CN107632287A - 一种声音定位的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及玩具用品技术领域，尤其涉及一种声音定位方法，可应用于声控玩具进行智能定位的过程，通过设着收音器阵列来判断声源相对于声控玩具的方位，进而能够精准的获取声音定位信息，并根据定位信息控制玩具进行旋转，以使得声控玩具能自动面向声源。
Description
技术领域
本发明涉及玩具用品技术领域，尤其涉及一种声音定位的方法，以用于声控玩具能够精准的进行声音定位。
背景技术
目前，市场上出现众多声控玩具，其只能根据声控命令进行简单的前进或后退，无法自动的识别其相对于声源的方位，无法实现人们与玩具之间实现“面对面”的交流，进而不利于其在市场上的推广及应用。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供一种声音定位的方法，可应用于一四周侧壁上分布有收音器阵列的声控玩具上，所述方法包括：
提供一声控玩具，并将该声控玩具与一声源所发出的声控命令进行绑定；
声控玩具获取一声音信号后，判断该声音信号是否为所述声源发送的有效声控命令；
若所述声音信号为所述有效声控命令，则根据所述收音器阵列中每个所述收音器所采集的所述声音信号的能量，利用公式：
来获取所述声源相对于所述声控玩具的方位信息；
根据所述方位信息控制所述声控玩具转向发出所述声音信号的声源；
其中，XEA1[i]＝Envelop_l+X1[i]*X1[i]*(1-alfa)，i＝0～L-1，L为一帧信号的长度，Alfa为平滑因子，X1[i]为收音器采集的当前信号，Envelop_l为前信号的能量包络。
优选的，上述的声音定位的方法，所述声控玩具包括玩具本体及设置于所述玩具本体的底端部的万向轮，所述收音器阵列至少包括两个收音器，且固定嵌入分布于所述玩具本体的至少两侧面；
其中，所述玩具本体中还固定设置有处理器、控制器和驱动装置；所述处理器分别与每个所述收音器通信连接，以接收每个所述收音器发送的声音信号信息并利用所述公式获取所述方位信息，并根据所述方位信息输出控制指令；所述控制器分别与所述处理器和所述驱动装置通讯连接，以接收所述控制指令并输出控制命令至所述驱动装置，所述驱动装置根据接收的所述控制命令驱动所述万向轮转动以面向声源。
优选的，上述的声音定位的方法，所述万向轮至少为三个且均匀的分布于所述声控玩具的底端部。
优选的，上述的声音定位的方法，还包括：
均衡器，分别与每个所述万向轮连接，以对所有的所述万向轮的运动进行均衡。
优选的，上述的声音定位的方法，还包括：
可充电电池，分别与所述处理器、所述控制器、所述驱动装置及所述均衡器电连接。
优选的，上述的声音定位的方法，所述收音器的个数为偶数个，所述玩具本体为的形状为卡通人物形状；
其中，所述收音器对称分布于所述玩具本体相对的两侧，且每侧所述收音器的整体外部形状为所述卡通人物的耳朵形状。上述技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明通过利用设置玩具本体不同位置的收音器，进而可根据收音器接收声控命令信号的强度来判断声源相对于玩具本体的方位信息，进而再根据该方位信息控制玩具本体进行转向，以使得玩具能够自动的面向声源，实现与人们“面对面”的交流，大大提升声控玩具在市场上的竞争力。
附图说明
参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
图1为本发明实施例中声音定位的方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中声控玩具的外部结构示意图。
具体实施方式
本申请的一实施例中，一种声控玩具1，可包括：
玩具本体15，该玩具本体15具有外壳体(如塑料材质的壳体等)，后续的部件均可设置于该外壳体的内部和/外部位置处；优选的，该玩具本体15的外部形状可为卡通形状，且该玩具本体15具有顶部端部及相对于该顶部端部的底部端部，以及位于上述顶部端部与底部端部之间的两旁侧面、前侧面及相对该前侧面(图2面向读者的一侧面)的后侧面(图2未能示出的一侧面)，具体可参见图2中所示结构及其相对位置关系。
天线装置11，可固定设置于上述玩具本体15的顶部端部，以用于接收和/或发射无线信号，同时该天线装置11可设置为把手形状，以便于使用者拎起该声控玩具1，同时在该天线装置11的握手部分可设置有一些防滑纹路，以增大摩擦力。
至少两个摄像头12，可固定设置于上述玩具本体15的前侧面，如图2中所示，可设置两个摄像头12分别作为上述卡通形状的眼睛，且每个上述的摄像头12均能单独的进行转动，以实现左右上下方位180°平面的全方位摄像；
至少两个收音器(即麦克风)13，均嵌入设置于上述的玩具本体15上，且至少两个收音器13之间的距离要能满足该声控玩具实现对声控命令基于声音的强度差和/或时间差和/或音色差和/或位相差等参数进行声音定位所需的距离；优选的，可将两个收音器13分别设置于上述玩具本体15相对的两旁侧面，以作为上述卡通形状的耳朵；
音响设备14，固定嵌入设置于上述的玩具本体15的前侧面上，以作为上述卡通形状的嘴巴；
至少两个万向轮16，可旋转的固定设置于上述玩具本体15的底端部；优选的，上述的可设置三个万向轮16均匀的设置于该玩具本体15的底端部，以负载该玩具本体15进行旋转和/或移动(如前进或倒退等动作)。
进一步的，上述的玩具本体15之中还可设置有诸如处理器、控制器、均衡器、驱动装置等装置(图中未标示)，且上述的处理器分别与上述的天线装置11、每个摄像头12、每个收音器13及控制器通讯连接，以分别接收和/或无线信息、获取玩具本体15所处环境的实时图像及声音信号(包括音频信号、时间信息、声音强度等)，并发送相应的控制指令至控制器；控制器则分别与上述的每个摄像头12及驱动装置通讯连接，以控制每个摄像头12进行转动进而获取相应方位处的实时图像信息，并通过驱动装置控制每个万向轮16进行旋转/和或转动，进而使得声控玩具趋近于声源并将其正侧面朝向该声源。
进一步的，上述的声控玩具1还包括设置于玩具本体15中的均衡器(图中未标示)，且该均衡器与驱动装置连接，以通过控制每个万向轮16具体的运动参数，使得声控玩具1能在转向和/或运动的过程中保持平衡不摔倒。
进一步的，上述的玩具本体15中还设置有可充电电池(如锂电池组等)，其分布于声控玩具1中的每个需要用电的部件电连接(例如，该可充电电池可分别与上述的处理器、控制器、驱动装置及均衡器等电连接)，以为其提供电源。
需要注意的是，上述的收音器13、处理器、控制器及驱动装置、万向轮16等构成一个声音定位系统，即该声音定位系统可通过基于声音的强度差和/或时间差和/或音色差和/或位相差等参数对声源相对于该声控玩具的相对位置进行定位，而上述的摄像头12、处理器、控制器及驱动装置、万向轮16等则构成一个导航系统，即该导航系统可依据其获得的位置信息根据其自身存储的地图信息驱动声控玩具1至相应的位置处，而天线装置11、处理器、控制器及驱动装置、万向轮16等则构成一个远程控制系统，即该远程控制系统能够接收通过诸如wifi、蓝牙、红外线等无线通讯方式利用移动终端(如手机、智能手表、Pad、PC等)发送的控制指令，并在根据该控制指令行进至特定的位置后通过天线装置11反馈给上述的移动终端确认信息等；而上述的各个系统中未有提及的部件设备等，本领域技术人员均可依据当前公开的技术信息进行获取，进而实现上述诸多功能。
具体的，在实际的使用过程中：首先，可先将声控玩具1放置于特定的密闭空间(如家居房间)中，该声控玩具1在处理器的控制下会自动的对该密闭空间利用上述的摄像头12进行扫描，进而获取该密闭空间的初始地图；其次，在接收到相应的声控命令(如“小黄人，过来”等)，其会依据声源发出声音的强度差和/或时间差和/或音色差和/或位相差等参数对声源进行定位，进而获取该声源在上述原始地图中的具体位置；之后，处理器发送相应的控制指令至控制器，控制器则发送相应的控制命令至驱动装置，以驱动万向轮16进行旋转和/或转动，从而使得声控玩具能够移动至临近上述声源所处地方的临近位置处(距离上述声源在原始地图中的距离可依据用户的具体要求而设定，在此不做限定)同时该声控玩具1的正面也要朝向声源。
进一步的，上述的声控玩具1在行进至声源的途中，还会对行进路线上及其周边再次进行扫描，当发现其图像位置信息与初始地图中不相符时，则即刻对上述的初始地图进行更新，并以更新后的地图作为初始地图进行上述的声音定位，同时也更新其行进线路规划，以确保在环境有所变化时，声控玩具1也能及时精准的行进至声源的附近预设的位置处。
另外，本申请还提供了一种声音定位的方法，可基于上述实施例的基础，应用于一四周侧壁上均分布有收音器阵列的声控玩具上，参见图1所示，上述方法可包括：
首先，可先提供一如图2所示的声控玩具，并可将该声控玩具1与一声源所发出的声控命令进行绑定，以使得该声控玩具1只有在接收到特定的信号后才进行工作。
其次，该声控玩具1获取一声音信号后，先判断该声音信号是否为所述声源发送的有效声控命令；若否的则自动忽略该声音信号，并不进行后续的任何处理；而若所述声音信号为所述有效声控命令，则根据收音器阵列中每个收音器13所采集的所述声音信号的能量，利用公式：来获取声源相对于声控玩具1的方位信息；
之后，则根据方位信息控制声控玩具转向发出上述声音信号的声源。
其中，XEA1[i]＝Envelop_l+X1[i]*X1[i]*(1-alfa)，i＝0～L-1，L为一帧信号的长度，Alfa为平滑因子，X1[i]为收音器采集的当前信号，Envelop_l为前信号的能量包络。
优选的，上述公式数据存储在处理器中，该处理器根据该公式及每个收音器所采集声音信号的强度等信息来获取声源相对于玩具本体15的相对方位信息，并根据该方位信息发送控制指令至控制器中，而控制器则根据该控制指令发送控制命令至驱动装置，进而控制万向轮16进行旋转，以使得声控玩具1能够与声源“面对面”的进行沟通交流。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。
Claims (6)
1.一种声音定位的方法，其特征在于，应用于一四周侧壁上分布有收音器阵列的声控玩具上，所述方法包括：
提供一声控玩具，并将该声控玩具与一声源所发出的声控命令进行绑定；
所述声控玩具接收一声音信号后，判断该声音信号是否为所述声源发送的有效声控命令；
若所述声音信号为所述有效声控命令，则根据所述收音器阵列中每个所述收音器所采集的所述声音信号的能量，利用公式：
<mrow>
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<mi>E</mi>
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</munderover>
<mi>X</mi>
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<mn>1</mn>
<mo>&lsqb;</mo>
<mi>i</mi>
<mo>&rsqb;</mo>
</mrow>
<mi>L</mi>
</mfrac>
<mo>,</mo>
</mrow>
来获取所述声源相对于所述声控玩具的方位信息；
根据所述方位信息控制所述声控玩具转向发出所述声音信号的声源；
其中，XEA1[i]＝Envelop_l+X1[i]*X1[i]*(1-alfa)，i＝0～L-1，L为一帧信号的长度，Alfa为平滑因子，X1[i]为收音器采集的当前信号，Envelop_l为前信号的能量包络。
2.如权利要求1所述的声音定位的方法，其特征在于，所述声控玩具包括玩具本体及设置于所述玩具本体的底端部的万向轮，所述收音器阵列至少包括两个收音器，且固定嵌入分布于所述玩具本体的至少两侧面；
其中，所述玩具本体中还固定设置有处理器、控制器和驱动装置；所述处理器分别与每个所述收音器通信连接，以接收每个所述收音器发送的声音信号信息并利用所述公式获取所述方位信息，并根据所述方位信息输出控制指令；所述控制器分别与所述处理器和所述驱动装置通讯连接，以接收所述控制指令并输出控制命令至所述驱动装置，所述驱动装置根据接收的所述控制命令驱动所述万向轮转动以面向声源。
3.如权利要求2所述的声音定位的方法，其特征在于，所述万向轮至少为三个且均匀的分布于所述声控玩具的底端部。
4.如权利要求3所述的声音定位的方法，其特征在于，还包括：
均衡器，分别与每个所述万向轮连接，以对所有的所述万向轮的运动进行均衡。
5.如权利要求4所述的声音定位的方法，其特征在于，还包括：
可充电电池，分别与所述处理器、所述控制器、所述驱动装置及所述均衡器电连接。
6.如权利要求2所述的声音定位的方法，其特征在于，所述收音器的个数为偶数个，所述玩具本体为的形状为卡通人物形状；
其中，所述收音器对称分布于所述玩具本体相对的两侧，且每侧所述收音器的整体外部形状为所述卡通人物的耳朵形状。
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