[发明专利]一种基于麦克风阵列的课堂点名系统

摘要

一种基于麦克风阵列的课堂点名系统，在课堂上设置麦克风阵列，麦克风阵列连接拾音放大模块后由微控制器计算定位学生应到声源位置，麦克风阵列包括至少3个麦克风用于拾取声音，麦克风间距离均为1米，声源s到各传感器距离分别为r1,r2，r3，s的坐标为(x,y)，则微控制器对于应到声源位置的计算有，(x+1)2+y2=r12x2+y2=r22(x-1)2+y2=r32---(1)]]>设空气介质均匀，声波波速恒定v，设震源产生的震动到达各传感器的时间分别为t1，t2和t3，存在下面关系：r1-r2=(t1-t2)v=τ12vr1-r3=(t1-t3)v=τ13v---(2)]]>τ12,τ13,τ23表示到达各个麦克风的时间差，即相对时延。

主权项

一种基于麦克风阵列的课堂点名系统，在课堂上设置麦克风阵列，系统自动报出学生名字，麦克风阵列连接拾音放大模块后由微控制器计算定位学生应到声源位置，系统与原始记录中该学生的座位位置进行比对，如果位置相同，则判断该学生的应到真实，其特征在于，麦克风阵列包括至少3个麦克风用于拾取声音，麦克风间距离均为1米，声源s到各传感器距离分别为r1,r2，r3，s的坐标为(x,y)，则微控制器对于应到声源位置的计算有，(x+1)2+y2=r12x2+y2=r22(x-1)2+y2=r32---(1)]]>设空气介质均匀，声波波速恒定v，设震源产生的震动到达各传感器的时间分别为t1，t2和t3，存在下面关系：r1-r2=(t1-t2)v=τ12vr1-r3=(t1-t3)v=τ13v---(2)]]>τ12,τ13,τ23表示到达各个麦克风的时间差，即相对时延，设麦克风H1、H2接收到的信号分别是x1(t)和x2(t)，s(t)为目标声源信号，D为时间延迟，n1(t)和n2(t)为加性噪声，因为n1(t)、n2(t)、s(t)三者是互不相关的，那么传感器所接收信号的模型为：x1(t)=α1s(t-Δt1)+n1(t)x2(t)=α2s(t-Δt2)+n2(t)---(3)]]>式中，Δt1,Δt2分别是麦克风1和2接收到的声源信号的延迟时间，α1,α2分别为麦克风H1、H2接收到的声源信号的幅度衰减因子，有R12(τ)=E[x1(t)x2(t-τ)]=α1α2RSS[τ-(Δt1-Δt2)]+α2Rsn1(τ+Δt2)+α1Rsn2(τ-Δt1)+Rn1n2(τ)---(4)]]>令Δt1‑Δt2＝τ12，即H1、H2接收信号的相对延时时间，故有：R12(τ)＝α1α2Rss(τ‑τ12)式中,Rss(τ)表示为源信号s(t)的自相关函数，由自相关函数的性质可知，Rss(τ‑D)≤Rss(0)，即当τ‑τ12＝0时，两个接收信号的相关性最大，选择相关函数峰值点位置作为时延估计值，同理，可得各麦克风之间的相对延迟时间τ12,τ13,τ23。