[发明专利]智能手机交互式噪声自先验感知分析系统

权利要求书

1.智能手机交互式噪声自先验感知分析系统，其特征在于，面向环境感知基于智能手机对噪声交互式分析，把自先验感知应用到交互式感知系统当中，通过对智能手机端和服务器端的设计开发，实现噪声数据的采集、处理与压缩传输，在系统中参与者通过热力地图的形式直观的获得自己所关心区域的噪声分布情况，实现交互式自先验感知噪声检测系统；

第一，交互式自先验感知的数据采集与重建，包括：一是交互式噪声数据采集，二是自适应噪声数据压缩，三是噪声自先验重建；

在采集噪声数据前，提出采用一种粗粒度音频模态动态评估方法对参与者在感知任务过程中的应用场景进行推测，提高采集数据的精确度；基于交互式感知系统中噪声数据冗余多、处理过程能耗大的问题，提出把自先验感知融入交互式感知噪声检测系统，利用少量的噪声数据来重建出整个环境噪声数据信息，减少数据采集量；

第二，设计并实现一个环境噪声交互式感知系统，一是系统总体设计，二是客户端系统设计，包括传感器数据获取、地图服务板块设计、噪声地图的生成，三是服务端系统设计；

客户端使用搭载智能操作系统的智能手机，完成噪声数据的采集和压缩，并把数据发送到服务端，参与者在手机端查看噪声地图；服务端采用基于REST架构的Web服务方式,接收从客户端发送过来的数据，并把数据进行处理和重建，实现对交互式感知数据的处理以及对参与者状态的推测,最后把重建结果反馈到客户端。

2.根据权利要求1所述智能手机交互式噪声自先验感知分析系统，其特征在于，交互式噪声数据采集：对智能手机的使用场景和使用方式进行粗粒度音频模态动态评估，根据参与者的运动状态，将参与者分为静态型和动态型,根据参与者的手机所处空间,分为封闭空间和开放空间,将手机放置于室内的抽屉内，则认定是静止状态下的封闭空间，手机采集到的噪音数据相对偏小,不能真实反映实时噪声数据，在此种状态下数据可靠性较低；当参与者处在运动状态下，手机暴露在室外，参与者如果采用高采集频率,能较好反映出时空特性的噪声数据,避免离散不间断的采集区域出现；

在判别手机是处于何种运动状态时，采用手机中的加速度传感器,手机加速度传感器获取手机三个移动方向的加速度数据变化,其中X轴表示左右移动方向的加速度，Y轴表示前后移动方向的加速度，Z轴表示垂直移动方向的加速度；当携带有智能移动终端设备的参与者处于运动状态时,三个轴的加速度都有一定变化,但变化规律不明显，并且当运动的姿态不同时每个轴的加速度变化规律都不一样,如果分析每个轴上的加速度变化势必增加算法复杂度，本申请引入一个新的加速度强度合向量CNU作为特征量：

a_x,a_y,a_z分别是三个方向上的加速度，利用CNU特征量避免分析三个轴上的加速度带来的复杂性，不管是何种运动状态,CNU的值都会有较大变化,用CNU作为运动状态判断依据；

当参与者处在某运动状态时，CNU有一个最小值到最大值的变化过程，当参与者处于静止状态时，CNU区域平稳,其大小在一个重力加速度g之间，本申请设置1.1g为判别临界值，计算感知任务开始后3秒参与者的平均CNU判定：当CNU＜1.1g时，参与者处于平稳状态；当CNU≥1.1g时，参与者处于运动状态；

在判别手机是否处于封闭空间时，采用光脉冲近距离传感器所读取的数据判断手机所处的空间，采用values[0]获取参数，当距离小于1.6cm时，values[0]值为0，当距离大于等于1.5cm时，values[0]值为5；

对通过加速度传感器和光脉冲近距离传感器所采集的数据进行分析,粗粒度推测参与者的使用场景，并以此为依据筛选参与者提供的噪声数据；

噪音量的评估通过手机端完成，当启动客户端软件时,通过手机端麦克风感知周围的声音大小，并计算分贝值，同时,软件通过定位获取当前位置信息，即经纬度，并获取当前时间截，即获得了一个三元组(时间戳，经纬度，分贝值)，把这个三元组存入手机，得到一条噪声数据记录，在手机端只测量周围噪声数据的大小而不录制参与者周围的声音，对录音文件不保存，保护参与者隐私；

采集噪声信息时是基于参与者位置采集的,选取一块目标区域G,把区域G划分成有N个部分，每一个部分为一个噪声测量单位,把每一个噪声测量单位内的所获取的数据信息x_i(i∈{1,2,3,…,N})转化为向量形式，表示在这个目标区域内的噪声污染情况：

x＝(x₁，x₂，...x_N)^T 式2

x为数据全集,根据不完整的、随意的测量数据重建出初始数据x。