CN107615778A - 音频检测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种激光麦克风可包含检测系统，其包含多个激光子系统。所述检测系统可经配置以基于频率模式产生发射电磁辐射以及接收从物体反射的反射电磁辐射。所述检测系统可经配置以基于所述发射电磁辐射的频率及所述反射电磁辐射的频率来定义组合频率数据。所述检测系统可经配置以基于所述组合频率数据在频域中定义一组频谱段，基于从所述组频谱段的子组获得的数据点来修改所述组合频率数据，以及基于所述组合频率数据来定义距离或速度中的至少一者。所述激光麦克风可包含音频处理器，其经配置以基于所述距离或速度中的所述至少一者来定义音频信号。

Description

音频检测系统及方法
相关申请案
本申请案主张2016年4月12日申请的标题为“音频检测系统及方法(AUDIODETECTION SYSTEM AND METHODS)”的第15/096,881号美国申请案的优先权及权益，第15/096,881号美国申请案主张2015年4月13日申请的标题为“音频检测系统(AUDIO DETECTIONSYSTEM)”的第62/146,736号美国临时申请案的优先权及权益，所述申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。
本申请案主张2015年4月13日申请的标题为“音频检测系统(AUDIO DETECTIONSYSTEM)”的第62/146,736号美国临时申请案的优先权及权益，所述申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
此描述涉及包含多束激光光检测及测距(LIDAR)系统的音频检测系统。
背景技术
在一些已知的LIDAR系统中，可使用激光来监测音频。然而，用于音频监测的已知LIDAR系统通常相对较慢、效率低及/或不准确。因此，需要系统、方法及设备来解决当前技术的不足，并提供其它新的及新颖的特征。
发明内容
在一个一般方面，一种激光麦克风可包含检测系统，其包含多个激光子系统。所述检测系统可经配置以基于频率模式产生发射电磁辐射以及接收从物体反射的反射电磁辐射。所述检测系统可经配置以基于所述发射电磁辐射的频率及所述反射电磁辐射的频率来定义组合频率数据。所述检测系统可经配置以基于所述组合频率数据在频域中定义一组频谱段，基于从所述组频谱段的子组获得的数据点来修改所述组合频率数据，以及基于所述组合频率数据来定义距离或速度中的至少一者。所述激光麦克风可包含音频处理器，其经配置以基于所述距离或所述速度中的所述至少一者来定义音频信号。
在另一一般方面中，一种音频系统可包含检测系统，其包含：激光器，其经配置以基于频率模式产生发射电磁辐射；接收器，其经配置以接收从物体反射的反射电磁辐射；及分析器，其经配置以基于所述发射电磁辐射的频率及所述反射电磁辐射的频率来定义组合频率数据。所述分析器可经配置以对所述组合频率数据迭代地执行频谱分析，直到基于阈值条件确定拍频为止。所述音频系统可包含音频处理器，其经配置以基于所述拍频来定义音频信号。
在另一一般方面中，一种方法可包含基于从激光器朝向物体发射的电磁辐射的频率及从所述物体反射的电磁辐射的频率来定义组合频率数据，并基于所述组合频率数据来定义一组频谱段。所述方法可包含识别所述组频谱段的子组，并基于所述组频谱段的所述子组来产生时间序列数据。所述方法还可包含基于所述时间序列数据来定义相位角数据，并基于所述相位角数据来修改所述组合频率数据。所述方法还可包含基于所述组合频率数据来定义音频信号。
附图说明
图1是说明包含多个激光子系统的音频系统的图。
图2A到2C是说明在各种应用中的音频系统的图。
图3是更详细说明包含在图1中所展示的激光子系统中的至少一者中的实例组件的图。
图4是说明在包含单个激光系统的音频系统中使用的频谱分析方法的流程图。
具体实施方式
图1是说明音频系统100的图，音频系统100经配置以使用多个激光子系统105A到105N(也可称为光检测及测距(LIDAR)子系统)来检测由物体5(例如，人、交通工具、机器)产生的音频，物体5可相对于音频系统100静止或移动。激光子系统105A到105N包含在检测系统191中。因此，音频系统100可经配置以产生用于(例如)物体5的音频监测的激光阵列。在一些实施方案中，物体5可被称为目标或目标物体5。音频系统100可用于调频连续波(FMCW)音频检测应用。在一些实施方案中，音频检测可包含音频监测。
音频系统100可实施多个束距离检测过程，其可例如改进音频检测的速度及准确度。作为特定实例，用于同时使用来自音频系统100的多个激光的单个建立时间稳定时间可导致优于具有多次使用的单个激光的系统的测量效率，其中单个激光的每次使用与导致多个建立时间稳定时间的建立时间稳定时间相关联。音频系统100还可经配置以考虑与可能导致音频检测不准确的物体5的振动相关的各种问题。
音频系统100可为各种装置或可在各种装置内使用。举例来说，图2A及2B是说明耦合到人员的作为头盔(图2A)及臂带(图2B)中的可佩戴装置的音频系统100(或包含音频系统的装置)的图。图2C是说明交通工具内的音频系统100(或包含音频系统的装置)的图。下文描述与各种应用相关的更多细节。
在一些实施方案中，音频系统100可用于(例如)微型激光麦克风阵列中以用于直接从物体5(例如，主体头部或颈部)进行非接触式语音拾取，从而提供与(例如)其它扬声器及噪声(例如，周围的噪声)的盲源分离。在一些实施方案中，音频系统100可为安装在汽车环境中的激光麦克风，以收集及/或增强音频命令、电话呼叫及/或等等的可懂度，以用于改进对话、说话者识别及/或语音辨认。
在一些实施方案中，音频系统100可为安装在交通工具内的激光麦克风，例如安装在交通工具的镜子(例如后视镜)上。在一些实施方案中，麦克风部分可为1路或单向麦克风部分。在一些实施方案中，镜子上的标记(例如，散列标记、标度线)可用于激光麦克风相对于(例如)交通工具的乘员(例如，驾驶员头部位置)的期望定位。
在一些实施方案中，音频系统100可安装在用户的可佩戴装置(帽子、眼镜等)上，其可用作例如助听器以增强(例如)相对嘈杂的环境中的对话(例如，密切对话(例如，几英尺内))的可懂度。在一些实施方案中，音频系统100可耦合到可佩戴装置，其可结合例如智能电话或平板计算机的装置上的音频及/或视觉反馈来用作用于(例如)机械应用(例如，汽车应用、制造应用)的诊断工具。在一些实施方案中，人员(例如，第一响应者(例如，火灾响应、紧急医疗服务(EMS)等)、军事人员(例如，士兵、操作员等)、赛车司机、飞机人员(例如飞行员、地勤人员、维护人员)、海员(如平民、海岸警卫人员)、施工人员等)的头盔(其可为佩戴式装置的类型)。音频系统100可用于收集及增强音频命令及/或电话呼叫的可懂度。
在一些实施方案中，音频系统100可为安装在听筒及/或其它身体佩戴(或可佩戴的)装置内的激光麦克风，以增强嘈杂环境中的可懂度及/或提供说话而不被窃听的能力(如在非接触式速记屏蔽(stenomask)应用中)。
在一些实施方案中，音频系统100可包含在用于直接从物体(例如，主体头部或颈部)进行非接触式语音拾取的微型激光麦克风阵列，从而提供扩音(PA)系统以消除或减少(例如)音频反馈。音频系统100可针对例如演播室情况中的多个音频源来隔离声乐、个别乐器及/或等等，以在例如同时重放期间完全分离声学特征。
在一些实施方案中，音频系统100可用作或包含在远程、运动不敏感的激光麦克风中，用于识别及/或区分例如不同类型的交通工具。在一些实施方案中，音频系统100可用作或包含在远程、运动不敏感的激光麦克风中用于识别个人(远程生物计量声纹设备)。
在一些实施方案中，音频系统100可用作或包含在远程、运动不敏感的激光麦克风中，用于例如检测(例如，拾取)来自房间(例如，礼堂)中的观众成员、课堂参与者及/或等等的问题及/或评论。在一些实施方案中，音频系统100可用作或包含在远程、运动不敏感的激光麦克风中，用于例如检测(例如，拾取)来自人群或集会的成员的音频。两者都可用例如盲源分离来执行。
在一些实施方案中，音频系统100可为或可包含用于呼叫中心环境中的背景噪声消除的远程、运动不敏感的激光麦克风。
在一些实施方案中，音频系统100可为或可包含经配置以用于物体或特征跟踪的紧密间隔的LIDAR波束簇。特定跟踪应用可包含用于移动电话锁定跟踪的边缘检测器，用于面部跟踪的边缘检测器，其例如使用以下方法中的一或多者，包含：距离连续性、速度连续性、信噪比(SNR)连续性、返回功率连续性、三维(3D)表面曲率及/或等等。
尽管图1说明包含检测系统191内的多个激光子系统105A到105N的音频系统100。在一些实施方案中，音频系统100可包含单个激光系统或子系统。结合至少图4来描述用于在单个激光系统中分析激光信号的一个实例方法。
可使用从同时的或在时间上接近的向上及向下啁啾导出的频率来分离或独立地确定由于主体距离及速度而引起的频率分量。可各自地或共同地使用距离及速度的这些单独测量以基于反射激光束的表面的运动(例如，振动)来产生音频信号。举例来说，距离及/或速度可与可被产生为(例如，转换成)音频(例如，音频信号)的振动(例如，振荡)相关。音频处理器194可经配置以基于由检测系统191产生的距离及/或速度来产生音频。
如图1中所示，在一些实施方案中，音频系统100可包含扬声器系统196，扬声器系统196可用于响应于由音频处理器194产生的音频信号而产生音频。并且，在一些实施方案中，音频系统100可包含经配置以发射音频信号的发射器198及/或经配置以接收音频信号的接收器199。
此外，如图1中所示，音频系统100可包含耦合机构192。耦合机构192可用于将音频系统100耦合到物体(例如，另一装置)、人员等。
图3是更详细说明包含在图1中所示的激光子系统105A中的至少一者中的实例组件的图。激光子系统105A经配置以按一或多个频率发射(例如，产生、传播)可为例如相干光发射(例如，单色光发射)或束的电磁辐射。为简单起见，来自激光源110的发射将被称为电磁辐射发射(例如电磁辐射发射)、发射的激光信号10或发射的光。
如图3中所示，激光信号10可由分割器125分成多个激光信号，例如至少激光信号11-1、11-2、12A、12B、13A及13B。激光信号12A、12B、13A及13B可由分割器125产生，用于例如参考系统190A、190B进行处理，参考系统190A、190B中的每一者包含干涉仪(其可包含一或多个光电检测器或检测器(例如，检测器150C)，其经配置以将光学信号转换成电信号)。在一些实施方案中，激光信号11可从分割激光信号导出，并且可被称为组合激光信号。如图3中所示，可使用干涉仪来产生激光信号11，其可由分析器170(其也可称为解调器)来分析以进行一或多次校正。在此类实施方案中，激光信号10可进一步分割(例如，通过分割器125)成激光信号11-1及激光信号11-2。激光信号11-1可作为激光信号11-4从物体5反射。激光信号11-2可由延迟142C延迟到激光信号11-3(其可与长度相关联)，且激光信号11-3可经由组合器140C与激光信号11-4组合。可使用来自干涉仪的激光信号11(也可称为干涉仪信号)来使用检测器150C收集关于激光信号11的信息。与下文的激光信号11相关的论述可应用于可用于定义激光信号11的分量激光信号11-1到11-4中的任何者，激光信号11可为目标激光信号或针对通过分析器170的分析的激光信号。为了简化，分割器125被说明为单个组件。在一些实施方案中，分割器125可包含一个以上分割器。类似地，图3中所示的组合器中的一或多者可被组合或可包含额外组合器。
如图3中所示，激光子系统105A包含频率扫描模块120。频率扫描模块120经配置以触发激光源110产生各种光学频率(也可被统称为频率)，例如通过调制激光源110的驱动电流。具体来说，频率扫描模块120经配置以触发激光源110产生光学频率的模式(也可称为频率模式)。举例来说，频率扫描模块120可经配置以触发激光源110产生光学频率的正弦波模式、光学频率的锯齿波模式及/或等等。在一些实施方案中，锯齿波模式可具有在光学频率上连续增加(例如，单调增加、线性增加、非线性增加)的部分(也可称为向上啁啾)，并且可具有在光学频率上连续减小(例如，单调减小、线性减小、非线性减小)的部分(也可称为向下啁啾)。因此，频率模式可具有包含向上啁啾及向下啁啾的循环。
激光子系统105A包含组合器140C，其经配置以响应于从激光源110朝向物体5的发射激光信号11-1(从激光信号10分割)而接收从物体5反射的激光信号11-4(也可称为反射激光信号或散射激光信号)(未展示)。在一些实施方案中，来自物体5的反射激光信号(也可称为返回信号或返回光)可与发射激光信号10的一部分(例如，由延迟142C延迟的激光信号11-3)混合，且接着由分析器170分析(在由检测器150C转换成电信号之后)。
激光子系统105A的分析器170经配置以分析来自激光源110的发射激光信号11-1与由组合器140C接收的反射激光信号11-4的组合。发射激光信号11-1可根据包含由向下啁啾跟随的向上啁啾(或由向上啁啾跟随的向下啁啾)的模式来发射。来自激光源110的发射激光信号11-1的频率与由组合器140C接收的反射激光信号11-4的频率的组合可由分析器170分析以获得或定义拍频或信号。换句话说，拍频可为在去往物体5(发射激光信号)及从物体5返回(反射激光信号)的往返行程上的频率改变的总和，并且可包含源自激光子系统105A与物体5之间的相对距离运动的反射激光信号的多普勒频移。在一些实施方案中，差拍信号可具有相对恒定的频率或变化的频率。在一些实施方案中，发射激光信号11-1的频率与反射激光信号11-4的频率的组合可被称为差频、拍频或往返频率。
可使用从同时的或在时间上接近的向上及向下啁啾导出的频率来单独或独立地确定由于主体距离及速度而引起的频率分量。可各自地或共同地使用距离及速度的这些单独测量以基于反射激光束的表面的运动来产生音频信号。换句话说，距离及/或速度可与可被产生为(例如，转换成)音频(例如，音频信号)的振动(例如，振荡)相关联。音频处理器194可经配置以基于由检测系统191产生的距离及/或速度(其在时间上随振动改变)来产生音频。
分析器170可经配置以计算往返时间周期，其为从发射激光信号10到接收到反射激光信号的返回的时间周期。发射稍后信号11-1与反射激光信号11-4的组合可统称为往返激光信号。分析器170还可经配置以基于发射激光信号11-1与反射激光信号11-4的组合来计算距离及/或速度。
作为例如激光源110的驱动电流调制的结果，激光输出的光学功率可在例如频率扫描或向上啁啾/向下啁啾的频率模式期间显着改变。频率模式可为非理想的，(例如，可与特定频率模式有偏差)，这是由于可引起例如频率、相位及/或等等的变化的不完美的驱动电流信号、激光源110中的不可避免的热激励及/或等等。
激光子系统105A包含参考系统190A、190B，其经配置以产生参考信号，所述参考信号可用于校正由激光源110产生的一或多个激光信号中的例如频率偏差、相位偏差等。换句话说，包含在激光子系统105A中的参考系统190A、190B可经配置以促进来自激光子系统105A的例如发射激光信号11-1、反射激光信号11-4、往返激光信号及/或等等的频率模式中的偏差(例如，非线性、非理想性、误差)的补偿。参考系统190A、190B可用于达成接近理想或理想的FMCW LIDRA实施方案。具体来说，参考系统190A、190B可用于校正偏差以获得相对恒定的拍频。针对通过参考系统190A、190B进行校正(例如，调整)的激光信号可被称为目标激光信号，并且可包含至少发射激光信号10(或从其导出的信号)、反射激光信号(或从其导出的信号)及往返激光信号(或从其导出的信号)。
参考系统190A、190B中的每一者经配置以分别定义参考信号14A、14B，其可用于确定(例如，辨认、计算)一或多个目标激光信号(例如，激光信号11)中的偏差。激光信号10可由分割器125分割成激光信号12A、12B，以供参考系统190A、190B进行处理。可基于激光信号12A与基于激光信号13A而产生的延迟激光信号13A’的组合(使用组合器140A)来产生参考信号14A。类似地，可基于激光信号12B与基于激光信号13B而产生的延迟激光信号13B’的组合(使用组合器140B)来产生参考信号14B。换句话说，参考信号14A、14B可分别通过激光信号12A与延迟信号13A’的组合以及通过激光信号12B与延迟信号13B’的组合来产生差拍信号。延迟信号13A’、13B’分别通过延迟142A、142B产生。延迟142A、142B各自可被称为固定延迟或参考臂长度，且参考信号14A、14B可被称为参考臂信号。延迟142A、142B中的每一者可经配置以定义延迟时间周期，并且可为(例如，包含在)干涉仪中的部分。
偏差检测器150A、150B可经配置以分别确定与参考信号14A、14B相关联的偏差。在一些实施方案中，偏差检测器150A、150B可组合成单个模块或分成多个模块。在一些实施方案中，偏差检测器150A、150B中的一或多者可经配置以检测包含相移等的各种偏差。偏差检测器150A、150B中的一或多者可包含或可为光电检测器。
因为分析器170不可经配置以直接测量一或多个目标激光信号的偏差，所以参考系统190A、190B可经配置以测量可与一或多个目标激光信号(例如，激光信号11)的时间段相对应的参考信号14A、14B的时间段的偏差(例如，使用偏差检测器150A、150B)。在一些实施方案中，与目标激光信号相关联的时间信号可被称为目标时间段。举例来说，参考系统190A、190B可经配置以测量与一或多个目标激光信号的时间段相对应的参考信号14A、14B的时间段的激光相位时间历史。一般来说，参考信号14A、14B的希尔伯特变换的相位时间历史可用以校正一或多个目标激光信号的相位时间历史的偏差，使得校正目标激光信号可为可从其进行期望频率确定的期望频调。
在此实施方案中，使用多个参考系统—参考系统190A、190B—来测量不同时间段的偏差。具体来说，延迟142A可与延迟142B不同，使得参考信号14A及14B将与不同时间段(或延迟时间周期)相关联。因此，与不同时间段中的每一者相关联的偏差可用于各种数学组合中，从而以相对准确的方式来确定(例如，计算)一或多个目标信号的另一个时间段的偏差。包含在激光子系统105A中的多个参考系统可具有优于单个参考信号处理系统或方法的许多优点，这是因为单个参考信号处理系统可例如做出关于相位历史的假设以估计激光相位时间历史。
在一些实施方案中，与参考系统190A、190B相关联的时间段可与分析器170的采样率相对应。在一些实施方案中，时间段可与整数倍(也可被称为整数个)的采样间隔或采样时间周期相对应。举例来说，分析器170的采样率可包含几纳秒的采样时间周期。延迟142A可被定义以与采样时间周期的整数倍相对应(例如，5个整数倍×5ns采样时间周期＝25ns延迟)，使得与参考信号14A相关联的偏差可与与采样时间周期的整数倍相对应的时间段相关联。通过这样做，与参考信号14A、14B的时间段相关联的偏差可与与一或多个目标信号相关联的采样时间周期的时间段相匹配。因此，可准确地确定目标激光信号的时间段的偏差。
在一些实施方案中，与参考系统190A、190B相关联的延迟可具有基于一或多个采样时间周期的差异。具体来说，延迟142A及延迟142B可由采样时间周期(例如，采样间隔)的整数倍分离。
在一些实施方案中，延迟142A、142B中的一或多个可具有作为素数个采样时间周期的延迟时间周期。在一些实施方案中，可用不具有公因数的延迟时间周期来定义延迟142A、142B。
在一些实施方案中，在具有非零偏差(例如，相位测量偏差)的情况下，两个参考系统190A、190B的延迟时间周期中的较长者可具有基于比率(距离(距离(distance))-LO(长度))/(长参考臂长度)的延迟。所述距离是到物体5的往返延迟，并且LO长度是与延迟142C相关的长度。(距离-LO)项可表示与从激光信号10导出的干涉仪信号相关联的长度差。换句话说，距离项可为与激光信号10相关联的长度，其可包含到目标(例如，物体5)的距离，并且可为往返距离，且LO项可为与激光信号10的延迟版本相关联的长度。因此，(距离-LO)可表示从激光信号10的差拍导出的长度及激光信号10的延迟版本。在一些实施方案中，比率可为10或应小于10。两个参考可用于有效地级联例如针对相对较短时间周期的偏差差异(例如，相位差)测量，以获得针对相对较长时间周期的相位差估计。在一些实施方案中，对于准确的长距离测量，可期望级联在一起的更少短时间测量。
此外，在一些实施方案中，与两个参考系统190A、190B相关联的延迟时间周期中的较短者可能足够短，使得可准确地估计相对较短时间延迟周期偏差，并且相对较少数目个测量可用于估计给定(距离-LO)长度的偏差。在具有较短延迟(或长度)的参考系统190A、190B中，较短的延迟(例如，延迟142A、延迟142B)可能足够大，使得例如激光信号14B的均方根(RMS)相位测量误差(例如，由噪声引起的误差)与由于激光源110中的缺陷引起的测量RMS相位偏差相比较小。
在一些实施方案中，偏差检测器150A、150B可经配置以确定(例如，计算、测量)与采样时间周期相对应的时间段的偏差。换句话说，可测量在一个以上采样时间周期开始的时间段的偏差。因此，可测量具有各种持续时间并且在不同时间(例如，采样时间)开始的目标激光信号的时间段的偏差。
在一些实施方案中，可基于使用单个参考系统测量的与多个区段(例如，级联区段、重叠区段)相关联的偏差来确定目标激光信号的区段的偏差。举例来说，偏差检测器可经配置以使用具有延迟的参考系统来测量在第一时间开始的与第一时间段相关联的第一偏差。偏差检测器可经配置以使用具有相同延迟的相同参考系统来测量在不同于第一时间周期的第二时间开始的与第二时间段相关联的第二偏差。在一些实施方案中，第一时间段可与第二时间段相互排斥。在一些实施方案中，第一时间段可与第二时间段重叠。特别是在测量剩余偏差时可能发生区段的重叠。
在一些实施方案中，可基于仅使用参考系统190A、190B中的一者所检测到的偏差来确定与目标激光信号的时间段相关联的总体偏差。举例来说，可组合使用与与参考系统190A的参考信号14A相关联的两个或更多个时间段相关联的两个或更多个偏差来确定与目标激光信号的时间段相关联的总体偏差。
在一些实施方案中，与参考系统190A、190B相关联的时间段可能不能以期望方式与目标激光系统的时间段相匹配。在此类情况下，包含在图3中所示的激光子系统105A中的剩余偏差计算器180可经配置以使用各种方法(例如，平均截断部分)计算基于与参考系统190A、190B相关联的时间段中的一或多者的剩余偏差。
使用适当构造的参考臂(例如，图3中所示的参考系统190A、190B)，在参考臂相位测量偏差内，(距离-LO)延迟相位时间历史可被准确地(例如，完美地)估计到最近的样品长度。子样本相位估计中的偏差通常将相对较小，这是因为与1/(激光线宽)相比，一个样本周期较小，并且所述周期内的激光改变应为小。
图4是说明用于在单激光LIDAR系统中实施的频谱分析方法(也可称为过程)的流程图。可至少部分地由分析器(例如，图1B中所示的分析器170)来执行分析。如本文所描述，频谱分析方法(例如，线性预测方法)及相关联的设备(例如，音频系统100)可经配置以去除例如可使速度及距离的分离降级的在频率模式内的连续向上啁啾与向下啁啾之间的系统差异。本文描述的频谱分析及方法及设备可优于使用多激光LIDAR系统的同时抗啁啾方法。
在一些实施方案中，可对组合频率数据的部分执行下文描述的频谱分析方法。在一些实施方案中，可在硬件(例如，在FPGA中，在DSP中)执行频谱分析方法。在一些实施方案中，可在硬件管线中执行频谱分析方法的部分中的一或多者。在一些实施方案中，可迭代地执行频谱分析方法的一或多个部分。在一些实施方案中，频谱分析方法的部分的顺序可不同于下文所示及所描述的顺序。
如图4中所示，基于频率模式来产生发射电磁辐射(框410)。可由例如图1中所示的激光源110的激光器产生发射电磁辐射。频率模式可为或可包含例如包含向上啁啾及向下啁啾的频率扫描。
接收从物体反射的反射电磁辐射(框420)。基于发射电磁辐射的频率及反射电磁辐射的频率来定义组合频率数据(框430)。
基于傅里叶变换，基于组合频率数据在频域中定义一组频谱段(框440)。可由傅里叶变换模块(未展示)执行傅里叶变换。可基于与段相关联的峰值(例如，功率密度峰值)来定义来自所述组频谱段的段中的一或多者。
在一些实施方案中，检测系统191可经配置以基于组合频率数据来定义频域中的一组频谱段，基于从所述组频谱段的子组获得的数据点来修改组合频率数据，并且基于组合频率数据来定义距离或速度中的至少一者。音频系统100的音频处理器194可经配置以基于距离或速度中的至少一者来定义音频信号。音频系统100的音频处理器194可经配置以基于拍频来定义音频信号。所述方法还可包含基于组合频率数据来定义音频信号。
识别所述组频谱段的至少一个子组(框450)。在一些实施方案中，可由区段模块(未示出)来识别所述组频谱段的子组(如果子组被识别)。在一些实施方案中，可基于一或多个准则来定义所述子组。
使用傅里叶逆变换基于所述组频谱段的子组来产生时间序列数据(框460)。可由傅里叶逆变换模块(未展示)来执行傅里叶逆变换。
基于时间序列数据来定义相位角数据(框470)。在一些实施方案中，可使用相位角模块(未展示)来定义相位角数据。在一些实施方案中，如果选择并识别子组，那么相位角数据可与所述组频谱段的子组相关。
将来自相角数据的数据点识别为离群值(框480)。在一些实施方案中，可使用离群值分析器(未展示)来识别数据点。在一些实施方案中，可使用一或多个统计算法、模型或程序来识别数据点。
基于数据点来修改组合频率数据(框490)。在一些实施方案中，可基于数据点来消除(例如，排除、丢弃)组合频率数据的一部分用于进一步分析。在一些实施方案中，可使用区段模块(未展示)来修改组合频率数据。
如图4中所示，可如由从框490到框440的箭头所表示那样迭代地执行频谱分析方法的部分。在此实例中，在组合频率数据的修改(框490)之后，可在框440处处理修改的组合频率数据。在一些实施方案中，可迭代地执行频谱分析方法的部分的子组(其可不同于图4中所示的子组)。
尽管图4中未说明，但在一些实施方案中，可在使用框440到490的至少一部分执行处理之前对组合频率数据的一或多个部分进行分段。在一些实施方案中，在分段之后，可使用框440到490的至少一部分来处理部分的子组。在一些实施方案中，可由区段模块(未展示)来执行此分段。
在一些实施方案中，例如在图1及3中的音频系统100及/或激光子系统105A中展示的组件的一或多个部分可为或可包含：基于硬件的模块(例如，数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、存储器)、固件模块及/或基于软件的模块(例如，计算机代码的模块，可在计算机处执行的一组计算机可读指令)。举例来说，在一些实施方案中，激光子系统105A的一或多个部分可为或可包含经配置以由至少一个处理器(未展示)执行的软件模块。在一些实施方案中，组件的功能性可包含在与图1及3中所示的模块及/或组件不同的模块及/或不同的组件中。
在一些实施例中，激光子系统105A的组件中的一或多者可为或可包含经配置以处理存储在存储器中的指令的处理器。举例来说，分析器170(及/或其一部分)可为经配置以执行与实施一或多个功能的过程相关的指令的处理器与存储器的组合。
尽管未展示，但是在一些实施方案中，激光子系统105A(或其部分)的组件可经配置以在例如数据中心(例如，云计算环境)、计算机系统、一或更多的服务器/主机装置及/或等等内操作。在一些实施方案中，激光子系统105A(或其部分)的组件可经配置以在网络内操作。因此，激光子系统105A(或其部分)可经配置以在可包含一或多个装置及/或一或多个服务器装置的各种类型的网络环境内起作用。举例来说，网络可为或可包含局域网(LAN)、广域网(WAN)及/或等等。网络可为或可包含无线网络及/或使用例如网关装置、桥接器、交换机及/或等等来实施的无线网络。网络可包含一或多个区段及/或可具有基于例如因特网协议(IP)及/或专用协议的各种协议的部分。网络可包含因特网的至少一部分。
在一些实施方案中，存储器可为任何类型的存储器，例如随机存取存储器、磁盘驱动器存储器、快闪存储器及/或等等。在一些实施方案中，存储器可被实施为与激光子系统105A的组件相关联的一个以上存储器组件(例如，一个以上RAM组件或磁盘驱动器存储器)。
本文描述的各种技术的实施方案可在数字电子电路中、或在计算机硬件、固件、软件或其组合中实施。实施方案可实施为计算机程序产品，即，有形地体现在信息载体中的计算机程序，例如体现在机器可读存储装置(计算机可读媒体、非暂时性计算机可读存储媒体、有形计算机可读存储媒体)或体现在传播信号中，其用于由数据处理设备(例如，可编程处理器、计算机或多个计算机)处理或控制所述数据处理设备的操作。例如上文描述的计算机程序的计算机程序可以包含已编译或解译语言的任何形式的编程语言来编写，并且可以包含作为独立程序或作为模块、组件、子程序或适用于计算环境的其它单元的任何形式来部署。计算机程序可经部署以在一个计算机上或在一个站点处或跨越多个站点分布并由通信网络互连的多个计算机上处理。
方法步骤可由执行计算机程序以通过对输入数据进行操作并产生输出来执行功能的一或多个可编程处理器执行。方法步骤还可由专用逻辑电路(例如，FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路))来执行，并且设备可实施为专用逻辑电路。
适合于计算机程序的处理的处理器包含(通过实例的方式)通用及专用微处理器以及任何种类的数字计算机的任何一或多个处理器。一般来说，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令及数据。计算机的元件可包含用于执行指令的至少一个处理器及用于存储指令及数据的一或多个存储器装置。一般来说，计算机还可包含用于存储数据的一或多个大容量存储装置(例如，磁盘、磁光盘或光盘)或可操作地耦合以从一或多个大容量存储装置接收数据，或将数据转移到所述一或多个大容量存储装置，或两者。适用于体现计算机程序指令及数据的信息载体包含所有形式的非易失性存储器，其包含(通过实例的形式)半导体存储器装置(例如，EPROM，EEPROM)及快闪存储器装置；磁盘(例如，内部硬盘或可换式磁盘)；磁光盘；及CD-ROM及DVD-ROM磁盘。处理器及存储器可由专用逻辑电路补充或并入专用逻辑电路中。
为提供与用户的交互，实施方案可在具有用于向用户显示信息的显示器装置(例如，液晶显示器(LCD)监测器)、以及键盘及指示装置(例如，鼠标或轨迹球)(用户可通过键盘及指示装置将输入提供给计算机)的计算机上实施。也可使用其它类型的装置来提供与用户的交互；举例来说，提供给用户的反馈可为任何形式的感觉反馈，例如视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈；并且可以任何形式接收来自用户的输入，其包含听觉、语音或触觉输入。
实施方案可在计算系统中实施，计算系统包含后端组件(例如，作为数据服务器)或包含中间件组件(例如，应用服务器)或包含前端组件(例如，客户端计算机，其具有图形用户接口或Web浏览器，用户可通过其与实施方案进行交互)，或此类后端、中间件或前端组件的任何组合。组件可通过数字数据通信(例如，通信网络)的任何形式或媒体进行互连。通信网络的实例包含局域网(LAN)及广域网(WAN)，例如因特网。
尽管已如本文所描述那样说明所描述的实施方案的某些特征，但是所属领域的技术人员现在将会想到许多修改、替换，改变及等效物。因此，应理解，所附权利要求书希望覆盖落入实施方案范围内的所有此类修改及改变。应理解，其仅通过实例的方式呈现，而不是限制，并且可进行形式及细节的各种改变。除相互排斥的组合之外，可以任何组合来组合本文描述的设备及/或方法的任何部分。本文描述的实施方案可包含所描述的不同实施方案的功能、组件及/或特征的各种组合及/或子组合。

Claims (22)

1.一种激光麦克风，其包括：
检测系统，其包含多个激光子系统，所述检测系统经配置以：
基于频率模式产生发射电磁辐射，
接收从物体反射的反射电磁辐射，
基于所述发射电磁辐射的频率及所述反射电磁辐射的频率来定义组合频率数据，
基于所述组合频率数据在频域中定义一组频谱段，
基于从所述组频谱段的子组获得的数据点来修改所述组合频率数据，以及
基于所述组合频率数据来定义距离或速度中的至少一者；及
音频处理器，其经配置以基于所述距离或所述速度中的所述至少一者来定义音频信号。
2.根据权利要求1所述的激光麦克风，其中所述组频谱段是基于傅里叶变换。
3.根据权利要求1所述的激光麦克风，其进一步包括：
基于所述组频谱段来定义频率。
4.根据权利要求1所述的激光麦克风，其进一步包括：
识别所述组频谱段的子组。
5.根据权利要求4所述的激光麦克风，其中所述识别所述组频谱段的所述子组是基于与邻近最大频谱段的数个频谱段相关的准则。
6.根据权利要求4所述的激光麦克风，其进一步包括：
使用傅里叶逆变换基于所述组频谱段的所述子组来产生时间序列数据。
7.根据权利要求6所述的激光麦克风，其进一步包括：
基于所述时间序列数据来定义相位角数据。
8.根据权利要求7所述的激光麦克风，其进一步包括：
将来自所述相位角数据的所述数据点识别为离群值。
9.根据权利要求1所述的激光麦克风，其进一步包括：
将所述组合频率数据划分成组合频率数据的至少第一区段及组合频率数据的第二区段，
所述定义所述组频谱段是基于所述组合频率数据的所述第一区段。
10.根据权利要求9所述的激光麦克风，其进一步包括：
将所述组合频率数据的所述第一区段识别为所述组合频率数据的离群值区段。
11.一种音频系统，其包括：
检测系统，其包含：
激光器，其经配置以基于频率模式产生发射电磁辐射，
接收器，其经配置以接收从物体反射的反射电磁辐射，及
分析器，其经配置以基于所述发射电磁辐射的频率及所述反射电磁辐射的频率来定义组合频率数据，所述分析器经配置以对所述组合频率数据迭代地执行频谱分析，直到基于阈值条件来确定拍频；及
音频处理器，其经配置以基于所述拍频来定义音频信号。
12.根据权利要求11所述的音频系统，其中所述频谱分析包含：
基于傅里叶变换基于所述组合频率数据在频域中定义一组频谱段；及
识别所述组频谱段的子组。
13.根据权利要求12所述的音频系统，其中所述识别所述组频谱段的所述子组是基于邻近最大频谱段的数个频谱段。
14.根据权利要求11所述的音频系统，其中所述频谱分析包含使用傅里叶逆变换基于一组频谱段来产生时间序列数据。
15.根据权利要求11所述的音频系统，其中所述频谱分析包含基于时间序列数据来定义相位角数据。
16.根据权利要求11所述的音频系统，其中所述频谱分析包含将来自相位角数据的数据点识别为离群值。
17.根据权利要求16所述的音频系统，其中所述频谱分析包含基于所述数据点来修改所述组合频率数据。
18.根据权利要求11所述的音频系统，其中所述频谱分析包含：
将所述组合频率数据划分成组合频率数据的至少第一区段及组合频率数据的第二区段。
19.根据权利要求11所述的音频系统，其中所述阈值条件包含执行指定数目个迭代。
20.一种方法，其包括：
基于从激光器朝向物体发射的电磁辐射的频率及从所述物体反射的电磁辐射的频率来定义组合频率数据；
基于所述组合频率数据来定义一组频谱段；
识别所述组频谱段的子组；
基于所述组频谱段的所述子组来产生时间序列数据；
基于所述时间序列数据来定义相位角数据；
基于所述相位角数据来修改所述组合频率数据；以及
基于所述组合频率数据来定义音频信号。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述识别所述组频谱段的所述子组是基于与邻近最大频谱段的数个频谱段相关的准则。
22.根据权利要求20所述的方法，其中使用傅里叶变换在频域中定义所述组频谱段，并且所述产生时间序列数据是基于使用傅里叶逆变换的所述组频谱段的所述子组。
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