[发明专利]一种手机听声定位方法

权利要求书

1.一种手机听声定位方法，其目的是解决用手机对声音声源的方向进行定位和测距的技术问题；本发明的方法需要在手机上安装定位麦克风阵列，麦克风阵列包括至少两个麦克风，两个麦克风平行于手机的长轴安装在手机两端，手机的长轴是平行于手机长边的手机正面的对称轴，手机的短轴是平行于手机短边的手机正面的对称轴，手机长轴和手机短轴都位于手机正面所处的平面内，手机长轴和手机短轴相互垂直且相交于手机正面的中心，手机的Z轴过手机正面中心且垂直于手机正面；用定位麦克风阵列对声音声源进行定位和测距的步骤如下：步骤一： 开启手机听声定位功能，手机监听、收集并模式识别手机所处环境中目前存在的各种声音，然后由用户从中选定一个需要定位和测距的声音；步骤二：将手机正面置于水平面，然后绕手机的Z轴转动手机；步骤三： 如果在手机的转动过程中，需要定位的声音信号到达手机的两个麦克风的时间始终不存在时差，则可以判断声音声源位于过手机正面中心垂直于水平面的平面内，然后到步骤五；步骤四： 如果在手机的转动过程中，需要定位的声音信号到达手机的两个麦克风的时间大都存在时差，则必然存在一个角度，当手机转动到该角度时，需要定位的声音信号到达两个麦克风的时差为零，此时可以判断声音声源位于过手机短轴垂直于水平面的平面内；步骤五： 将手机正面置于声音声源所在的垂直平面内，在声音声源所处的垂直平面内绕手机的Z轴转动手机，当需要定位的声音信号到达两个麦克风的时差为零时，则可以判断声音声源所在垂直平面内手机短轴所指的方向就是声音声源的直线方向；步骤六： 将手机正面置于声音声源所在的垂直平面内，在声音声源所处的垂直平面内绕手机的Z轴转动手机，使手机长轴方向与声音声源的方向之间形成一个夹角θ，该夹角θ不能为0°、90°、180°以及270°，然后测出当手机长轴方向与声音声源的方向之间形成一个夹角θ时需要定位的声音信号到达两个麦克风的时差t_D，声音在空气中的传播速度为s，记平行于手机长轴安装的两个麦克风之间的距离为d_M，假设声音声源到手机正面中心的距离为d_S，则求解下面的一元方程就可得出声音声源到手机正面中心的距离d_S：

2.根据权利要求1所述的一种手机听声定位方法，其特征是：步骤六中求解一元方程以计算声音声源到手机正面中心的距离d_S时，求解方程通过查表完成；具体做法是：将手机正面置于声音声源所在的垂直平面内，在声音声源所处的垂直平面内绕手机的Z轴转动手机直到手机长轴方向与声音声源的方向之间的夹角θ等于一个事先指定的角度，则待求解的一元方程中只有t_D和d_S两个变量，而t_D是可以测量的，即当手机长轴方向与声音声源的方向之间的夹角为θ时需要定位的声音信号到达两个麦克风的时差，且t_D的取值范围是0到d_M/s之间的实数，将实数区间[0，d_M/s]根据t_D的测量精度进行充分的离散化，对于t_D在[0，d_M/s]区间中的每一个离散值，都根据一元方程求解出一个d_S值，然后把t_D的离散值和对应的d_S值做成一个表存起来，当需要确定声音声源的距离时，根据所测量到的t_D值，在表中查找与之最接近的t_D离散值，然后与该t_D离散值所对应的d_S值就是声音声源的距离。

3.根据权利要求1所述的一种手机听声定位方法，其特征是：所述的方法中的麦克风阵列含有对称分布在手机四端的四个麦克风，连结一对对角端头的两个麦克风就是手机正面的一条对角线；这种情况下，手机的长轴是手机正面的一条对角线；手机的短轴也位于手机正面内，手机的短轴通过手机正面中心并垂直于手机长轴；手机的Z轴过手机正面中心且垂直于手机正面；所有定位和测距的步骤保持不变，只是需要使用位于同一条对角线上的两个麦克风所接受到的声音信号进行定位和测距；位于两条对角线上的两对麦克风冗余校验彼此的定位和测距结果，从而提高可靠性。