[发明专利]一种基于UWB的指向性音源广播系统

说明书

技术领域

一种基于UWB的指向性音源广播系统，用于定向音频广播，属于自动化技术领域。

背景技术

声音定向传输需要解决二个问题：1、如何形成具有指向性特性的音频信号；2、如何使声波指向自动跟踪目标。

在公众场合如街头、会议室需要对某一特定目标进行声音的私有传输时，常见的方式是通过无线通信方式传输，接收方接收后通过耳机听音。采用超声波发射，具有指向性好的特点，适合应用在对目标的定向音频广播,系统工作时为保证定向效果，发射方需与目标同步移动，保证音频定向方向与目标一致。再如在公开场合要对不同目标进行不同内容的音频信号传输时，在外事活动中对不同对象进行不同语言的同声翻译广播等场合，如能进行音频定向传输则可实现上述功能。综上所述，采用超声波换能器阵定向音频传输技术，并且阵列能够随着目标移动而调整方向是保证音频定向传输的基本要求。

传统的定向传输方式是采用喇叭或无线通信的方式，存在以下问题：

1、通过喇叭直接传输方式，指向性差，几乎与周围没有隔离；

2、无线通信方式需要电子发射和电子接收装置，听音需要耳机或扬声器；

3、无线通信方式中接收装置需要供电支持，如用无线耳机需将电池装至耳机，受体积限制电池容量有限；

4、音源无法随目标移动而自动调整方向；

由于以上问题存在，音频定向传输系统应具有下述特点：1、指向性强；2、能够自动跟踪目标调整方向。

发明内容

本发明的目的在于：解决现有技术中的定向音频传输技术，指向性差，不能够自动跟踪目标调整方向的问题，提供了一种基于UWB的指向性音源广播系统。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于UWB的指向性音源广播系统，其特征在于：包括；

UWB定位模块：用于对移动目标进行实时跟踪；

信息处理模块：用于对UWB定位模块的跟踪信息进行处理；

超声波发射模块：用于将音源信号调制到超声波上进行发射；

数字化电动云台：用于接收信息处理模块处理的信息对云台上的超声波发射模块进行转动控制。

进一步，所述UWB定位模块包括；

UWB有源标签：用于设置在移动目标上发射UWB脉冲信号；

UWB传感器：用于接收UWB有源标签发送的UWB脉冲信号；

UWB脉冲信号集中器：用于将UWB传感器接收的UWB脉冲信号发送给信息处理模块；

位移传感器：用于检测移动目标是否移动。

进一步，所述信号处理模块包括；

信号处理板：用于接收、存储、输入、输出UWB定位模块的跟踪信息的中央硬件控制平台；

软件处理模块：用于UWB脉冲信号的处理；

所述软件处理模块搭载在信号处理板上；所述软件处理模块包括:

嵌入式操作系统:基于信号处理板的软件系统平台；

定位引擎组件:用于定位算法的工具包，即有关定位算法的处理；

处理程序：建立在嵌入式操作系统上的事务处理软件，接收定位引擎组件输出的定位信息，接收数字化电动云台输出的云台状态信息。

进一步，所述数字化电动云台包括通信接口，水平、垂直电机和通过通信接口接收信号处理模块发出的指令，进行水平、垂直电机控制的控制模块。

进一步，所述超声波发射模块包括将音源与超声波进行调制形成超声信号的调制模块和将调制模块调制的超声信号进行发射的超声换能器阵列。

进一步，所述超声波发射模块是将模拟的音频信号放大后经过模数转换形成数字音频信号，形成的数字音频信号进入信号处理模块，完成信号的调制和数字滤波，再由数模转换成模拟的带有模拟音频信息的超声信号，经过功率放大后送至超声换能器阵列，超声换能器阵列工作于超声波频率段内，将接收的超声波信号发射。

进一步，所述UWB传感器至少有3个。

进一步，所述定位引擎组件中的定位算法可以采用到达时间差法和到达角法复合定位算法。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

一、本发明通过UWB定位，获取移动目标的三维空间信息，在获取移动目标空间信息后，以定位信息为依据，控制云台运行，为一种自动跟踪拍摄方式，通过超声波进行对移动目标定向音频广播，具有定位精度高的特点，指向性强等优点，与传统人工方式相比，可以减少由于人为因素带来的延迟；

二、本发明声音发射方式采用超声换能器阵列发射，声音波束窄，指向性好；