CN105798917A - 一种社区安全报警方法及巡逻机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种社区安全报警方法及巡逻机器人，其中，所述方法包括：判断环境噪声是否大于设定阈值；如果是，根据声源相对于巡逻机器人的位置和巡逻机器人在当前环境中的位置计算声源实际位置；将所述声源实际位置发送给远程监控端。根据本发明实施方式的社区安全报警方法可以准确定位事故发生位置，及时通知保安人员进行处理，降低人员及财产损失。

Description

一种社区安全报警方法及巡逻机器人

技术领域

本发明涉及一种报警方法和报警装置，具体涉及一种声源报警方法和报警装置。

背景技术

随着城市化进程的加快，小区内的人口越来越密集，导致小区逐渐成为各类突发事故的多发区，例如车祸、家庭液化气爆炸等。对于这些情况，人们往往首先只能听到声响，却无法第一时间知道事故发生的具体位置，给搜救工作带来延误，造成重大人员及财产损失。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种社区安全报警方法，用于巡逻机器人，解决了社区突发事故不能准确定位的技术问题。还提供了一种采用上述报警方法的巡逻机器人，可以对社区突发事故进行准确定位。

本发明提供了一种用于巡逻机器人的社区安全预警方法，包括：判断环境噪声是否大于设定阈值；如果是，根据声源相对于巡逻机器人的位置和巡逻机器人在当前环境中的位置计算声源实际位置；将所述声源实际位置发送给远程监控端。

本发明还提供了一种巡逻机器人，包括：判断模块，用于判断环境噪声是否大于设定阈值；计算模块，当环境噪声大于设定阈值时，用于根据声源相对于巡逻机器人的位置和巡逻机器人在当前环境中的位置计算声源实际位置；发送模块，用于将所述声源实际位置发送给远程监控端。

本发明实施例提供的一种社区安全报警方法及巡逻机器人，将对突发事故的监测转化为对伴随该突发事故的噪声的监测，当环境噪声大于设定阈值时，意味着可能发生了突发事故，此时就会对声源进行定位，并将该声源位置作为报警信息发送给远程监控端以通知保安人员，确保保安人员可以准确、快速地找到事故发生位置，对突发事故进行及时处理，降低人员及财产损失。

附图说明

图1所示为本发明一实施例提供的社区安全报警方法流程图。

图2所示为本发明一实施例提供的图1中步骤102的具体流程图。

图3所示为本发明一实施例提供的采用2个麦克风进行声源定位的原理图。

图4所示为本发明一实施例提供的用于巡逻机器人的社区安全报警系统的坐标示意图。

图5所示为本发明一实施例提供的巡逻机器人的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1所示为本发明一实施例提供的社区安全报警方法流程图。从图中可以看出，该方法包括：

步骤101，判断环境噪声是否大于设定阈值。该设定阈值可以参考环境噪声标准人为设置。

几乎所有的突发事故都会伴随巨大的声音，因此，可以通过对该声音强度的检测，来间接判定事故的发生。噪声强度的检测可以采用分贝仪，当然也可以采用其他声音强度检测装置，本发明的研究重点不在于此，这里不作限定。

步骤102，如果是，根据声源相对于巡逻机器人的位置和巡逻机器人在当前环境中的位置计算声源实际位置；如果否，返回步骤101。声源实际位置即为声源在巡逻机器人所在的当前环境中的全局位置，也即突发事故的发生位置。

步骤103，将声源实际位置发送给远程监控端。可以通过无线传输的方式将声源实际位置发送给远程监控端，当远程监控端接收到该声源实际位置时，保安人员就可以根据该声源的实际位置快速、准确的找到事故的发生位置，对突发事故进行及时处理，最大限度的减少人员及财产损失。

根据本实施方式的社区安全报警方法，将对突发事故的监测转化为对伴随该突发事故的噪声的监测，当环境噪声大于设定阈值时，意味着可能发生了突发事故，此时就会对声源进行定位，并将该声源位置作为报警信息发送给远程监控端以通知保安人员，确保保安人员可以准确、快速地找到事故发生位置，对突发事故进行及时处理。

本领域技术人员可以理解，本发明中的突发事故也可以是类似于广场舞这种，影响社区生活环境的噪声来源，这种情况下，根据本发明实施方式的社区安全报警方法，保安人员可以准确找到声源位置，及时制止噪声的产生，具有维护社区良好生活环境的有益效果。

在一个实施例中，如图2所示，步骤102中根据声源相对于巡逻机器人的位置和巡逻机器人在当前环境中的位置确定声源实际位置具体包括：

步骤1021，采用麦克风声源定位技术计算声源相对于巡逻机器人的位置。声源定位技术的原理是，通过声音在空气中传播的速度及路径求解声源的位置。下面以2个麦克风为例，说明麦克风声源定位的具体过程。

如图3所示，设：麦克风1和麦克风2与声源之间的距离分别为L₁和L₂，两个麦克风之间的距离为D，声源处的声音传输至两个麦克风1和2的时间分别为T₁和T₂，则有(声音在空气中传播的速度为340m/s)：

L₁＝340m/s*T₁、L₂＝340m/s*T₂

由于声源的发声时间是随机事件，也就是说T₁和T₂是未知的，因此并不能直接根据上面两式求出L₁和L₂。然而，两个麦克风接收到声音的时间差是可以检测到的，这样，通过将上面两式相减，即：

(L₁–L₂)＝340m/s*T₁-340m/s*T₂＝340m/s*(T₁-T₂)

可以求出声源到两个麦克风之间的距离差(L₁–L₂)，并且该距离差(L₁–L₂)为一个固定值，根据双曲线的定义可知，声源应位于以两个麦克风为焦点的双曲线上。

在一个实施例中，麦克风的个数至少为3个。由于双曲线上有无数个点，因此为了在三维空间上确定声源的具体位置，需要三个双曲线方程，而三个双曲线方程就需要设置3个麦克风。本领域的技术人员可以理解，设置多于3个的麦克风可以用于对数值计算过程进行修正，这里对麦克风的个数不作限定。

步骤1022，调用环境地图获取巡逻机器人在当前环境中的位置。巡逻机器人实现自主运行的一项关键技术就是实时定位，而环境地图的创建过程是巡逻机器人实现实时定位的前提。该环境地图可以是结合建筑图、测量工作场地，并通过环境建模软件，人工生成的栅格地图，然后事先存储在巡逻机器人的处理器芯片当中，用于巡逻机器人的自主导航。本领域技术人员可以理解，这里给出的环境地图的创建方式只是示例性的，对此不作限定。

步骤1023，采用坐标变换，结合巡逻机器人在当前环境中的位置，将声源相对于巡逻机器人的位置转化为声源实际位置。在本发明实施方式的社区安全报警方法中涉及两个坐标系，一个是环境地图坐标系，另一个是以巡逻机器人为坐标原点的移动坐标系。要定位声源就是要知道声源在环境地图坐标系中的位置，因此需要采用坐标变换的方式，借助巡逻机器人在环境地图中的位置，将步骤1021中求出的声源在移动坐标系中的位置转化为声源在环境地图坐标系中的位置，即声源实际位置。

下面通过一个具体的实例，说明步骤1021-步骤1023的具体执行过程。

图4所示为本发明一实施例提供的用于巡逻机器人的社区安全报警系统的坐标示意图。本实施例中采用5麦克风结构，该5个麦克风a、b、c、d、e分别被安装在一个边长L为0.2米的正四棱锥的5个顶点上，并且该正四棱锥的中心刚好与巡逻机器人的中垂线上，声源位于M点。则：

首先，以巡逻机器人所在位置o’为坐标原点，以其运行方向为x’轴正方向，垂直于x’轴的逆时针方向为y’轴的正方向，以竖直方向为z’轴建立坐标系(即上文提到的移动坐标系)，5个麦克风在该坐标系中的坐标分别为a(0.1，0，0)、b(0，0.1，0)、c(-0.1，0，0)、d(0，-0.1，0)、e(0，0，0.1)，假设5个麦克风接收到声音信号的时间差分别为：△t_ab、△t_ac、△t_ad、△t_ae、△t_bc、△t_bd、△t_be、△t_cd、△t_ce、△t_de，则根据每两个麦克风接收到声音信号的时间差，可以求出相应的距离差分别为：D_ab、D_ac、D_ad、D_ae、D_bc、D_bd、D_be、D_cd、D_ce、D_de。这样，在焦点固定，距离差固定的条件下，可以构建10个双曲线方程，则该10个双曲线共同的交点即为声源在移动坐标系中的位置，用(x’，y’，z’)表示。

由于声源实际位置是指声源在环境地图坐标系中的位置，这样就需要将该声源在移动坐标系中的位置转换为声源在环境地图坐标系中的位置。

接着，可以在环境地图中指定任意一点，假设指定o点(如图4所示)作为原点构建环境地图坐标系，则o’→x’为巡逻机器人的运行方向，该运行方向与x轴正向的夹角为θ。调用环境地图获取巡逻机器人在当前环境地图坐标系中的位置，即o’点的坐标，用(x₀’，y₀’，0)表示。

最后，采用坐标变换将声源在移动坐标系中的坐标转换为在环境地图坐标系中的坐标。由于移动坐标系和环境地图坐标系具有共同的沿竖直方向的坐标轴，则声源在两个坐标系中沿竖直方向的坐标相同，即z＝z’，这种情况下，移动坐标系和环境地图坐标系这两个三维空间坐标系的转换，就变成了两个平面坐标系的转换，具体转换过程为：

$\left\{\begin{array}{c}x=x^{\′}\cos \mathrm{\θ}-y^{\′}\sin \mathrm{\θ}+x_0^{\′}\\ y=y^{\′}\sin \mathrm{\θ}-y^{\′}\cos \mathrm{\θ}+y_0^{\′}\\ z=z^{\′}\end{array}\right.$

(x，y，z)即为声源在环境地图坐标系中的位置，在(x’，y’，z’)、(x₀’，y₀’，0)、θ均已知的情况下，很容易求出(x，y，z)，从而实现了声源的准确定位。

图5所示为本发明一实施例提供的巡逻机器人的结构框图。从图中可以看出，该巡逻机器人包括：

判断模块51，用于判断环境噪声强度是否大于设定阈值。

计算模块52，当环境噪声大于设定阈值时，用于根据声源相对于巡逻机器人的位置和巡逻机器人在当前环境中的位置计算声源实际位置。

发送模块53，用于将所述声源实际位置发送给远程监控端。

在一个实施例中，计算模块具体包括：相对位置计算单元，用于采用麦克风声源定位技术计算所述声源相对于巡逻机器人的位置。巡逻机器人位置获取单元，用于调用环境地图获取所述巡逻机器人在当前环境中的位置。实际位置计算单元，用于采用坐标变换，结合所述巡逻机器人在当前环境中的位置，将所述声源相对于巡逻机器人的位置转化为所述声源实际位置。

在一个实施例中，图5所示的巡逻机器人包括5个麦克风，该5个麦克风布置在一个正四棱锥的5个顶点上，正四棱锥的边长为0.2米，并且正四棱锥的中心刚好位于巡逻机器人的中垂线上。

在一个实施例中，相对位置计算单元包括：移动坐标系构建模块，用于以巡逻机器人所在位置为坐标原点建立移动坐标系，其中，巡逻机器人的运行方向为x’轴，垂直于x’轴的方向为y’轴，竖直方向为z’轴。麦克风位置确定模块，用于分别确定5个麦克风在移动坐标系中的位置。双曲线建立模块，用于分别根据声源与每两个麦克风之间的距离差建立双曲线方程。交点计算模块，用于计算所有双曲线方程的交点坐标，交点坐标即为声源相对于巡逻机器人的位置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种社区安全报警方法，其特征在于，包括：

判断环境噪声是否大于设定阈值；

如果是，根据声源相对于巡逻机器人的位置和巡逻机器人在当前环境中的位置计算声源实际位置；

将所述声源实际位置发送给远程监控端。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据声源相对于巡逻机器人的位置和巡逻机器人在当前环境中的位置计算声源实际位置具体包括：

采用麦克风声源定位技术计算所述声源相对于巡逻机器人的位置；

调用环境地图获取所述巡逻机器人在当前环境中的位置；

采用坐标变换，结合所述巡逻机器人在当前环境中的位置，将所述声源相对于巡逻机器人的位置转化为所述声源实际位置。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采用5个麦克风进行声源定位，所述5个麦克风布置在一个正四棱锥的5个顶点上，所述正四棱锥的边长为0.2米，并且所述正四棱锥的中心刚好位于所述巡逻机器人的中垂线上。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述采用麦克风声源定位技术计算所述声源相对于巡逻机器人的位置包括：

以所述巡逻机器人所在位置为坐标原点建立移动坐标系，其中，所述巡逻机器人的运行方向为x’轴，垂直于x’轴的方向为y’轴，竖直方向为z’轴；

分别确定所述5个麦克风在所述移动坐标系中的位置；

分别根据所述声源与每两个麦克风之间的距离差建立双曲线方程；

计算所有所述双曲线方程的交点坐标，所述交点坐标即为所述声源相对于巡逻机器人的位置。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述环境地图为人为建立并预先存储在所述巡逻机器人的处理器芯片中的栅格地图。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述坐标变换的公式为，

$\left\{\begin{array}{c}x=x^{\′}\cos \mathrm{\θ}-y^{\′}\sin \mathrm{\θ}+x_0^{\′}\\ y=y^{\′}\sin \mathrm{\θ}-y^{\′}\cos \mathrm{\θ}+y_0^{\′}\\ z=z^{\′}\end{array}\right.$

其中：(x’，y’，z’)为所述声源相对于巡逻机器人的位置；(x₀’，y₀’，0)为所述巡逻机器人在当前环境中的位置；θ为所述巡逻机器人的运行方向与所述当前环境中任意确定坐标系的x轴正方向的夹角；(x，y，z)为所述声源的实际位置。

7.一种巡逻机器人，其特征在于，包括：

判断模块，用于判断环境噪声是否大于设定阈值；

计算模块，当所述环境噪声大于设定阈值时，用于根据声源相对于巡逻机器人的位置和巡逻机器人在当前环境中的位置计算声源实际位置；

发送模块，用于将所述声源实际位置发送给远程监控端。

8.根据权利要求7所述的巡逻机器人，其特征在于，所述计算模块具体包括：

相对位置计算单元，用于采用麦克风声源定位技术计算所述声源相对于巡逻机器人的位置；

巡逻机器人位置获取单元，用于调用环境地图获取所述巡逻机器人在当前环境中的位置；

实际位置计算单元，用于采用坐标变换，结合所述巡逻机器人在当前环境中的位置，将所述声源相对于巡逻机器人的位置转化为所述声源实际位置。

9.根据权利要求8所述的巡逻机器人，其特征在于，包括5个麦克风，所述5个麦克风布置在一个正四棱锥的5个顶点上，所述正四棱锥的边长为0.2米，并且所述正四棱锥的中心刚好位于所述巡逻机器人的中垂线上。

10.根据权利要求9所述的巡逻机器人，其特征在于，所述相对位置计算单元包括：

移动坐标系构建模块，用于以所述巡逻机器人所在位置为坐标原点建立移动坐标系，其中，所述巡逻机器人的运行方向为x’轴，垂直于x’轴的方向为y’轴，竖直方向为z’轴；

麦克风位置确定模块，用于分别确定所述5个麦克风在所述移动坐标系中的位置；

双曲线建立模块，用于分别根据所述声源与每两个麦克风之间的距离差建立双曲线方程；

交点计算模块，用于计算所有所述双曲线方程的交点坐标，所述交点坐标即为所述声源相对于巡逻机器人的位置。