第二数字信号处理器根据索引号调用预设的音频调节方案，执行对音箱音频输出自动调节。本专利技术要实现的主要功能：
①
在家庭室应用场景内，利用探测音箱与听者的距离，实现音箱响度和音量的自动调节，听者走到哪里都能保证音量适中，音质基本相同。
②
将听者生活状态区分为活跃、休息或睡眠等不同的生活状态。利用探测听者所在房间的区域、停留时间等，估计可能的生活状态，实现相应音频表现效果的自动切换。如行走时保持明快的旋律，坐在沙发上休息时保持平缓温柔的旋律，睡眠时关
机等。
[0028]为了实现本专利技术上述两个功能，在具体实施过程中，所述的多普勒雷达传感器模组包括有发送天线、第一接收天线、第二接收天线和第一数字信号处理器DSP1；第一数字信号处理器DSP1根据发送天线的发送信号与第一接收天线的第一接收信号混频得到中频信号IF，并经低通滤波器之后进行离散傅立叶变换，计算得出听音与音箱的相对距离；第一数字信号处理器还根据第一接收天线接收的第一接收信号和第二接收天线接收的第二接收信号，基于广义互相关
‑
相位变换法求解听者到两个接收天线的延时τ，以解水平方位角θ。也即是多普勒雷达传感器模组是实现距离和方位跟踪的前端数据采集和运算部件，其内部集成的ADC单元用以实现模数转换，并传输至第一数字信号处理器DSP1作后续处理。第一数字信号处理器DSP1是实现测距定向等算法的核心部件，并将测量的距离或具体位置进行离散化，形成索引号，再通过串口传输至音箱的主控模块，执行对音箱音频输出自动调节，调用相应的音频调节方案。音箱的MCU负责人机交互，用户界面控制、各主要器件的初始化、开关机等。
[0029]所述的音箱的第二数字信号处理器对音箱所在的房间进行区域划分，如图4中所示，将房间划分成九宫格，并赋以对应的索引值，根据多普勒雷达传感器模组探测跟踪听音在相应区域停留时间，预估出活跃、休息和睡眠三种生活状态；当判断为活跃生活状态时，自动切换至明快的旋律；判断为休息生活状态时，自动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于多普勒雷达传感器实现音箱音频输出自动调节的方法，其特征在于所述方法首先采用多普勒雷达传感器模组跟踪听音在室内的距离和水平方位角，并进行离散化，形成索引号；然后，音箱的第二一数字信号处理器根据索引号调用预设的音频调节方案，执行对音箱音频输出自动调节。2.根据权利要求1所述的基于多普勒雷达传感器实现音箱音频输出自动调节的方法，其特征在于：所述的多普勒雷达传感器模组包括有发送天线、第一接收天线、第二接收天线和第一数字信号处理器；第一数字信号处理器根据发送天线的发送信号与第一接收天线的第一接收信号混频得到中频信号IF，并经低通滤波器之后进行离散傅立叶变换，计算得出听音与音箱的相对距离；第一数字信号处理器还根据第一接收天线接收的第一接收信号和第二接收天线接收的第二接收信号，基于广义互相关
‑
相位变换法求解听者到两个接收天线的延时τ，以解水平方位角θ。3.根据权利要求1所述的基于多普勒雷达传感器实现音箱音频输出自动调节的方法，其特征在于：所述的音箱的第二数字信号处理器对音箱所在的房间进行区域划分，并赋以对应的索引值，根据多普勒雷达传感器模组探测跟踪听音在相应区域停留...

【专利技术属性】
技术研发人员：何敏，王鹏，房明聪，
申请(专利权)人：深圳市悦尔声学有限公司，
类型：发明
国别省市：