[发明专利]音源定位方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及音源定位，具体地说涉及应用在玩具等产品中的音源定位方法和音源定位系统。

背景技术

现在的玩具越来越机械化和智能化。比如，Sony公司开发的一款商业机器人AIBO是模拟真实狗行为的全机械机器人玩具宠物。AIBO配置有CMOS摄像头和触觉传感器，用于接收外界环境的输入信息，分析这些信息，并通过输出来对输入做出反应。AIBO的耳朵是一个微麦，它可以对声音命令、周围噪声以及主人的声音做出响应。

然而，这些玩具在空间定位方面都存在较大误差。AIBO的微麦仅可以简单地识别出声音的方向。随着玩具的智能化程度进一步提高，玩具厂商对音源定位技术提出了较高的要求。

发明内容

本发明的目的是克服包括玩具在内的产品中音源定位精度不足的缺点。

本发明在第一方面提供音源定位方法，包括步骤：接收来自不同指向的多个麦克的声音信号；对声音信号低通滤波、放大和AD转换；对AD转换后的声音信号进行在若干方向上的音量判断，所述若干方向包括多个麦克所指向的多个主方向；并且基于音量判断结果，确定音源方向为所述若干方向之一。

本发明在第二方面提供音源定位系统，包括：多个麦克；滤波放大电路，与多个麦克相连，将来自多个麦克的声音信号滤波放大；AD转换器，将滤波放大后的声音信号转换为数字信号；数据处理单元，对AD转换后的声音信号进行在若干方向上的音量判断，所述若干方向包括多个麦克所指向的多个主方向；并且确定音源方向为所述若干方向之一。

优选的是，本发明的第一方面和第二方面中提到的所述若干方向还包括位于多个主方向之间的数个副方向。

本发明以较低的成本实现了对音源进行较高精度且实时的方向定位。

附图说明

下面将参照附图对本发明的优选实施方案进行更详细的说明，附图中：

图1是根据本发明的优选实施方案的音源定位系统结构图；

图2是图1音源定位系统的处理流程图；

图3是滤波放大电路的示意图；

图4是根据本发明的一个优选实施例，采用图3放大电路构成的音源定位系统的总体电路图；

图5是AD转换的处理流程；

图6是音量判断原理图；

图7示意了音量判断中的多级搜索过程；

图8是音量判断处理的具体流程图；

图9是音源方向判断的处理流程图；以及

图10是音量分布结果示意图。

具体实施方式

图1是根据本发明的音源定位系统结构图。音源定位系统结构可以分为三部分：声音数据采集部分、数据处理部分、定位结果指示部分。

如图1所示，声音数据采集部分包括三个指向性麦克以及与之相连的滤波放大电路。三个指向性麦克成120度夹角放置，用于接收声音信号。麦克所接收的声音信号被送往滤波放大电路，后者将声音信号滤波放大。需要指出，麦克的数量和指向可以根据需要确定，可以呈空间或平面均匀分布。

数据处理部分由单片机构成。该单片机包括AD接口和存储器(未图示)。单片机通过AD接口接收来自滤波放大电路的信号，并且对其进行AD转换。量化后的数据保存到存储器中等待处理。单片机采用音源定位算法，基于所采集到的声音数据进行音量判断，并且由此判断音源的方向。需要指出，AD转换模块也可以独立于单片机被提供。

定位结果指示部分包括6个音源方向D1-D6，它们可以由例如发光二极管构成。单片机在判断出当前音源方向后，输出驱动信号，点亮对应音源方向的一个发光二极管。

在图1中，D1、D3和D5对应三个麦克的主方向，这三个主方向每两个之间有一个副方向(D2、D4和D6)。所以，音源定位系统最终能够指示6个方向，即系统的定位精度为60度。

在一个例子中，单片机采用SPCE061A，这是凌阳科技推出的μ’nSP^TM系列产品中的一款16位结构的微控制器。SPCE061A的内存为2K字，同时内嵌了32K字的闪存(FLASH)。

下文将结合单片机SPCE061A进一步说明音源定位系统的处理过程和具体结构。