CN107046670A - 一种耳机检测系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于自动控制技术领域，公开了一种耳机检测系统及控制方法，设置有用于对无线信号进行接收的FM/MP3音频信号模块，用于对接收的信号进行转换和检测的控制器，用于对检测后的信号进行电压信号转换的信号转换模块，用于检测耳机播放指定音频时头戴处的加速度信息，并将加速度信息转换成电压信号输出的加速度传感器，将所接收的电压信号转换成数字信号输出，使得能够根据所输出的数字信号检测头戴式耳机的振子的振动幅度的信号转换模块。本发明具有自动感应检测及控制功能，自动感应检测耳机的佩戴状态，进而根据耳机振子的振动幅度的大小判断耳机振子是否合格，确定了检测的测量标准，提高了检测的效率及效果。
Description
技术领域
本发明属于自动控制技术领域，尤其涉及一种耳机检测系统及控制方法。
背景技术
目前，耳机的对周围环境的检测过程控制较多采用手动操作机械开关实现，用户在带上或者摘下耳机之后，还需要手动打开或者关闭机械开关，这种控制方式给用户带来极大不方便，当用户摘下耳机之后，耳机振子的振动幅度的过大或者过小，造成耳机超负荷工作，降低了耳机的灵敏性和工作寿命。
综上所述，现有技术存在的问题是：现有的耳机检测方式多为手动打开或者关闭机械开关，当用户摘下耳机之后，耳机振子的振动幅度的过大或者过小，造成耳机超负荷工作，降低了耳机的灵敏性和工作寿命。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种耳机检测系统及控制方法。
本发明是这样实现的，一种耳机检测系统，所述耳机检测系统设置有用于对无线信号进行接收的FM/MP3音频信号模块；
与FM/MP3音频信号模块电连接，用于对接收的信号进行转换和检测的控制器；
所述控制器对接收信号s(t)进行非线性变换；按如下公式进行：
其中A表示信号的幅度，a(m)表示信号的码元符号，p(t)表示成形函数，fc表示信号的载波频率，表示信号的相位，通过该非线性变换后可得到：
所述控制器利用聚类算法估计每一跳的跳变时刻以及各跳对应的归一化的混合矩阵列向量、跳频频率时，包括以下步骤：
第一步，在p(p＝0，1，2，…P-1)时刻，对表示的频率值进行聚类，得到的聚类中心个数表示p时刻存在的载频个数，个聚类中心则表示载频的大小，分别用表示；
第二步，对每一采样时刻p(p＝0，1，2，…P-1)，利用聚类算法对进行聚类，同样可得到个聚类中心，用表示；
第三步，对所有求均值并取整，得到源信号个数的估计即
第四步，找出的时刻，用ph表示，对每一段连续取值的ph求中值，用表示第l段相连ph的中值，则表示第l个频率跳变时刻的估计；
第五步，根据第二步中估计得到的p≠ph以及第四步中估计得到的频率跳变时刻估计出每一跳对应的个混合矩阵列向量具体公式为：
这里表示第l跳对应的个混合矩阵列向量估计值；
第六步，估计每一跳对应的载频频率，用表示第l跳对应的个频率估计值，计算公式如下：
与控制器电连接，用于对检测后的信号进行电压信号转换的信号转换模块；
所述信号转换模块估计得到的归一化混合矩阵列向量估计时频域跳频源信号，具体步骤如下：
第一步，对所有采样时刻索引p判断该时刻索引属于哪一跳，具体方法为：如果则表示时刻p属于第l跳；如果则表示时刻p属于第1跳；
第二步，对第l(l＝1,2,…)跳的所有时刻pl，估计该跳各跳频源信号的时频域数据，计算公式如下：
与信号转换模块电连接，用于检测耳机播放指定音频时头戴处的加速度信息，并将加速度信息转换成电压信号输出的加速度传感器；
与信号转换模块电连接，将所接收的电压信号转换成数字信号输出，使得能够根据所输出的数字信号检测头戴式耳机的振子的振动幅度的信号转换模块；
与信号转换模块电连接，用于自动感应检测耳机的佩戴状态的电子感应检测单元；
所述电子感应监测单元计算接收信号s(t)的广义四阶循环累积量通过计算接收信号s(t)的特征参数和利用最小均方误差分类器，识别出QPSK信号、8PSK信号、16QAM信号和64QAM信号；计算接收信号s(t)的广义四阶循环累积量按如下公式进行：
接收信号s(t)的特征参数M3的理论值具体计算过程如下：
经过计算可知，QPSK信号的为1，8PSK信号的为0，16QAM信号的为0.5747，64QAM信号的为0.3580，由此通过最小均方误差分类器将QPSK、8PSK、16QAM和64QAM信号识别出来。
进一步，所述FM/MP3音频信号模块的音频提取装置包括：
用于提供声音频率信息的声音输入单元；
与声音输入单元相连，用于对数字载体声音进行小波变换的小波变换单元；
与小波变换单元相连，用于获取声音的水印位流串的数字信号的获取单元；
与获取单元相连接，用于将获取单元获取的嵌入声音信息的全部或部分信息分组的分组单元；
与分组单元相连，用于将声音信息进行傅里叶逆转变并取振幅来提取声音信息的傅里叶处理单元。
进一步，所述电子感应检测单元包括：
主控制器模块，采用TI公司ARM架构的Cortex M3系列之一LM3S9B96，通过其外部I/O接口；
传感器模块，与主控制器模块连接，用于对外界的有害气体、烟雾、非法入侵者的信号的采集，主控制器模块实时接收该模块采集来的信息，做到及时响应；
所述传感器模块的子匹配滤波器的传递函数为：
Ci是由分层序列u，v调制而成的，u是分层Golay序列u＝{1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,-1，1,-1,1,-1,-1,1}，v＝{1,1,1,-1,-1,1,-1,-1,1,1,1,-1,1,-1,1,1}，C16m+n＝unvm；
根据分层的Golay序列对传递函数进行改进，则有：
H(zu)＝[1+z-8+z-1(1-z-8)][1+z-4+z-2(1-z-4)]；
H(zv)＝(1+z-1)[1-z-6+z-8+z-14]+(1-z-1)[z-2-z-4+z-10+z-12]；
液晶显示模块，与所述主控制器模块连接，接收主控制器模块的控制，用于图形菜单界面的显示；
键盘，作为人机交互模块，与所述主控制器模块连接，用于外界输入信息，向主控制器模块提供信息；
全球移动通信系统GSM模块，远程通信模块，与所述主控制模块连接，接收主控制器模块的控制，将宿舍内的异常情况以短信方式或接听电话方式，实时的传送至用户手机上；
所述全球移动通信系统GSM模块的信号处理方法包括：
发射n路源信号是指n路源信号经信道混合后，混合系统称为A，在发送端由n根天线在空间发射；
接收端接收混叠信号是指接收端利用m(m≥n＞1)根天线把混叠信号接收下来，接收信号被称为观测信号，接收端先进行观测信号的预处理，预处理包含两部分，即中心化处理和球面化处理；
分离系统分离多路混叠信号是指分离系统W会根据各路源信号信息熵值的不同在熵域分离该多路混叠信号，其中信息熵值的判据采用负熵；
其中，负熵近似计算的表达式如下：
其中，kj为一些正常数，M为具有零均值、单位方差的高斯变量，函数Gj为非二次函数；
当所有的Gj＝G时，近似式成为：
JG(x)≈C[E{G(x)}-E{G(M)}]2；
其中，G是任意非二次函数，C是一个常数；
然后采用公式进行负熵的计算，根据各路信号负熵值的差异即可把各路信号提取出来，实现信道的多路复用；
MP3模块，与所述主控制模块连接，接收主控制器模块的控制，用于实现 MP3音乐播放功能，支持的音频格式包括：*.Mp3、*.WMA。
本发明的另一目的在于提供一种所述耳机检测系统的耳机检测方法，所述耳机检测方法包括以下步骤：
控制器扫描的过程中检测接近信号转换模块pi和加速度传感器Sj是否相等及其逻辑状态；
根据逻辑状态的不同，信号转换模块执行延时，继续进行控制器的扫描；
当接近信号转换模块状态和加速度传感器的状态同时触发Pi＝Sj＝1时或各状态参数不再改变时，控制器执行动作。
本发明的优点及积极效果为：该耳机检测系统及控制方法具有自动感应检测及控制功能，自动感应检测耳机的佩戴状态，进而根据耳机振子的振动幅度的大小判断耳机振子是否合格，确定了检测的测量标准，提高了检测的效率及效果，延长了使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例提供的耳机检测系统的结构示意图；
图中：1、FM/MP3音频信号模块；2、控制器；3、信号转换模块；4、加速度传感器；5、信号转换模块；6、电子感应检测单元。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
耳机检测系统设置有用于对无线信号进行接收的FM/MP3音频信号模块；
与FM/MP3音频信号模块电连接，用于对接收的信号进行转换和检测的控制器；
与控制器电连接，用于对检测后的信号进行电压信号转换的信号转换模块；
与信号转换模块电连接，用于检测耳机播放指定音频时头戴处的加速度信息，并将加速度信息转换成电压信号输出的加速度传感器；
与信号转换模块电连接，将所接收的电压信号转换成数字信号输出，使得能够根据所输出的数字信号检测头戴式耳机的振子的振动幅度的信号转换模块；
与信号转换模块电连接，用于自动感应检测耳机的佩戴状态的电子感应检测单元。
进一步，所述FM/MP3音频信号模块的音频提取装置包括：
用于提供声音频率信息的声音输入单元；
与声音输入单元相连，用于对数字载体声音进行小波变换的小波变换单元；
与小波变换单元相连，用于获取声音的水印位流串的数字信号的获取单元；
与获取单元相连接，用于将获取单元获取的嵌入声音信息的全部或部分信息分组的分组单元；
与分组单元相连，用于将声音信息进行傅里叶逆转变并取振幅来提取声音信息的傅里叶处理单元。
进一步，所述电子感应检测单元包括：
主控制器模块，采用TI公司ARM架构的Cortex M3系列之一LM3S9B96，通过其外部I/O接口，；
传感器模块，与主控制器模块连接，用于对外界的有害气体、烟雾、非法入侵者的信号的采集，主控制器模块实时接收该模块采集来的信息，做到及时响应；
液晶显示模块，与所述主控制器模块连接，接收主控制器模块的控制，用于图形菜单界面的显示，方便人机交互；
键盘，作为人机交互模块，与所述主控制器模块连接，用于外界输入信息，向主控制器模块提供信息；
全球移动通信系统GSM模块，远程通信模块，与所述主控制模块连接，接收主控制器模块的控制，可将宿舍内的异常情况以短信方式或接听电话方式，实时的传送至用户手机上；
MP3模块，与所述主控制模块连接，接收主控制器模块的控制，用于实现 MP3音乐播放功能，支持的音频格式包括：*.Mp3、*.WMA。
所述控制器对接收信号s(t)进行非线性变换；按如下公式进行：
其中A表示信号的幅度，a(m)表示信号的码元符号，p(t)表示成形函数，fc表示信号的载波频率，表示信号的相位，通过该非线性变换后可得到：
所述控制器利用聚类算法估计每一跳的跳变时刻以及各跳对应的归一化的混合矩阵列向量、跳频频率时，包括以下步骤：
第一步，在p(p＝0，1，2，…P-1)时刻，对表示的频率值进行聚类，得到的聚类中心个数表示p时刻存在的载频个数，个聚类中心则表示载频的大小，分别用表示；
第二步，对每一采样时刻p(p＝0，1，2，…P-1)，利用聚类算法对进行聚类，同样可得到个聚类中心，用表示；
第三步，对所有求均值并取整，得到源信号个数的估计即
第四步，找出的时刻，用ph表示，对每一段连续取值的ph求中值，用表示第l段相连ph的中值，则表示第l个频率跳变时刻的估计；
第五步，根据第二步中估计得到的以及第四步中估计得到的频率跳变时刻估计出每一跳对应的个混合矩阵列向量具体公式为：
这里表示第l跳对应的个混合矩阵列向量估计值；
第六步，估计每一跳对应的载频频率，用表示第l跳对应的个频率估计值，计算公式如下：
所述信号转换模块估计得到的归一化混合矩阵列向量估计时频域跳频源信号，具体步骤如下：
第一步，对所有采样时刻索引p判断该时刻索引属于哪一跳，具体方法为：如果则表示时刻p属于第l跳；如果则表示时刻p属于第1跳；
第二步，对第l(l＝1,2,…)跳的所有时刻pl，估计该跳各跳频源信号的时频域数据，计算公式如下：
所述电子感应监测单元计算接收信号s(t)的广义四阶循环累积量通过计算接收信号s(t)的特征参数和利用最小均方误差分类器，识别出QPSK信号、8PSK信号、16QAM信号和64QAM信号；计算接收信号s(t)的广义四阶循环累积量按如下公式进行：
接收信号s(t)的特征参数M3的理论值具体计算过程如下：
经过计算可知，QPSK信号的为1，8PSK信号的为0，16QAM信号的为0.5747，64QAM信号的为0.3580，由此通过最小均方误差分类器将QPSK、8PSK、16QAM和64QAM信号识别出来。
所述传感器模块的子匹配滤波器的传递函数为：
Ci是由分层序列u，v调制而成的，u是分层Golay序列u＝{1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,-1，1,-1,1,-1,-1,1}，v＝{1,1,1,-1,-1,1,-1,-1,1,1,1,-1,1,-1,1,1}，C16m+n＝unvm；
根据分层的Golay序列对传递函数进行改进，则有：
H(zu)＝[1+z-8+z-1(1-z-8)][1+z-4+z-2(1-z-4)]；
H(zv)＝(1+z-1)[1-z-6+z-8+z-14]+(1-z-1)[z-2-z-4+z-10+z-12]；
所述全球移动通信系统GSM模块的信号处理方法包括：
发射n路源信号是指n路源信号经信道混合后，混合系统称为A，在发送端由n根天线在空间发射；
接收端接收混叠信号是指接收端利用m(m≥n＞1)根天线把混叠信号接收下来，接收信号被称为观测信号，接收端先进行观测信号的预处理，预处理包含两部分，即中心化处理和球面化处理；
分离系统分离多路混叠信号是指分离系统W会根据各路源信号信息熵值的不同在熵域分离该多路混叠信号，其中信息熵值的判据采用负熵；
其中，负熵近似计算的表达式如下：
其中，kj为一些正常数，M为具有零均值、单位方差的高斯变量，函数Gj为非二次函数；
当所有的Gj＝G时，近似式成为：
JG(x)≈C[E{G(x)}-E{G(M)}]2；
其中，G是任意非二次函数，C是一个常数；
然后采用公式进行负熵的计算，根据各路信号负熵值的差异即可把各路信号提取出来，实现信道的多路复用；
一种耳机检测系统的控制方法，该控制方法包括以下步骤：
控制器扫描的过程中检测接近信号转换模块pi和加速度传感器Sj是否相等及其逻辑状态；
根据逻辑状态的不同，信号转换模块执行延时，继续进行控制器的扫描；
当接近信号转换模块状态和加速度传感器的状态同时触发Pi＝Sj＝1时或各状态参数不再改变时，控制器执行动作。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种耳机检测系统，其特征在于，所述耳机检测系统设置有用于对无线信号进行接收的FM/MP3音频信号模块；
与FM/MP3音频信号模块电连接，用于对接收的信号进行转换和检测的控制器；
所述控制器对接收信号s(t)进行非线性变换；按如下公式进行：
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其中A表示信号的幅度，a(m)表示信号的码元符号，p(t)表示成形函数，fc表示信号的载波频率，表示信号的相位，通过该非线性变换后可得到：
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所述控制器利用聚类算法估计每一跳的跳变时刻以及各跳对应的归一化的混合矩阵列向量、跳频频率时，包括以下步骤：
第一步，在p(p＝0，1，2，…P-1)时刻，对表示的频率值进行聚类，得到的聚类中心个数表示p时刻存在的载频个数，个聚类中心则表示载频的大小，分别用表示；
第二步，对每一采样时刻p(p＝0，1，2，…P-1)，利用聚类算法对进行聚类，同样可得到个聚类中心，用表示；
第三步，对所有求均值并取整，得到源信号个数的估计即
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第四步，找出的时刻，用ph表示，对每一段连续取值的ph求中值，用表示第l段相连ph的中值，则表示第l个频率跳变时刻的估计；
第五步，根据第二步中估计得到的以及第四步中估计得到的频率跳变时刻估计出每一跳对应的个混合矩阵列向量具体公式为：
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这里表示第l跳对应的个混合矩阵列向量估计值；
第六步，估计每一跳对应的载频频率，用表示第l跳对应的个频率估计值，计算公式如下：
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与控制器电连接，用于对检测后的信号进行电压信号转换的信号转换模块；
所述信号转换模块估计得到的归一化混合矩阵列向量估计时频域跳频源信号，具体步骤如下：
第一步，对所有采样时刻索引p判断该时刻索引属于哪一跳，具体方法为：如果则表示时刻p属于第l跳；如果则表示时刻p属于第1跳；
第二步，对第l(l＝1,2,…)跳的所有时刻pl，估计该跳各跳频源信号的时频域数据，计算公式如下：
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<mfenced open = "{" close = "">
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与信号转换模块电连接，用于检测耳机播放指定音频时头戴处的加速度信息，并将加速度信息转换成电压信号输出的加速度传感器；
与信号转换模块电连接，将所接收的电压信号转换成数字信号输出，使得能够根据所输出的数字信号检测头戴式耳机的振子的振动幅度的信号转换模块；
与信号转换模块电连接，用于自动感应检测耳机的佩戴状态的电子感应检测单元；
所述电子感应监测单元计算接收信号s(t)的广义四阶循环累积量通过计算接收信号s(t)的特征参数和利用最小均方误差分类器，识别出QPSK信号、8PSK信号、16QAM信号和64QAM信号；计算接收信号s(t)的广义四阶循环累积量按如下公式进行：
<mrow>
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接收信号s(t)的特征参数M3的理论值具体计算过程如下：
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2
经过计算可知，QPSK信号的为1，8PSK信号的为0，16QAM信号的为0.5747，64QAM信号的为0.3580，由此通过最小均方误差分类器将QPSK、8PSK、16QAM和64QAM信号识别出来。
2.如权利要求1所述耳机检测系统，其特征在于，所述FM/MP3音频信号模块的音频提取装置包括：
用于提供声音频率信息的声音输入单元；
与声音输入单元相连，用于对数字载体声音进行小波变换的小波变换单元；
与小波变换单元相连，用于获取声音的水印位流串的数字信号的获取单元；
与获取单元相连接，用于将获取单元获取的嵌入声音信息的全部或部分信息分组的分组单元；
与分组单元相连，用于将声音信息进行傅里叶逆转变并取振幅来提取声音信息的傅里叶处理单元。
3.如权利要求1所述耳机检测系统，其特征在于，所述电子感应检测单元包括：
主控制器模块，采用TI公司ARM架构的Cortex M3系列之一LM3S9B96，通过其外部I/O接口；
传感器模块，与主控制器模块连接，用于对外界的有害气体、烟雾、非法入侵者的信号的采集，主控制器模块实时接收该模块采集来的信息，做到及时响应；
所述传感器模块的子匹配滤波器的传递函数为：
Ci是由分层序列u，v调制而成的，u是分层Golay序列u＝{1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,-1，1,-1,1,-1,-1,1}，v＝{1,1,1,-1,-1,1,-1,-1,1,1,1,-1,1,-1,1,1}，C16m+n＝unvm；
根据分层的Golay序列对传递函数进行改进，则有：
H(zu)＝[1+z-8+z-1(1-z-8)][1+z-4+z-2(1-z-4)]；
H(zv)＝(1+z-1)[1-z-6+z-8+z-14]+(1-z-1)[z-2-z-4+z-10+z-12]；
液晶显示模块，与所述主控制器模块连接，接收主控制器模块的控制，用于图形菜单界面的显示；
键盘，作为人机交互模块，与所述主控制器模块连接，用于外界输入信息，向主控制器模块提供信息；
全球移动通信系统GSM模块，远程通信模块，与所述主控制模块连接，接收主控制器模块的控制，将宿舍内的异常情况以短信方式或接听电话方式，实时的传送至用户手机上；
所述全球移动通信系统GSM模块的信号处理方法包括：
发射n路源信号是指n路源信号经信道混合后，混合系统称为A，在发送端由n根天线在空间发射；
接收端接收混叠信号是指接收端利用m(m≥n＞1)根天线把混叠信号接收下来，接收信号被称为观测信号，接收端先进行观测信号的预处理，预处理包含两部分，即中心化处理和球面化处理；
分离系统分离多路混叠信号是指分离系统W会根据各路源信号信息熵值的不同在熵域分离该多路混叠信号，其中信息熵值的判据采用负熵；
其中，负熵近似计算的表达式如下：
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其中，kj为一些正常数，M为具有零均值、单位方差的高斯变量，函数Gj为非二次函数；
当所有的Gj＝G时，近似式成为：
JG(x)≈C[E{G(x)}-E{G(M)}]2；
其中，G是任意非二次函数，C是一个常数；
然后采用公式进行负熵的计算，根据各路信号负熵值的差异即可把各路信号提取出来，实现信道的多路复用；
MP3模块，与所述主控制模块连接，接收主控制器模块的控制，用于实现MP3音乐播放功能，支持的音频格式包括：*.Mp3、*.WMA。
4.一种如权利要求1所述耳机检测系统的耳机检测方法，其特征在于，所述耳机检测方法包括以下步骤：
控制器扫描的过程中检测接近信号转换模块pi和加速度传感器Sj是否相等及其逻辑状态；
根据逻辑状态的不同，信号转换模块执行延时，继续进行控制器的扫描；
当接近信号转换模块状态和加速度传感器的状态同时触发Pi＝Sj＝1时或各状态参数不再改变时，控制器执行动作。
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