[发明专利]区分声音的系统和方法及状态监控系统和移动电话机

说明书

技术领域

本发明涉及用于区分来自于目标物体和其背景的声音的系统和方法，及采用该系统和方法的状态监控系统和移动电话机。 

背景技术

声学分析常用于语音识别，却很少作为环境监控技术用于工业。声学监控的质量很大程度上依赖于机器工作环境的背景噪声。声源定位可以减轻背景噪声的影响。声像仪可用于声源定位。 

环境监控工具的一个重要的方面是声音分析。当机器和工厂设备发生故障时，可通过检测其发出的噪声的变化来检测故障。其中，声像仪使得声音的获得自动化并且更加客观。现有的声像仪可用于视觉化声音及其声源。类似于热像图的方式生成声源图。根据不同的标注，可以快速定位和分析噪声源。声像仪包括诸如视频相机一样的视频设备和多个诸如麦克风一样的声压测量设备，其中声压通常以帕斯卡(Pa)来测量。麦克风通常相对于声像仪以预定的形状和位置排列。 

声像仪可用于噪声/声源的识别、量化以及通过阵列处理由麦克风阵列拾取的多维声学信号生成声学环境的图像并且将该声学图像匹配到视频图像。集成麦克风阵列和数字视频相机的设备提供声学环境的视觉信息。作为测试设备的声学相机的可能应用包括在诸如车辆、火车和飞机内外等一样的环境中或在风洞中对于噪声/声源非破坏性的测量。声像仪也可内置在诸如水下无人交通工具、机器人和机器人平台一样的复杂平台中。当使用包括多个麦克风的麦克风阵列时，其可导致涉及声像仪的相对高的复杂度、相对大的体积和较高的成本。 

在一些传统的设计中，多个麦克风在测量之间随诸如电动机一样的驱动器移动。通过检测驱动器的参数来完成麦克风的运动捕捉，例如检测电动机的速度或初始位置。驱动器的机械特性限制了麦克风的运动，换而言之，麦克风不能随意移动并且由于上述限制无法跟随一定的路径。此外，在一些情 况下，位置的精确度受到采样或扫描区域的限制。当用电动机移动麦克风时，涉及麦克风的位置精确度的问题变得严重。例如，上述问题可归因于电动机的公差或其构造震动。此外，难以达到以电动机来移动麦克风而在固定连接处无反作用力的构造配置。 

此外，在工厂的噪声环境中，例如有多个设备同时工作，诸如声学摄影机一样的声学分析系统将分析来自目标物体及其背景(环境)的声音频率，但是传统的声学分析系统无法自动地区分来自目标物体的声音和来自其背景的声音。因此，无法消除来自其背景的声音对于来自目标物体的声音的影响。特别对于用于监控目标物体(例如电动机)的正常状态/故障状态的状态监控系统来说，其采用声学分析系统，它搜索高幅值的噪声信号或者特定噪声频率或模式并且定位噪声声源。然而，在特定故障信号弱于背景噪声并且所搜索的频率或模式未知情况下，则无法进行声学分析。 

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种区分来自目标物体及其背景的声音的系统，所述目标物体及其背景组成声源，包括：声源定位部件，包括至少一个麦克风和处理部件；和目标方向参考确定部件，用于将关于所述声源定位部件相对于所述目标物体的方向的信息确定为目标方向参考；其中：所述处理部件用于通过使用麦克风信号获得关于声音从所述声源到达所述声源定位部件的方向的信息，并且将其与所述目标方向参考比较以便区分来自目标物体及其背景的声音。通过采用声音区分系统，其可以抽取来自特定设备的位置的背景噪声并且仅分析来自目标物体的那些信号。 

根据本发明的另一个方面，提供一种状态监控系统，包括上述区分来自目标物体及其背景的声音的系统，其中：所述处理部分还用于基于所述区分后的声音的频率判断所述目标物体的状态。通过采用状态监控系统，所抽取的信号自动地用于故障检测。该状态监控系统还可以包括报警装置，例如扩音器，以便提醒用于人工故障分析。 

根据本发明的另一个方面，提供一种移动电话机，包括上述区分来自目标物体及其背景的声音的系统最为其功能的扩展。 

根据本发明的另一个方面，提供一种区分来自目标物体及其背景的声音的方法，所述目标物体及其背景组成声源，包括：将关于所述声源定位部件 相对于所述目标物体的方向的信息确定为目标方向参考；通过使用麦克风信号获得关于声音从所述声源到达所述声源定位部件的方向的信息；以及将其与所述目标方向参考比较以便区分来自目标物体及其背景的声音。通过采用声音区分方法，其可以抽取来自特定设备的位置的背景噪声并且仅分析来自目标物体的那些信号。