CN107390176A - 一种声源定位导航装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种声源定位导航装置，包括用于向装置本身进行供电的供电模块；所述供电模块连接有用于进行声源位置计算的主控模块；所述主控模块连接有用于信息接收的信息接收模块；本发明通过选取不同坐标系，在麦克风数量一定的情况下，利用各麦克风之间的时延能够更精确地计算出声源地坐标，在降低布线成本的同时增加了装置的精准性；并且，通过对设置语义识别装置和导航装置，能够可靠地实现语义识别、声源定位及导航，使本装置能够更为灵活地适应各种场景。
Description
技术领域
本发明涉及声源定位领域，特别是涉及一种声源定位导航装置。
背景技术
声源定位导航装置目前对于各个领域均有广泛应用，现有技术中，提高声源定位精度的方式主要是增加麦克风的数量，然而通过增加麦克风数量来提高精度的方式一来布线方式复杂，结构实现困难，同时也会增强麦克风的噪声信号干扰，因此，如何设置一个较优的麦克风阵列以及利用较优的算法，使在采用较少的麦克风，实现最好的识别效果，是现有领域中需要解决的问题。
现有技术中，缺少一种精确的声源定位导航装置；使声源定位在利用较少的麦克风数量实现更为精确的声源定位，并且不容易出现误差；同时也缺少一种能够实现语音识别并导航至声源位置的声源定位导航装置。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种精确的声源定位导航装置及控制方法；使声源定位在利用较少的麦克风数量实现更为精确的声源定位，并且不容易出现误差。
在解决上述问题的基础上，本发明还设置了语音识别模块和导航模块，使整体装置能够实现语音识别、声源定位及导航到声源位置三位一体的功能。
为实现上述目的，本发明提供了一种声源定位导航装置，包括供电模块；所述供电模块连接有用于进行声源位置计算的主控模块；所述主控模块连接有用于信息接收的信息接收模块。
所述信息接收模块包括由结构相同的第一麦克风、第二麦克风、第三麦克风、第四麦克风、第五麦克风、第六麦克风组成的麦克风阵列装置，所述第一麦克风、第二麦克风、第三麦克风、第四麦克风、第五麦克风、第六麦克风设置于同一平面并依次按照同一圆周均匀分布；以所述圆周圆心O为起点，所述第一至第六麦克风每相邻两个麦克风之间夹角α为60°。
所述第一麦克风与第二麦克风之间、第二麦克风与第三麦克风之间、所述第四麦克风与第五麦克风之间、第五麦克风与第六麦克风之间的距离L的范围为5-15cm。
所述用于声源位置计算的主控模块包括：用于统计不同信息接收端的时间延迟差的计时器；用于按照下列公式计算在以所述第一麦克风与第四麦克风的连线L1为x轴的第一坐标系中声源地位置的装置：
其中，D为所述第一麦克风与第四麦克风之间的距离；
c为声音传播速度；
t12为所述第二麦克风与第一麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t13为所述第三麦克风与第一麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t14为所述第四麦克风与第一麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t15为所述第五麦克风与第一麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t16为所述第六麦克风与第一麦克风之间接收到声音信号的时间差；
x0为在第一坐标系中声源地的x轴坐标；
y0为在第一坐标系中声源地的y轴坐标；
z0为第一坐标系中声源地的z轴坐标；
r0为声源地距原点O的距离，即声源地的球坐标值；
x1、x2、x3为计算过程产生的中间变量，根据该变量值以及上述公式能够计算出声源地的坐标值x0；
y1、y2为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值y0；
r1为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值r0。
较佳的，所述用于声源位置计算的主控模块还包括：
用于按照下列公式计算在以所述第二麦克风与第五麦克风的连线L2为x轴的第二坐标系中声源地位置的装置；
其中，D为所述第二麦克风与第五麦克风之间的距离；
c为声音传播速度；
t23为所述第三麦克风与第二麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t24为所述第四麦克风与第二麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t25为所述第五麦克风与第二麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t26为所述第六麦克风与第二麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t21为所述第一麦克风与第二麦克风之间接收到声音信号的时间差；
x'为在所述第二坐标系中声源地的x轴坐标；
y'为在所述第二坐标系中声源地的y轴坐标；
z'为在所述第二坐标系中声源地的z轴坐标；
r'为声源地距原点O的距离，即声源地的球坐标值；
x1'、x2'、x3'为计算过程产生的中间变量，根据该变量值以及上述公式能够计算出声源地的坐标值x0；
y1'、y2'为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值y0；
r1'为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值r”。
用于按照下列公式将第二坐标系中计算的声源地坐标换算为第一坐标系中声源地坐标的装置；
其中，x'为在所述第二坐标系中声源地的x轴坐标；
y'为在所述第二坐标系中声源地的y轴坐标；
x0'为将所述第二坐标系中声源地的x轴坐标在第一坐标系中换算后声源地位置的x轴坐标；
y0'为将所述第二坐标系中声源地的y轴坐标在第一坐标系中换算后声源地位置的y轴坐标；
用于按照下列公式将x'、x0取平均值进而取得在第一坐标系中声源地的x轴坐标的装置；
用于按照下列公式将y'、y0取平均值进而取得在第一坐标系中声源地的y轴坐标的装置；
其中，xa为第一坐标系中的声源地x轴最终坐标；
ya为第一坐标系中的声源地y轴最终坐标；
za为第一坐标系中的声源地z轴最终坐标；
用于按照以下公式计算声源地的球坐标值的装置：
其中，为最终输出的所述声源地位置的方位角；
θa为最终输出的声源地位置的俯仰角；
ra为最终输出的声源地位置距离原点的距离。
较佳的，所述用于声源地位置计算的主控模块还包括：
用于按照下列公式计算在以所述第六麦克风与第三麦克风的连线(L3)为x轴的第三坐标系中声源地位置的装置；
其中，D为第三麦克风与第六麦克风之间的距离；
c为声音传播速度；
t61为所述第一麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t62为所述第二麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t63为所述第三麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t64为所述第四麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t65为所述第五麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
x”为在所述第三坐标系中声源地的x轴坐标；
y”为在所述第三坐标系中声源地的y轴坐标；
z”为在所述第三坐标系中声源地的z轴坐标；
r”为声源地距离第一麦克风与第四麦克风的中点的距离，即声源地的球坐标值；
x1”、x2”、x3”为计算过程产生的中间变量，根据该变量值以及上述公式能够计算出声源地的坐标值x0；
y1”、y2”为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值y0；
r1”为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值r”；
用于按照下列公式进行声源地计算的装置；
其中，x”为在所述第二坐标系中声源地的x轴坐标；
y”为在所述第二坐标系中声源地的y轴坐标；
x0”为将所述第二坐标系中声源地的x轴坐标在第一坐标系中换算后声源地位置的x轴坐标；
y0”为将所述第二坐标系中声源地的y轴坐标在第一坐标系中换算后声源地位置的y轴坐标；
用于按照下列公式进行声源地位置计算的装置：
xb为第一坐标系中的声源地x轴最终坐标；
yb为第一坐标系中的声源地y轴最终坐标；
zb为第一坐标系中的声源地z轴最终坐标；
用于按照以下公式计算声源地的球坐标值的装置：
其中，为最终输出的所述声源地的方位角；
θb为最终输出的声源地的俯仰角；
rb为最终输出的声源地距离原点的距离。
较佳的，所述用于声源位置计算的主控模块还包括：
用于按照下列公式计算在以所述第二麦克风与第五麦克风的连线L2为x轴的第二坐标系中声源地位置的装置；
其中，D为第二麦克风与第五麦克风之间的距离；
c为声音传播速度；
t23为所述第三麦克风与第二麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t24为所述第四麦克风与第二麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t25为所述第五麦克风与第二麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t26为所述第六麦克风与第二麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t21为所述第一麦克风与第二麦克风之间接收到声音信号的时间差；
x'为在所述第二坐标系中声源地的x轴坐标；
y'为在所述第二坐标系中声源地的y轴坐标；
z'为在所述第二坐标系中声源地的z轴坐标；
r'为声源地距原点O的距离，即声源地的球坐标值；
x1'、x2'、x3'为计算过程产生的中间变量，根据该变量值以及上述公式能够计算出声源地的坐标值x0；
y1'、y2'为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值y0；
r1'为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值r”。
用于按照下列公式计算在以所述第六麦克风与第三麦克风的连线(L3)为x轴的第三坐标系中声源地位置的装置；
其中，D为第三麦克风与第六麦克风之间的距离；
c为声音传播速度；
t61为所述第一麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t62为所述第二麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t63为所述第三麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t64为所述第四麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t65为所述第五麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
x”为在所述第三坐标系中声源地的x轴坐标；
y”为在所述第三坐标系中声源地的y轴坐标；
z”为在所述第三坐标系中声源地的z轴坐标；
r”为声源地距离第一麦克风与第四麦克风的中点的距离，即声源地的球坐标值；
x1”、x2”、x3”为计算过程产生的中间变量，根据该变量值以及上述公式能够计算出声源地的坐标值x0；
y1”、y2”为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值y0；
r1”为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值r”；
用于按照下列公式进行声源地计算的装置；
其中，x0'为将所述第二坐标系中声源地的x轴坐标在第一坐标系中换算后声源地位置的x轴坐标；
y0'为将所述第二坐标系中声源地的y轴坐标在第一坐标系中换算后声源地位置的y轴坐标；
用于按照下列公式进行声源地计算的装置；
其中，x0”为将所述第三坐标系中声源地的x轴坐标在第一坐标系中换算后声源地位置的x轴坐标；
y0”为所述第三坐标系中声源地的y轴坐标在第一坐标系中换算后声源地位置的y轴坐标；
用于按照下列公式进行声源地计算的装置：
其中，x为第一坐标系中的声源地x轴最终坐标；
y为第一坐标系中的声源地y轴最终坐标；
z为第一坐标系中的声源地z轴最终坐标；
用于按照以下公式计算声源地的球坐标值的装置：
其中，为最终输出的所述声源地的方位角；
θ为最终输出的声源地的俯仰角；
r为最终输出的声源地距离原点的距离。
较佳的，所述声源定位导航装置还包括用于声源地位置信息输出的输出模块。
较佳的，所述声源定位导航装置还包括用于识别声源语义的装置；还包括用于识别语义后向声源进行导航的装置。
较佳的，所述识别声源语义的装置，包括：用于降噪消回音的装置；用于连接网络将语音信息转化为文字信息的装置；用于调用语义解析库对文字信息进行解析的装置。
较佳的，所述用于识别语义后向声源进行导航的装置包括用于判断是否接收到机器人执行声源定位行走的命令信息装置；如果不是，则用于回到信息接收的装置；如果是，则用于计算声源位置的装置；用于输入电机正反转信号执行运动到声源位置的装置。
较佳的，述用于调用所述语义解析库对文字信息进行解析的装置；包括：用于收集大量语句，将语句进行分类，然后训练事件分类模型的装置；用于将语句通过条件随机场分词器进行分词以及词位标注的装置；用于通过训练语义解析模型，实现对语句语义的理解的装置。
本发明的有益效果是：通过选取不同坐标系，在麦克风数量一定的情况下，利用各麦克风之间的时延能够更精确地计算出声源地坐标，在降低布线成本的同时增加了装置的精准性；并且，通过对设置语义识别装置和导航装置，能够可靠地实现语义识别、声源定位及导航，使本装置能够更为灵活地适应各种场景。
附图说明
图1是本发明一具体实施方式的结构示意图。
图2是麦克风阵列布置示意图。
图3是是在第一坐标系声源地位置的模拟示意图。
图4是在第二坐标系中声源地位置的模拟示意图。
图5是在第三坐标系中声源地位置的模拟示意图。
图6是本发明实现声源定位和导航的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1至图6所示，一种声源定位导航装置，包括用于向装置本身进行供电的供电模块；供电模块连接有用于进行声源位置计算的主控模块；主控模块连接有用于信息接收的信息接收模块。
如图2，信息接收模块包括由结构相同的第一麦克风S1、第二麦克风S2、第三麦克风S3、第四麦克风S4、第五麦克风S5、第六麦克风S6组成的麦克风阵列装置，第一麦克风S1、第二麦克风S2、第三麦克风S3、第四麦克风S4、第五麦克风S5、第六麦克风S6设置于同一平面并依次按照同一圆周均匀分布；以圆周圆心O为起点，第一至第六麦克风S6每相邻两个麦克风之间夹角α为60°。
第一麦克风S1与第二麦克风S2之间、第二麦克风S2与第三麦克风S3之间、第四麦克风S4与第五麦克风S5之间、第五麦克风S5与第六麦克风S6之间的距离L为5cm。
其他方案中，也可以将相邻两个麦克风之间的距离L设置为5-15cm中的其他值，以达到相同的技术效果，如6cm，7cm，8cm，9cm，10cm，11cm，12cm，13cm，14cm，15cm。
如图3，用于声源地位置计算的主控模块包括：用于统计不同信息接收端的时间延迟差的计时器；用于按照下列公式计算在以第一麦克风S1与第四麦克风S4的连线L1为x轴的第一坐标系中声源地位置的装置：
其中，D为第一麦克风S1与第四麦克风S4之间的距离；
c为声音传播速度；
t12为第二麦克风S2与第一麦克风S1之间接收到声音信号的时间差；
t13为第三麦克风S3与第一麦克风S1之间接收到声音信号的时间差；
t14为第四麦克风S4与第一麦克风S1之间接收到声音信号的时间差；
t15为第五麦克风S5与第一麦克风S1之间接收到声音信号的时间差；
t16为第六麦克风S6与第一麦克风S1之间接收到声音信号的时间差；
x0为在第一坐标系中声源地的x轴坐标；
y0为在第一坐标系中声源地的y轴坐标；
z0为第一坐标系中声源地的z轴坐标；
r0为声源地距原点O的距离，即声源地的球坐标值；
x1、x2、x3为计算过程产生的中间变量，根据该变量值以及上述公式能够计算出声源地的坐标值x0；
y1、y2为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值y0；
r1为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值r0。
如图4，用于声源地位置计算的主控模块还包括：用于按照下列公式计算在以第二麦克风S2与第五麦克风S5的连线L2为x轴的第二坐标系中声源地位置的装置；
其中，D为第二麦克风S2与第五麦克风S5之间的距离；
c为声音传播速度；
t23为第三麦克风S3与第二麦克风S2之间接收到声音信号的时间差；
t24为第四麦克风S4与第二麦克风S2之间接收到声音信号的时间差；
t25为第五麦克风S5与第二麦克风S2之间接收到声音信号的时间差；
t26为第六麦克风S6与第二麦克风S2之间接收到声音信号的时间差；
t21为第一麦克风S1与第二麦克风S2之间接收到声音信号的时间差；
x'为在第二坐标系中声源地的x轴坐标；
y'为在第二坐标系中声源地的y轴坐标；
z'为在第二坐标系中声源地的z轴坐标；
r'为声源地距原点O的距离，即声源地的球坐标值；
x1'、x2'、x3'为计算过程产生的中间变量，根据该变量值以及上述公式能够计算出声源地的坐标值x0；
y1'、y2'为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值y0；
r1'为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值r”。
用于按照下列公式将第二坐标系中计算的声源地坐标换算为第一坐标系中声源地坐标的装置；
其中，x'为在第二坐标系中声源地的x轴坐标；
y'为在第二坐标系中声源地的y轴坐标；
x0'为将第二坐标系中声源地的x轴坐标在第一坐标系中换算后声源地的x轴坐标；
y0'为将第二坐标系中声源地的y轴坐标在第一坐标系中换算后声源地的y轴坐标；
用于按照下列公式将x'、x0取平均值进而取得在第一坐标系中声源地的x轴坐标的装置；
用于按照下列公式将y'、y0取平均值进而取得在第一坐标系中声源地的y轴坐标的装置；
其中，xa为第一坐标系中的声源地x轴最终坐标；
ya为第一坐标系中的声源地y轴最终坐标；
za为第一坐标系中的声源地z轴最终坐标；
用于按照以下公式计算声源地的球坐标值的装置：
其中，为最终输出的声源地位置的方位角；
θa为最终输出的声源地位置的俯仰角；
ra为最终输出的声源地位置距离原点的距离。
如图5，用于声源地位置计算的主控模块还包括：
用于按照下列公式计算在以所述第六麦克风与第三麦克风的连线(L3)为x轴的第三坐标系中声源地位置的装置；
其中，D为第三麦克风与第六麦克风之间的距离；
c为声音传播速度；
t61为所述第一麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t62为所述第二麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t63为所述第三麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t64为所述第四麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t65为所述第五麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
x”为在所述第三坐标系中声源地的x轴坐标；
y”为在所述第三坐标系中声源地的y轴坐标；
z”为在所述第三坐标系中声源地的z轴坐标；
r”为声源地距离第一麦克风与第四麦克风的中点的距离，即声源地的球坐标值；
x1”、x2”、x3”为计算过程产生的中间变量，根据该变量值以及上述公式能够计算出声源地的坐标值x0；
y1”、y2”为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值y0；
r1”为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值r”；
用于按照下列公式进行声源地计算的装置；
其中，x”为在第三坐标系中声源地的x轴坐标；
y”为在第三坐标系中声源地的y轴坐标；
x0”为将第三坐标系中声源地的x轴坐标在第一坐标系中换算后声源地位置的x轴坐标；
y0”为将第三坐标系中声源地的y轴坐标在第一坐标系中换算后声源地位置的y轴坐标；
用于按照下列公式进行声源地位置计算的装置：
xb为第一坐标系中的声源地x轴最终坐标；
yb为第一坐标系中的声源地y轴最终坐标；
zb为第一坐标系中的声源地z轴最终坐标；
用于按照以下公式计算声源地的球坐标值的装置：
其中，为最终输出的所述声源地的方位角；
θb为最终输出的声源地的俯仰角；
rb为最终输出的声源地距离原点的距离。
如图3至图5，用于声源位置计算的主控模块还包括：
用于按照下列公式计算在以第二麦克风S2与第五麦克风S5的连线L2为x轴的第二坐标系中声源地位置的装置；
其中，D为第二麦克风S2与第五麦克风S5之间的距离；
c为声音传播速度；
t23为第三麦克风S3与第二麦克风S2之间接收到声音信号的时间差；
t24为第四麦克风S4与第二麦克风S2之间接收到声音信号的时间差；
t25为第五麦克风S5与第二麦克风S2之间接收到声音信号的时间差；
t26为第六麦克风S6与第二麦克风S2之间接收到声音信号的时间差；
t21为第一麦克风S1与第二麦克风S2之间接收到声音信号的时间差；
x'为在第二坐标系中声源地的x轴坐标；
y'为在第二坐标系中声源地的y轴坐标；
z'为在第二坐标系中声源地的z轴坐标；
r'为声源地距离第一麦克风S1与第四麦克风S4的中点的距离，即声源地位置的球坐标值；
x1'、x2'、x3'为计算过程产生的中间变量，根据该变量值以及上述公式能够计算出声源地的坐标值x0；
y1'、y2'为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值y0；
r1'为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值r”；
用于按照下列公式计算在以所述第六麦克风与第三麦克风的连线(L3)为x轴的第三坐标系中声源地位置的装置；
其中，D为第三麦克风与第六麦克风之间的距离；
c为声音传播速度；
t61为所述第一麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t62为所述第二麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t63为所述第三麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t64为所述第四麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t65为所述第五麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
x”为在所述第三坐标系中声源地的x轴坐标；
y”为在所述第三坐标系中声源地的y轴坐标；
z”为在所述第三坐标系中声源地的z轴坐标；
r”为声源地距离第一麦克风与第四麦克风的中点的距离，即声源地的球坐标值；
x1”、x2”、x3”为计算过程产生的中间变量，根据该变量值以及上述公式能够计算出声源地的坐标值x0；
y1”、y2”为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值y0；
r1”为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值r”；
用于按照下列公式进行声源地计算的装置；
其中，x0'为将第二坐标系中声源地的x轴坐标在第一坐标系中换算后声源地位置的x轴坐标；
y0'为将第二坐标系中声源地的y轴坐标在第一坐标系中换算后声源地位置的y轴坐标；
用于按照下列公式进行声源地计算的装置；
其中，x0”为将第三坐标系中声源地的x轴坐标在第一坐标系中换算后声源地位置的x轴坐标；
y0”为第三坐标系中声源地的y轴坐标在第一坐标系中换算后声源地位置的y轴坐标；
用于按照下列公式进行声源地计算的装置：
其中，x为第一坐标系中的声源地x轴最终坐标；
y为第一坐标系中的声源地y轴最终坐标；
z为第一坐标系中的声源地z轴最终坐标；
用于按照以下公式计算声源地的球坐标值的装置：
其中，为最终输出的声源地方位角；
θ为最终输出的声源地俯仰角；
r为最终输出的声源地距原点O的距离。
如图6，所述声源导航装置还包括用于声源地位置信息输出的输出模块；用于识别声源语义的装置；用于识别语义后向声源进行导航的装置。
识别声源语义的装置，包括：用于降噪消回音的装置；用于连接网络将语音信息转化为文字信息的装置；用于调用语义解析库对文字信息进行解析的装置；用于识别语义后向声源进行导航的装置包括：用于判断是否接收到机器人执行声源定位行走的命令信息装置；如果不是，则用于回到信息接收的装置；如果是，则用于计算声源位置的装置；用于输入电机正反转信号执行运动到声源位置的装置。
用于调用所述语义解析库对文字信息进行解析的装置；包括用于收集大量语句，将语句进行分类，然后训练事件分类模型的装置；用于将语句通过条件随机场分词器进行分词以及词位标注的装置；用于通过训练语义解析模型，实现对语句语义的理解的装置。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种声源定位导航装置，其特征是：包括用于向装置本身进行供电的供电模块；所述供电模块连接有用于进行声源位置计算的主控模块；所述主控模块连接有用于信息接收的信息接收模块；
所述信息接收模块包括由结构相同的第一麦克风、第二麦克风、第三麦克风、第四麦克风、第五麦克风、第六麦克风组成的麦克风阵列装置，所述第一麦克风、第二麦克风、第三麦克风、第四麦克风、第五麦克风、第六麦克风设置于同一平面并依次按照同一直径的圆周均匀分布；以所述圆周圆心(O)为起点，所述第一至第六麦克风每相邻两个麦克风之间夹角(α)为60°；
所述第一麦克风至第六麦克风每相邻两个麦克风之间的距离(L)的范围为5-15cm。
2.如权利要求1所述的声源定位导航装置，其特征是：所述用于声源地位置计算的主控模块包括：
用于统计不同信息接收端的时间延迟差的计时器；
用于按照下列公式计算在以所述第一麦克风与第四麦克风的连线(L1)为x轴的第一坐标系中声源地位置的装置：
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其中，D为所述第一麦克风与第四麦克风之间的距离；
c为声音传播速度；
t12为所述第二麦克风与第一麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t13为所述第三麦克风与第一麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t14为所述第四麦克风与第一麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t15为所述第五麦克风与第一麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t16为所述第六麦克风与第一麦克风之间接收到声音信号的时间差；
x0为在第一坐标系中声源地的x轴坐标；
y0为在第一坐标系中声源地的y轴坐标；
z0为第一坐标系中声源地的z轴坐标；
r0为声源地距离第一麦克风与第四麦克风的中点的距离；
x1、x2、x3为计算过程产生的中间变量，根据该变量值以及上述公式能够计算出声源地的坐标值x0；
y1、y2为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值y0；
r1为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值r0。
3.如权利要求2所述的声源定位导航装置，其特征是：所述用于声源地位置计算的主控模块还包括：
用于按照下列公式计算在以所述第二麦克风与第五麦克风的连线(L2)为x轴的第二坐标系中声源地位置的装置；
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其中，D为所述第二麦克风与第五麦克风之间的距离；
c为声音传播速度；
t23为所述第三麦克风与第二麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t24为所述第四麦克风与第二麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t25为所述第五麦克风与第二麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t26为所述第六麦克风与第二麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t21为所述第一麦克风与第二麦克风之间接收到声音信号的时间差；
x'为在所述第二坐标系中声源地的x轴坐标；
y'为在所述第二坐标系中声源地的y轴坐标；
z'为在所述第二坐标系中声源地的z轴坐标；
r'为声源地距离所述第一麦克风与第四麦克风的中点的距离，即声源地的球坐标值；
x1'、x2'、x3'为计算过程产生的中间变量，根据该变量值以及上述公式能够计算出声源地的坐标值x0；
y1'、y2'为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值y0；
r1'为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值r”；
用于按照下列公式将第二坐标系中计算的声源地坐标换算为第一坐标系中声源地坐标的装置；
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其中，x'为在所述第二坐标系中声源地的x轴坐标；
y'为在所述第二坐标系中声源地的y轴坐标；
x0'为将所述第二坐标系中声源地的x轴坐标在第一坐标系中换算后声源地的x轴坐标；
y0'为将所述第二坐标系中声源地的y轴坐标在第一坐标系中换算后声源地的y轴坐标；
用于按照下列公式将x'、x0取平均值进而取得在第一坐标系中声源地的x轴坐标的装置；
用于按照下列公式将y'、y0取平均值进而取得在第一坐标系中声源地的y轴坐标的装置；
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其中，xa为第一坐标系中的声源地x轴最终坐标；
ya为第一坐标系中的声源地y轴最终坐标；
za为第一坐标系中的声源地z轴最终坐标；
用于按照以下公式计算声源地的球坐标值的装置：
其中，为最终输出的所述声源地位置的方位角；
θa为最终输出的声源地位置的俯仰角；
ra为最终输出的声源地位置距离原点的距离。
4.如权利要求2所述的声源定位导航装置，其特征是：所述用于声源地位置计算的主控模块还包括：
用于按照下列公式计算在以所述第六麦克风与第三麦克风的连线(L3)为x轴的第三坐标系中声源地位置的装置；
<mfenced open = "{" close = "">
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其中，D为第三麦克风与第六麦克风之间的距离；
c为声音传播速度；
t61为所述第一麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t62为所述第二麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t63为所述第三麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t64为所述第四麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t65为所述第五麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
x”为在所述第三坐标系中声源地的x轴坐标；
y”为在所述第三坐标系中声源地的y轴坐标；
z”为在所述第三坐标系中声源地的z轴坐标；
r”为声源地距离第一麦克风与第四麦克风的中点的距离，即声源地的球坐标值；
x1”、x2”、x3”为计算过程产生的中间变量，根据该变量值以及上述公式能够计算出声源地的坐标值x0；
y1”、y2”为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值y0；
r1”为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值r”；
用于按照下列公式进行声源地计算的装置；
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其中，x”为在所述第三坐标系中声源地的x轴坐标；
y”为在所述第三坐标系中声源地的y轴坐标；
x0”为将所述第三坐标系中声源地的x轴坐标在第一坐标系中换算后声源地位置的x轴坐标；
y0”为将所述第三坐标系中声源地的y轴坐标在第一坐标系中换算后声源地位置的y轴坐标；
用于按照下列公式进行声源地位置计算的装置：
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xb为第一坐标系中的声源地x轴最终坐标；
yb为第一坐标系中的声源地y轴最终坐标；
zb为第一坐标系中的声源地z轴最终坐标；
用于按照以下公式计算声源地的球坐标值的装置：
其中，为最终输出的所述声源地的方位角；
θb为最终输出的声源地的俯仰角；
rb为最终输出的声源地距离原点的距离。
5.如权利要求2所述的声源定位导航装置，其特征是：所述用于声源位置计算的主控模块还包括：
用于按照下列公式计算在以所述第二麦克风与第五麦克风的连线(L2)为x轴的第二坐标系中声源地位置的装置；
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其中，D为第二麦克风与第五麦克风之间的距离；
c为声音传播速度；
t23为所述第三麦克风与第二麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t24为所述第四麦克风与第二麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t25为所述第五麦克风与第二麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t26为所述第六麦克风与第二麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t21为所述第一麦克风与第二麦克风之间接收到声音信号的时间差；
x'为在所述第二坐标系中声源地的x轴坐标；
y'为在所述第二坐标系中声源地的y轴坐标；
z'为在所述第二坐标系中声源地的z轴坐标；
r'为声源地距离第一麦克风与第四麦克风的中点的距离，即声源地位置的球坐标值；
x1'、x2'、x3'为计算过程产生的中间变量，根据该变量值以及上述公式能够计算出声源地的坐标值x0；
y1'、y2'为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值y0；
r1'为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值r”；
用于按照下列公式计算在以所述第六麦克风与第三麦克风的连线(L3)为x轴的第三坐标系中声源地位置的装置；
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其中，D为第三麦克风与第六麦克风之间的距离；
c为声音传播速度；
t61为所述第一麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t62为所述第二麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t63为所述第三麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t64为所述第四麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
t65为所述第五麦克风与第六麦克风之间接收到声音信号的时间差；
x”为在所述第三坐标系中声源地的x轴坐标；
y”为在所述第三坐标系中声源地的y轴坐标；
z”为在所述第三坐标系中声源地的z轴坐标；
r”为声源地距离第一麦克风与第四麦克风的中点的距离，即声源地的球坐标值；
x1”、x2”、x3”为计算过程产生的中间变量，根据该变量值以及上述公式能够计算出声源地的坐标值x0；
y1”、y2”为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值y0；
r1”为计算过程产生的中间变量，根据上述公式能够计算出声源地的球坐标值r”；
用于按照下列公式进行声源地计算的装置；
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7
其中，x0'为将所述第二坐标系中声源地的x轴坐标在第一坐标系中换算后声源地位置的x轴坐标；
y0'为将所述第二坐标系中声源地的y轴坐标在第一坐标系中换算后声源地位置的y轴坐标；
用于按照下列公式进行声源地计算的装置；
<mfenced open = "{" close = "">
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其中，x0”为将所述第三坐标系中声源地的x轴坐标在第一坐标系中换算后声源地位置的x轴坐标；
y0”为所述第三坐标系中声源地的y轴坐标在第一坐标系中换算后声源地位置的y轴坐标；
用于按照下列公式进行声源地计算的装置：
<mfenced open = "{" close = "">
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</mfenced>
其中，x为第一坐标系中的声源地x轴最终坐标；
y为第一坐标系中的声源地y轴最终坐标；
z为第一坐标系中的声源地z轴最终坐标；
用于按照以下公式计算声源地的球坐标值的装置：
其中，为最终输出的所述声源地位置的方位角；
θ为最终输出的声源地位置的俯仰角；
r为最终输出的声源地位置距离原点的距离。
6.如权利要求1至5任一项所述的声源定位导航装置，其特征是：还包括用于声源地位置信息输出的输出模块。
7.如权利要求1至5任一项所述的声源定位导航装置，其特征是：还包括：用于识别声源语义的装置；用于识别语义后向声源进行导航的装置。
8.如权利要求7所述的声源定位导航装置，其特征是,所述用于识别声源语义的装置包括：
用于降噪消回音的装置；
用于连接网络将语音信息转化为文字信息的装置；
用于调用语义解析库对文字信息进行解析的装置；
所述用于识别语义后向声源地进行导航的装置，包括：
包括用于判断是否接收到机器人执行声源定位行走的命令信息装置；
如果不是，则用于回到信息接收的装置；
如果是，则用于计算声源位置的装置；
用于输入电机正反转信号执行运动到声源位置的装置。
9.如权利要求8所述的声源定位导航装置，其特征是：所述用于调用所述语义解析库对文字信息进行解析的装置；包括：
用于收集大量语句，将语句进行分类，然后训练事件分类模型的装置；
用于将语句通过条件随机场分词器进行分词以及词位标注的装置；
用于通过训练语义解析模型，实现对语句语义的理解的装置。
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|---|---|---|---|
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