CN108445889B - 一种基于智能音响辅助扫地机清扫的方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种基于智能音响辅助扫地机清扫的方法及其系统，智能音响位于扫地机的工作区域内，且与扫地机建立通讯连接，辅助扫地机清扫的方法包括：智能音响获取工作区域以智能音响所在位置为第一原点的环境地图；获取当前扫地机在环境地图上的坐标信息；获取坐标信息与第一原点的对应关系，以将环境地图映射为以坐标信息为第二原点的扫地机视野地图，并发送至扫地机。通过获取到预设区域的环境地图，并根据扫地机位于环境地图对应的位置上，获取扫地机需要清扫的区域，避免扫地机漏扫或者重扫，节省时间，提高清扫的工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及到智能家居的技术领域，特别是涉及到一种基于智能音响辅助扫地机清扫的方法及其系统。
背景技术
目前市面上出现各式各样的扫地机，是人类清洁的好帮手，由于清扫环境的复杂性及多样性，既要避开障碍物，又需要定位准确进行清扫，但是现有的技术中依然存在漏扫或者重扫的现象，进而影响清扫的效果。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种精准定位且避免漏扫的一种扫地机清扫的方法。
本发明提出一种基于智能音响辅助扫地机清扫的方法，智能音响位于扫地机的工作区域内，且与扫地机建立通讯连接，辅助扫地机清扫的方法包括：
智能音响获取所述工作区域以所述智能音响所在位置为第一原点的环境地图，其中，所述环境地图包括障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应的位置；
获取当前扫地机在所述环境地图上的坐标信息；
获取所述坐标信息与所述第一原点的对应关系，以将所述环境地图映射为以所述坐标信息为第二原点的扫地机视野地图，并发送至所述扫地机。
进一步地，所述智能音响获取所述工作区域以智能音响所在位置为第一原点的环境地图的步骤，包括：
接收设置于智能音响上的所述超声波传感器或者激光雷达传感器发送的所述工作区域以所述智能音响所在位置为第一原点的环境地图；
获取所述环境地图上所述障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应位置的像素值；
根据各所述像素值获取所述障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应位置的区域边界。
进一步地，所述获取当前扫地机在所述环境地图上的坐标信息的步骤，包括：
发送声源信号至设置于所述扫地机上的至少一对麦克风上；
根据所述声源信号获取所述扫地机与所述智能音响之间的位置关系；
按照所述位置关系计算当前扫地机在所述环境地图上的坐标信息，并将所述坐标信息标记于所述环境地图的相应位置。
进一步地，所述根据所述声源信号获取所述扫地机与所述智能音响之间的位置关系的步骤，包括：
将所述声源信号转换为数字信号，并储存；
根据所述智能音响到所述至少一对麦克风中各麦克风的时间差，对所述数字信号进行声源定位计算；
根据所述声源定位计算的输出结果，获得所述扫地机与所述智能音响之间的位置关系。
本发明还提出一种基于智能音响辅助扫地机清扫的方法，智能音响位于扫地机的工作区域内，且与扫地机建立通讯连接，辅助扫地机清扫的方法包括：
扫地机接收所述智能音响发送的所述工作区域以所述智能音响所在位置为第一原点的环境地图，其中，所述环境地图包括障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应的位置；
接收所述智能音响发送的当前扫地机在所述环境地图上的坐标信息；
接收所述智能音响发送的所述坐标信息与所述第一原点的对应关系；
根据所述对应位置关系将所述环境地图映射为以所述坐标信息为第二原点的扫地机视野地图。
本发明提出了一种基于智能音响辅助扫地机清扫系统，智能音响位于扫地机的工作区域内，且与扫地机建立通讯连接，辅助扫地机清扫的系统包括：
第一获取模块，用于智能音响获取所述工作区域以所述智能音响所在位置为第一原点的环境地图，其中，所述环境地图包括障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应的位置；
第二获取模块，用于获取当前扫地机在所述环境地图上的坐标信息；
执行模块，用于获取所述坐标信息与所述第一原点的对应关系，以将所述环境地图映射为以所述坐标信息为第二原点的扫地机视野地图，并发送至所述扫地机。
进一步地，所述第一获取模块包括：
第一接收单元，用于接收设置于智能音响上的所述超声波传感器或者激光雷达传感器发送的所述工作区域以所述智能音响所在位置为第一原点的环境地图；
第一获取单元，用于获取所述环境地图上所述障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应位置的像素值；
第二获取单元，用于根据各所述像素值获取所述障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应位置的区域边界。
进一步地，所述第二获取模块包括：
第一发送单元，用于发送声源信号至设置于所述扫地机上的至少一对麦克风上；
第三获取单元，用于根据所述声源信号获取所述扫地机与所述智能音响之间的位置关系；
第一标记单元，用于按照所述位置关系计算当前扫地机在所述环境地图上的坐标信息，并将所述坐标信息标记于所述环境地图的相应位置。
进一步地，所述第三获取单元包括：
第一转换子单元，用于将所述声源信号转换为数字信号，并储存；
第一计算子单元，用于根据所述智能音响到所述至少一对麦克风中各麦克风的时间差，对所述数字信号进行声源定位计算；
第一获取子单元，用于根据所述声源定位计算的输出结果，获得所述扫地机与所述智能音响之间的位置关系。
本发明提出了一种基于智能音响辅助扫地机清扫系统，智能音响位于扫地机的工作区域内，且与扫地机建立通讯连接，辅助扫地机清扫的系统包括：
第一接收模块，用于扫地机接收所述智能音响发送的所述工作区域以所述智能音响所在位置为第一原点的环境地图，其中，所述环境地图包括障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应的位置；
第二接收模块，用于接收所述智能音响发送的当前扫地机在所述环境地图上的坐标信息；
第三接收模块，用于所述智能音响发送的所述坐标信息与所述第一原点的对应关系；
转换模块，用于根据所述对应位置关系将所述环境地图映射为以所述坐标信息为第二原点的扫地机视野地图。
本发明的一种基于智能音响辅助扫地机清扫的方法及其系统的有益效果为，通过获取到工作区域的环境地图，并根据扫地机位于环境地图对应的位置上，获取扫地机需要清扫的区域，避免扫地机漏扫或者重扫，节省时间，提高清扫的工作效率。
附图说明
图1是本发明一实施例中基于智能音响辅助扫地机清扫的方法的流程示意图；
图2是本发明一实施例中步骤S1的具体流程示意图；
图3是本发明一实施例中步骤S2的具体流程示意图；
图4是本发明一实施例中步骤S22的具体流程示意图；
图5是本发明另一实施例中基于智能音响辅助扫地机清扫的方法的流程示意图；
图6是本发明一实施例中基于智能音响辅助扫地机清扫系统的结构示意图；
图7是本发明一实施例中第一获取模块的结构示意图；
图8是本发明一实施例中第二获取模块的结构示意图；
图9是本发明一实施例中第三获取单元的结构示意图；
图10是本发明另一实施例中基于智能音响辅助扫地机清扫系统的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，提出本发明的一种基于智能音响辅助扫地机清扫的方法，智能音响位于扫地机的工作区域内，且与扫地机建立通讯连接，辅助扫地机清扫的方法包括：
S1、智能音响通过获取工作区域以智能音响所在位置为第一原点的环境地图，其中，环境地图包括障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应的位置；
S2、获取当前扫地机在环境地图上的坐标信息；
S3、获取坐标信息与第一原点的对应关系，以将环境地图映射为以坐标信息为第二原点的扫地机视野地图，并发送至扫地机。
本实施例中，在智能音响上设置有超声波传感器或者激光雷达传感器，通过超声波传感器或者激光雷达传感器扫描获取工作区域所形成的环境地图，其中，工作区域为预设清扫的区域，如将智能音响设置于家庭大厅中，设置大厅内的环境为所需工作区域，对大厅环境形成环境地图，在智能音响上设置有显示屏幕，用于显示环境地图，其中横向作为X轴，纵向作为Y轴形成坐标系，将智能音响上设置的超声波传感器或者激光雷达传感器作为坐标系的原点设置于环境地图上，扫描得到的环境地图包括障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应的位置，每一位置处均显示有对应位于环境地图上的坐标，用于显示与第一原点的相对位置，智能音响通过环境地图获取坐标信息与第一原点的对应关系，以将环境地图映射为以坐标信息为第二原点的扫地机视野地图，并发送至扫地机，通过移动变化或者欧拉角进行旋转变换，对两个坐标系进行选装矩阵的转换，如在一具体实施例中，智能音响上设置的超声波传感器或者激光雷达传感器为环境地图上的坐标原点A(0，0)，一障碍物在环境地图上的坐标为P(2，2)，根据声源定位计算可以得到扫地机在环境地图上的坐标位置T为(1，0)，显示环境地图中横向作为X轴，纵向作为Y轴形成二维坐标系，将以音响坐标系为第一原点的环境地图转换为以扫地机为第二原点的视野地图，转换后的扫地机为第二原点为T1(0，0)，智能音响的坐标为A1(-1，0)，该障碍物在视野地图上的坐标P1(1，2)。障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域被扫描对应显示于环境地图上的像素值不同，呈现不同的显示状态，其中，第一次形成的环境地图只包含未扫区域和障碍物区域对应的的位置。如障碍物显示的像素值为0，在环境地图上显示为黑色，已扫区域显示的像素值为255，在环境地图上显示为白色，未扫区域显示的像素值为254，在环境地图上显示为灰色，扫地机清扫过的位置处均显示为白色，未清扫的显示为灰色。
激光传感器，利用激光技术进行测量的传感器。由激光器、激光检测器和测量电路组成，激光传感器是新型测量仪表，实现无接触远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光、电干扰能力强等。
超声波传感器是将超声波信号转换成其他能量信号(通常是电信号)的传感器。超声波是振动频率高于20KHz的机械波，具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。
通过对扫地机进行定位，获得扫地机与智能音响之间的具体的位置关系，通过对比扫地机自身的定位，对扫地机进行定位校正，提高扫地机的定位经度，获取扫地机对应的位置位于环境地图上，以便计算扫地机与未清扫区域之间的具体位置关系，再根据环境地图的布局，将环境地图映射为以扫地机对应坐标信息为第二原点的扫地机视野地图，发送视野地图至扫地机，扫地机对未清扫区域进行清扫，避免漏扫。
如图2所示，在本实施例中，智能音响通过获取工作区域以智能音响所在位置为第一原点的环境地图S1的步骤，包括：
S11、接收设置于智能音响上的超声波传感器或者激光雷达传感器发送的工作区域以智能音响所在位置为第一原点的环境地图；
S12、获取环境地图上障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应位置的像素值；
S13、根据各像素值获取障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应位置的区域边界。
在本实施例中，在智能音响上设置的超声波传感器或者激光雷达传感器获取工作区域所形成的环境地图，将工作区域根据比例尺对应布局于环境地图上，获取到的环境地图上障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应位置的像素值显示于环境地图上，进而可以获取障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应位置的区域边界，形成以智能音响所在位置为第一原点的环境地图，再将环境地图映射为以坐标信息为第二原点的扫地机视野地图，并发送于扫地机上，扫地机根据视野地图的区域边界去清扫未清扫区域，防止出现漏扫或者重扫的现象，节省时间，提高工作效率。
如图3所示，在本实施例中，获取当前扫地机在环境地图上的坐标信息S2的步骤，包括：
S21、发送声源信号至设置于扫地机上的至少一对麦克风上；
S22、根据声源信号获取扫地机与智能音响之间的位置关系；
S23、按照位置关系计算当前扫地机在环境地图上的坐标信息，并将坐标信息标记于环境地图的相应位置。
在本实施例中，通过声源定位的方法对扫地机进行定位，智能音响发出声源信号，扫地机上设置有至少一对用于接收声源信号的麦克风，通过计算一对麦克风之间接收声源的时间差，计算出音响与扫地机之间的位置关系，与扫地机自身的定位系统得到的定位信息进行比对，获取扫地机的精确定位信息，其中，将超声波传感器或者激光雷达传感器对应的位置作为第一原点设置于环境地图上，通过获取到扫地机相对于智能音响的具体位置，并通过比例对应显示于环境地图上。
如图4所示，在本实施例中，根据声源信号获取扫地机与智能音响之间的位置关系S22的步骤，包括：
S221、将声源信号转换为数字信号，并储存；
S222、根据智能音响到至少一对麦克风中各麦克风的时间差，对数字信号进行声源定位计算；
S223、根据声源定位计算的输出结果，获得扫地机与智能音响之间的位置关系。
在本实施例中，预先在扫地机上装一对麦克风，将安装有超声波传感器或者激光雷达传感器的智能音响放在室内较空旷的地方或者指定的位置处；当智能音响播放时，扫地机上的一对麦克风采集声源信号，计算出音响与扫地机之间的位置关系。
当扫地机运动过程中可以实时获知自身相对于音箱的位置关系，根据扫地机自身定位与声源定位得到的位置信息进行对比，对扫地机进行校正达到精准定位。
扫地机上设置的一对麦克风采集声源信号，并将信号转换为数字信号后储；对每个麦克风采集到的数据信号进行傅里叶变换，将信号从时域变换到频域：
其中，x[n]为时间域的信号，ω为频率变量，j表示复数虚部的一个单位，m表示从1到n的变量，S(ω)为经过傅里叶变换后得到的频率域的信号；
计算麦克风所在空间环境信噪比，根据信噪比确定信噪比参数ρ，0≤ρ≤1；
对麦克风对的频率域信号进行加权互相关运算：
其中，W*n(w)为加权函数：
其中，ф12(ω)是互功率谱密度函数；
对互相关运算的结果进行傅里叶逆变换，从频域变换到时域：
搜索R′[n]的最大值，找出最大值的位置，获得声源到麦克风对的时间差；
根据时间差与麦克风对中两麦克风之间的距离，计算声源相对于麦克风对的位置。
通过声源定位的方法对扫地机进行定位，通过与扫地机本身的定位信息进行对比，可以获取到精确的扫地机位置，进而对未扫区域进行清扫，防止漏扫或者重扫的现象，节省时间，提高工作效率。
如图5所示，还提出了另一种基于智能音响辅助扫地机清扫的方法，智能音响位于扫地机的工作区域内，且与扫地机建立通讯连接，辅助扫地机清扫的方法包括：
S100、扫地机接收智能音响发送的工作区域以智能音响所在位置为第一原点的环境地图，其中，环境地图包括障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应的位置；
S200、接收智能音响发送的当前扫地机在环境地图上的坐标信息；
S300、接收智能音响发送的坐标信息与第一原点的对应关系；
S400、根据对应位置关系将环境地图映射为以坐标信息为第二原点的扫地机视野地图。
在该实施例中，扫地机接收智能音响发送的通过工作区域以智能音响锁在位置为第一原点的环境地图，其中，智能音响上设置有超声波传感器或者激光雷达传感器，工作区域为预设监控待清扫的区域，如将智能音响设置于家庭大厅中，设置大厅内的环境为所需工作区域，对大厅环境形成环境地图，在智能音响上设置有显示屏幕，用于显示环境地图，其中横向作为X轴，纵向作为Y轴形成坐标系，将智能音响上设置的超声波传感器或者激光雷达传感器作为坐标系第一原点设置于环境地图上，超声波传感器或者激光雷达传感器扫描得到的环境地图包括障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应的位置，每一位置处均显示有对应位于环境地图上的坐标，用于显示与第一原点的相对位置，接收智能音响发送的当前扫地机在环境地图上的坐标信息，以及接收智能音响发送的坐标信息与第一原点的对应关系，根据对应位置关系将环境地图映射为以坐标信息为第二原点的扫地机视野地图，通过移动变化或者欧拉角进行旋转变换，对两个坐标系进行选装矩阵的转换，如在一具体实施例中，智能音响上设置的超声波传感器或者激光雷达传感器为环境地图上的坐标原点A(0，0)，一障碍物在环境地图上的坐标为P(2，2)，根据声源定位计算可以得到扫地机在环境地图上的坐标位置T为(1，0)，显示环境地图中横向作为X轴，纵向作为Y轴形成二维坐标系，将以音响坐标系为第一原点的环境地图转换为以扫地机为第二原点的视野地图，转换后的扫地机为第二原点为T1(0，0)，智能音响的坐标为A1(-1，0)，该障碍物在视野地图上的坐标P1(1，2)。其中，障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域被扫描对应显示于环境地图上的像素不同，呈现不同的显示状态，其中，第一次形成的环境地图只包含未扫区域和障碍物区域对应的的位置。如障碍物显示的像素为0，在环境地图上显示为黑色，已扫区域显示的像素为255，在环境地图上显示为白色，未扫区域显示的像素为254，在环境地图上显示为灰色，扫地机清扫过的位置处均显示为白色，为进行清扫的显示为灰色。
激光传感器，利用激光技术进行测量的传感器。由激光器、激光检测器和测量电路组成，激光传感器是新型测量仪表，实现无接触远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光、电干扰能力强等。
超声波传感器是将超声波信号转换成其他能量信号(通常是电信号)的传感器。超声波是振动频率高于20KHz的机械波，具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。
通过对扫地机进行定位，获得扫地机与智能音响之间的具体的位置关系，通过对比扫地机自身的定位，对扫地机进行定位校正，提高扫地机的定位经度，获取扫地机对应的位置位于环境地图上，以便计算扫地机与未清扫区域之间的具体位置关系，再根据环境地图的布局，将环境地图映射为以坐标信息为第二原点的扫地机视野地图，发送视野地图至扫地机，扫地机对未清扫区域进行清扫，避免漏扫。
如图6所示，本发明提出了一种基于智能音响辅助扫地机清扫的系统，智能音响位于扫地机的工作区域内，且与扫地机建立通讯连接，辅助扫地机清扫的系统包括：
第一获取模块1，用于智能音响通过获取工作区域以智能音响所在位置为第一原点的环境地图，其中，环境地图包括障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应的位置；
第二获取模块2，用于获取当前扫地机在环境地图上的坐标信息；
执行模块3，用于获取坐标信息与第一原点的对应关系，以将环境地图映射为以坐标信息为第二原点的扫地机视野地图，并发送至扫地机。
本实施例中，智能音响通过第一获取模块1获取工作区域以智能音响所在位置为第一原点的环境地图，其中，智能音响上设置有超声波传感器或者激光雷达传感器，通过超声波传感器或者激光雷达传感器扫描获取工作区域所形成的环境地图，工作区域为预设清扫的区域，如将智能音响设置于家庭大厅中，设置大厅内的环境为所需工作区域，对大厅环境形成环境地图，在智能音响上设置有显示屏幕，用于显示环境地图，其中横向作为X轴，纵向作为Y轴形成坐标系，将智能音响上设置的超声波传感器或者激光雷达传感器作为坐标系的第一原点设置于环境地图上，扫描得到的环境地图包括障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应的位置，每一位置处均显示有对应位于环境地图上的坐标，用于显示与第一原点的相对位置，第二获取模块2通过智能音响获取到当前扫地机在环境地图上的坐标信息，执行模块3通过智能音响获取坐标信息与第一原点的对应关系，以将环境地图映射为以坐标信息为第二原点的扫地机视野地图，并发送至扫地机，通过移动变化或者欧拉角进行旋转变换，对两个坐标系进行选装矩阵的转换，如在一具体实施例中，智能音响上设置的超声波传感器或者激光雷达传感器为环境地图上的坐标原点A(0，0)，一障碍物在环境地图上的坐标为P(2，2)，根据声源定位计算可以得到扫地机在环境地图上的坐标位置T为(1，0)，显示环境地图中横向作为X轴，纵向作为Y轴形成二维坐标系，将以音响坐标系为第一原点的环境地图转换为以扫地机为第二原点的视野地图，转换后的扫地机为第二原点为T1(0，0)，智能音响的坐标为A1(-1，0)，该障碍物在视野地图上的坐标P1(1，2)。障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域被扫描对应显示于环境地图上的像素不同，呈现不同的显示状态，其中，第一次形成的环境地图只包含未扫区域和障碍物区域对应的的位置。如障碍物显示的像素值为0，在环境地图上显示为黑色，已扫区域显示的像素值为255，在环境地图上显示为白色，未扫区域显示的像素值为254，在环境地图上显示为灰色，扫地机清扫过的位置处均显示为白色，未清扫的显示为灰色。
激光传感器，利用激光技术进行测量的传感器。由激光器、激光检测器和测量电路组成，激光传感器是新型测量仪表，实现无接触远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光、电干扰能力强等。
超声波传感器是将超声波信号转换成其他能量信号(通常是电信号)的传感器。超声波是振动频率高于20KHz的机械波，具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。
通过对扫地机进行定位，获得扫地机与智能音响之间的具体的位置关系，通过对比扫地机自身的定位，对扫地机进行定位校正，提高扫地机的定位经度，获取扫地机对应的位置位于环境地图上，以便计算扫地机与未清扫区域之间的具体位置关系，再根据环境地图的布局，将环境地图映射为以扫地机对应坐标信息为第二原点的扫地机视野地图，发送视野地图至扫地机，扫地机对未清扫区域进行清扫，避免漏扫。
如图7所示，在本实施例中，第一获取模块1包括：
第一接收单元11，用于接收设置于智能音响上的超声波传感器或者激光雷达传感器发送的工作区域以智能音响所在位置为第一原点的环境地图；
第一获取单元12，用于获取环境地图上障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应位置的像素值；
第二获取单元13，用于根据各像素值获取障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应位置的区域边界。
在本实施例中，在智能音响上设置的超声波传感器或者激光雷达传感器获取工作区域所形成的环境地图，将工作区域根据比例尺对应布局于环境地图上，第一接收单元11接到超声波传感器或者激光雷达传感器发送的工作区域，该工作区域以智能音响所在位置为第一原点的环境地图；第一获取单元12通过障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应位置的像素值显示于环境地图上，第二获取单元13进而可以获取障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应位置的区域边界，形成以智能音响所在位置为第一原点的环境地图，再将环境地图映射为以坐标信息为第二原点的扫地机视野地图，并发送于扫地机上，扫地机根据视野地图的区域边界去清扫未清扫区域，防止出现漏扫或者重扫的现象，节省时间，提高工作效率。
如图8所示，在本实施例中，第二获取模块2包括：
第一发送单元21，用于发送声源信号至设置于扫地机上的至少一对麦克风上；
第三获取单元22，用于根据声源信号获取扫地机与智能音响之间的位置关系；
第一标记单元23，用于按照位置关系计算当前扫地机在环境地图上的坐标信息，并将坐标信息标记于环境地图的相应位置。
在本实施例中，通过声源定位的方法对扫地机进行定位，第一发送单元21发出声源信号至设置于扫地机上至少一对用于接收声源信号的麦克风，通过计算一对麦克风之间接收声源的时间差，计算出音响与扫地机之间的位置关系，与扫地机自身的定位系统得到的定位信息进行比对，第三获取单元22获取扫地机的精确定位信息，第一标记单元23通过超声波传感器或者激光雷达传感器对应的位置作为第一原点设置于环境地图上，通过获取到扫地机相对于智能音响的具体位置，并通过比例对应标记于环境地图上。
如图9所示，在本实施例中，第三获取单元22包括：
第一转换子单元221，用于将声源信号转换为数字信号，并储存；
第一计算子单元222，用于根据智能音响到至少一对麦克风中各麦克风的时间差，对数字信号进行声源定位计算；
第一获取子单元223，用于根据声源定位计算的输出结果，获得扫地机与智能音响之间的位置关系。
在本实施例中，预先在扫地机上装一对麦克风，将安装有超声波传感器或者激光雷达传感器的智能音响放在室内较空旷的地方或者指定的位置处；当智能音响播放时，扫地机上的一对麦克风采集声源信号，计算出音响与扫地机之间的位置关系。
当扫地机运动过程中可以实时获知自身相对于音箱的位置关系，根据扫地机自身定位与声源定位得到的位置信息进行对比，对扫地机进行校正达到精准定位。
扫地机上设置的一对麦克风采集声源信号，第一转换字单元221通过将信号转换为数字信号后储存；第一计算子单元22对每个麦克风采集到的数据信号进行傅里叶变换，将信号从时域变换到频域：
其中，x[n]为时间域的信号，ω为频率变量，j表示复数虚部的一个单位，m表示从1到n的变量，S(ω)为经过傅里叶变换后得到的频率域的信号；
计算麦克风所在空间环境信噪比，根据信噪比确定信噪比参数ρ，0≤ρ≤1；
对麦克风对的频率域信号进行加权互相关运算：
其中，W*n(w)为加权函数：
其中，ф12(ω)是互功率谱密度函数；
对互相关运算的结果进行傅里叶逆变换，从频域变换到时域：
搜索R′[n]的最大值，找出最大值的位置，获得声源到麦克风对的时间差；
第一获取子单元223根据时间差与麦克风对中两麦克风之间的距离，计算声源相对于麦克风对的位置。
通过声源定位的方法对扫地机进行定位，通过与扫地机本身的定位信息进行对比，可以获取到精确的扫地机位置，进而对未扫区域进行清扫，防止漏扫或者重扫的现象，节省时间，提高工作效率。
如图10所示，本发明还提出里另一种基于智能音响辅助扫地机清扫系统，智能音响位于扫地机的工作区域内，且与扫地机建立通讯连接，辅助扫地机清扫的系统包括：
第一接收模块100，用于扫地机接收智能音响发送的工作区域以智能音响所在位置为第一原点的环境地图，其中，环境地图包括障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应的位置；
第二接收模块200，用于接收智能音响发送的当前扫地机在环境地图上的坐标信息；
第三接收模块300，用于接收智能音响发送的坐标信息与第一原点的对应关系；
转换模块400，用于根据对应位置关系将环境地图映射为以坐标信息为第二原点的扫地机视野地图。
在该实施例中，扫地机通过第一接收模块100接收智能音响发送的通过设置于智能音响上的超声波传感器或者激光雷达传感器，获取的工作区域以智能音响所在位置为第一原点的环境地图，其中，智能音响上设置有超声波传感器或者激光雷达传感器，工作区域为预设清扫的区域，如将智能音响设置于家庭大厅中，设置大厅内的环境为所需工作区域，对大厅环境形成环境地图，在智能音响上设置有显示屏幕，用于显示环境地图，其中横向作为X轴，纵向作为Y轴形成坐标系，将智能音响上设置的超声波传感器或者激光雷达传感器作为坐标系第一原点设置于环境地图上，超声波传感器或者激光雷达传感器扫描得到的环境地图包括障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应的位置，每一位置处均显示有对应位于环境地图上的坐标，用于显示与第一原点的相对位置，第二接收模块200获取智能音响发送的当前扫地机在环境地图上的坐标信息，第三接收模块300通过接收智能音响发送的当前扫地机在环境地图上的坐标信息，以及接收智能音响发送的坐标信息与第一原点的对应关系，转换模块400根据对应位置关系将环境地图映射为以坐标信息为第二原点的扫地机视野地图，通过移动变化或者欧拉角进行旋转变换，对两个坐标系进行选装矩阵的转换，如在一具体实施例中，智能音响上设置的超声波传感器或者激光雷达传感器为环境地图上的坐标原点A(0，0)，一障碍物在环境地图上的坐标为P(2，2)，根据声源定位计算可以得到扫地机在环境地图上的坐标位置T为(1，0)，显示环境地图中横向作为X轴，纵向作为Y轴形成二维坐标系，将以音响坐标系为第一原点的环境地图转换为以扫地机为第二原点的视野地图，转换后的扫地机为第二原点为T1(0，0)，智能音响的坐标为A1(-1，0)，该障碍物在视野地图上的坐标P1(1，2)。其中，障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域被扫描对应显示于环境地图上的像素不同，呈现不同的显示状态，其中，第一次形成的环境地图只包含未扫区域和障碍物区域对应的的位置。如障碍物显示的像素值为0，在环境地图上显示为黑色，已扫区域显示的像素值为255，在环境地图上显示为白色，未扫区域显示的像素值为254，在环境地图上显示为灰色，扫地机清扫过的位置处均显示为白色，为进行清扫的显示为灰色。
激光传感器，利用激光技术进行测量的传感器。由激光器、激光检测器和测量电路组成，激光传感器是新型测量仪表，实现无接触远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光、电干扰能力强等。
超声波传感器是将超声波信号转换成其他能量信号(通常是电信号)的传感器。超声波是振动频率高于20KHz的机械波，具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。
通过对扫地机进行定位，获得扫地机与智能音响之间的具体的位置关系，通过对比扫地机自身的定位，对扫地机进行定位校正，提高扫地机的定位经度，获取扫地机对应的位置位于环境地图上，以便计算扫地机与未清扫区域之间的具体位置关系，再根据环境地图的布局，将环境地图映射为以坐标信息为第二原点的扫地机视野地图，发送视野地图至扫地机，扫地机对未清扫区域进行清扫，避免漏扫。
本发明的一种基于智能音响辅助扫地机清扫的方法及其系统，通过获取到工作区域的环境地图，并根据扫地机位于环境地图对应的位置上，获取扫地机需要清扫的区域，避免扫地机漏扫或者重扫，节省时间，提高清扫的工作效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于智能音响辅助扫地机清扫的方法，其特征在于，智能音响位于扫地机的工作区域内，且与扫地机建立通讯连接，辅助扫地机清扫的方法包括：
智能音响获取所述工作区域以所述智能音响所在位置为第一原点的环境地图，其中，所述环境地图包括障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应的位置；将所述智能音响上设置的超声波传感器或者激光雷达传感器作为坐标原点设置于所述环境地图上；
获取当前扫地机在所述环境地图上的坐标信息，其中，通过对比所述扫地机自身的定位，对所述扫地机进行定位校正以提高所述扫地机的定位精度；
获取所述坐标信息与所述第一原点的对应关系，以将所述环境地图映射为以所述坐标信息为第二原点的扫地机视野地图，并发送至所述扫地机，以便所述扫地机根据所述视野地图的区域边界清扫所述未清扫区域；其中，通过欧拉角进行旋转变换，对以所述智能音响为第一原点的坐标系进行旋转矩阵转换为以所述扫地机为第二原点的坐标系。
2.根据权利要求1所述的基于智能音响辅助扫地机清扫的方法，其特征在于，所述智能音响获取所述工作区域以所述智能音响所在位置为第一原点的环境地图的步骤，包括：
接收设置于智能音响上的超声波传感器或者激光雷达传感器发送的所述工作区域以所述智能音响所在位置为第一原点的环境地图；
获取所述环境地图上所述障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应位置的像素值；
根据各所述像素值获取所述障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应位置的区域边界。
3.根据权利要求1所述的基于智能音响辅助扫地机清扫的方法，其特征在于，所述获取当前扫地机在所述环境地图上的坐标信息的步骤，包括：
发送声源信号至设置于所述扫地机上的至少一对麦克风上；
根据所述声源信号获取所述扫地机与所述智能音响之间的位置关系；
按照所述位置关系计算当前扫地机在所述环境地图上的坐标信息，并将所述坐标信息标记于所述环境地图的相应位置。
4.根据权利要求3所述的基于智能音响辅助扫地机清扫的方法，其特征在于，所述根据所述声源信号获取所述扫地机与所述智能音响之间的位置关系的步骤，包括：
将所述声源信号转换为数字信号，并储存；
根据所述智能音响到所述至少一对麦克风中各麦克风的时间差，对所述数字信号进行声源定位计算；
根据所述声源定位计算的输出结果，获得所述扫地机与所述智能音响之间的位置关系。
5.一种基于智能音响辅助扫地机清扫的方法，其特征在于，智能音响位于扫地机的工作区域内，且与扫地机建立通讯连接，辅助扫地机清扫的方法包括：
扫地机接收所述智能音响发送的所述工作区域以所述智能音响所在位置为第一原点的环境地图，其中，所述环境地图包括障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应的位置；将所述智能音响上设置的超声波传感器或者激光雷达传感器作为坐标系第一原点设置于所述环境地图上；
接收所述智能音响发送的当前扫地机在所述环境地图上的坐标信息，其中，通过对比所述扫地机自身的定位，对所述扫地机进行定位校正以提高所述扫地机的定位精度；
接收所述智能音响发送的所述坐标信息与所述第一原点的对应关系；
根据所述对应关系将所述环境地图映射为以所述坐标信息为第二原点的扫地机视野地图，以便所述扫地机根据所述视野地图的区域边界清扫所述未清扫区域；其中，通过欧拉角进行旋转变换，对以所述智能音响为第一原点的坐标系进行旋转矩阵转换为以所述扫地机为第二原点的坐标系。
6.一种基于智能音响辅助扫地机清扫系统，其特征在于，智能音响位于扫地机的工作区域内，且与扫地机建立通讯连接，辅助扫地机清扫的系统包括：
第一获取模块，用于智能音响获取所述工作区域以所述智能音响所在位置为第一原点的环境地图，其中，所述环境地图包括障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应的位置；将所述智能音响上设置的超声波传感器或者激光雷达传感器作为坐标系的第一原点设置于所述环境地图上；
第二获取模块，用于获取当前扫地机在所述环境地图上的坐标信息，其中，通过对比所述扫地机自身的定位，对所述扫地机进行定位校正以提高所述扫地机的定位精度；
执行模块，用于获取所述坐标信息与所述第一原点的对应关系，以将所述环境地图映射为以所述坐标信息为第二原点的扫地机视野地图，并发送至所述扫地机，以便所述扫地机根据所述视野地图的区域边界清扫所述未清扫区域；其中，通过欧拉角进行旋转变换，对以所述智能音响为第一原点的坐标系进行旋转矩阵转换为以所述扫地机为第二原点的坐标系。
7.根据权利要求6所述的基于智能音响辅助扫地机清扫系统，其特征在于，所述第一获取模块包括：
第一接收单元，用于接收设置于智能音响上的所述超声波传感器或者激光雷达传感器发送的所述工作区域以所述智能音响所在位置为第一原点的环境地图；
第一获取单元，用于获取所述环境地图上所述障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应位置的像素值；
第二获取单元，用于根据各所述像素值获取所述障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应位置的区域边界。
8.根据权利要求6所述的基于智能音响辅助扫地机清扫系统，其特征在于，所述第二获取模块包括：
第一发送单元，用于发送声源信号至设置于所述扫地机上的至少一对麦克风上；
第三获取单元，用于根据所述声源信号获取所述扫地机与所述智能音响之间的位置关系；
第一标记单元，用于按照所述位置关系计算当前扫地机在所述环境地图上的坐标信息，并将所述坐标信息标记于所述环境地图的相应位置。
9.根据权利要求8所述的基于智能音响辅助扫地机清扫系统，其特征在于，所述第三获取单元包括：
第一转换子单元，用于将所述声源信号转换为数字信号，并储存；
第一计算子单元，用于根据所述智能音响到所述至少一对麦克风中各麦克风的时间差，对所述数字信号进行声源定位计算；
第一获取子单元，用于根据所述声源定位计算的输出结果，获得所述扫地机与所述智能音响之间的位置关系。
10.一种基于智能音响辅助扫地机清扫系统，其特征在于，智能音响位于扫地机的工作区域内，且与扫地机建立通讯连接，辅助扫地机清扫的系统包括：
第一接收模块，用于扫地机接收所述智能音响发送的所述工作区域以所述智能音响所在位置为第一原点的环境地图，其中，所述环境地图包括障碍物区域、未清扫区域和已清扫区域分别对应的位置；将所述智能音响上设置的超声波传感器或者激光雷达传感器作为坐标系的第一原点设置于所述环境地图上；
第二接收模块，用于接收所述智能音响发送的当前扫地机在所述环境地图上的坐标信息，其中，通过对比所述扫地机自身的定位，对所述扫地机进行定位校正以提高所述扫地机的定位精度；
第三接收模块，用于接收所述智能音响发送的所述坐标信息与所述第一原点的对应关系；
转换模块，用于根据所述对应关系将所述环境地图映射为以所述坐标信息为第二原点的扫地机视野地图，以便所述扫地机根据所述视野地图的区域边界清扫所述未清扫区域；其中，通过欧拉角进行旋转变换，对以所述智能音响为第一原点的坐标系进行旋转矩阵转换为以所述扫地机为第二原点的坐标系。
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