[发明专利]一种基于麦克风阵列的机器人声源定位系统及装置

说明书

一种基于麦克风阵列的机器人声源定位系统及装置，属于声源定位领域，用于解决降低计算复杂度的问题，要点是包括构造模块，构造麦克风阵列；互相关计算模块，利用互相关算法计算声源信号到各麦克风对之间的时延差；距离计算模块，计算声源S到坐标原点O的距离R；坐标计算模块，计算声源S的坐标；角度计算模块，求声源方位角θ和俯仰角效果是降低了计算复杂度。

技术领域

本发明涉及声源定位技术，特别涉及一种基于麦克风阵列的移动机器人空间声源定位技术，即利用多个麦克风组成的拓扑结构计算空间中的声源位置及方向的一种方法、系统及装置。

背景技术

声源定位在音视频会议系统、语音识别系统、语音控制系统和机器人交互方面都有重要的应用。大多数的声源定位方法一般是基于麦克风阵列的方法。在机器人声源定位中，由于机器人的体积限制，要求麦克风阵列的尺寸较小，大多数情况下，与声源距麦克风阵列的距离相比较，麦克风阵列的大小是可以忽略的。又因为机器人的计算能力，一般要求麦克风阵列的阵元数目较少。

文献[1,2]通过建立一个三维坐标系，在x，y和z轴上分别放置两个麦克风，构成具有6个阵元的麦克风阵列用于声源定位。这也是声源定位中常用的拓扑结构。文献[3]则在坐标原点多加了一个麦克风，使计算过程稍显简便。文献[4]是另一种类型的声源定位方法，只使用了两个麦克风，但需要通过利用麦克风的运动才能定位声源。

本发明使用了文献[1,2]中的麦克风阵列拓扑结构，并在此基础上获得声源的距离。但在声源位置的计算过程中，对文献[4]的声源定位算法进行了改进，利用麦克风之间的相对位置，替代了文献[4]里声源定位过程中所需的旋转运动，从而获取了声源位置。

参考文献

[1]赵圣.基于麦克风阵列的仿人智能机器人声源定位技术的研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2013.

[2]赵圣,崔牧凡,尤磊,王鸿鹏.基于小型麦克风阵列的声源定位技术[J].华中科技大学学报(自然科学版),2013,41(s1):188-191.

[3]Y.C.Guo,K.K.Song Gong,N.Zhang.Sound source localization algorithmbased on seven-microphone array and PHAT-GCC method[J].WIT Transactions onEngineering Sciences,2015,98:568-575

[4]Laurent Kneip,Claude Baumann.Binaural model for artificial spatialsound localization based on interaural time delays and movements of theinteraural axis.J.Acoust.Soc.Am.2008,124(5):3108-3119.

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于麦克风阵列的机器人声源定位系统及装置。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于麦克风阵列的机器人声源定位系统，存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行：

构造麦克风阵列；

利用互相关算法计算声源信号到各麦克风对之间的时延差；

计算声源S到坐标原点O的距离R；

计算声源S的坐标；

求声源方位角θ和俯仰角