RU2515089C1 - Apparatus for acoustic presentation of spatial user information - Google Patents

Apparatus for acoustic presentation of spatial user information Download PDF

Info

Publication number
RU2515089C1
RU2515089C1 RU2012150421/28A RU2012150421A RU2515089C1 RU 2515089 C1 RU2515089 C1 RU 2515089C1 RU 2012150421/28 A RU2012150421/28 A RU 2012150421/28A RU 2012150421 A RU2012150421 A RU 2012150421A RU 2515089 C1 RU2515089 C1 RU 2515089C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inputs
output
outputs
series
input
Prior art date
Application number
RU2012150421/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Геннадьевич Владыко
Юлия Сергеевна Доценко
Инна Вячеславовна Фофанова
Дмитрий Александрович Бескин
Алексей Вячеславович Сапрыкин
Original Assignee
Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" filed Critical Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича"
Priority to RU2012150421/28A priority Critical patent/RU2515089C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2515089C1 publication Critical patent/RU2515089C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: apparatus for acoustic presentation of spatial information comprises a signal generator, a radiation channel amplifier and a transmitter, right- and left-side ultrasonic transducers, first and second analogue-to-digital converters (ADC), first and second memory units, first and second digital-to-analogue converters (DAC), first and second amplifiers, right- and left-side headphones. The apparatus also includes a clock-pulse generator, first and second frequency dividers and a delay unit, first and second switches, a counter, first and second sets of scaling-temporal filters, as well as first and second adders. Outputs of the first and second memory units are connected to data inputs of the first and second sets of scaling-temporal filters, respectively, and outputs of the first and second adders are connected to the first inputs of the first and second DAC, respectively. The apparatus includes series-connected user acoustic analyser analysis unit (UAAAU), third memory unit and multiplexer, the outputs of which are connected to control inputs of the first and second sets of scaling-temporal filters; the second output of the UAAAU is connected to the second input of the multiplexer, and the input of the UAAAU is connected to the output of the clock-pulse generator.
EFFECT: improved object recognition.
5 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области специальной акустики и может быть использовано для ориентации специалистов, чья профессиональная деятельность связана с передвижением в условиях ограниченной видимости, например, бойцов МЧС в очаге пожара, а также для реабилитации инвалидов по зрению.The present invention relates to the field of special acoustics and can be used for orientation of specialists whose professional activity is related to movement in conditions of limited visibility, for example, fighters of the Ministry of Emergencies in the fire, as well as for the rehabilitation of the visually impaired.

Известны технические системы и приборы, предназначенные для инвалидов по зрению, позволяющие им ориентироваться в окружающей обстановке. Принято выделять два направления развития технических систем визуализации окружающего пространства в помощь слепым.Known technical systems and devices designed for the visually impaired, allowing them to navigate in the environment. It is customary to single out two areas for the development of technical systems for visualizing the surrounding space to help the blind.

К первому направлению относятся приборы для индикации свободного пути. Они наиболее просты и несут информацию только о наличии препятствия на пути следования слепого (см. Патент Китая CN 2907594, М.кл. A61F 9/08, опубл. 06.06.2007 г. Стерео ультразвуковой прибор помощи слепым; Европейский патент ЕР 1025828, М.кл. A61F 9/08, G01S 17/02, опубл. 09.08.2000 г., приоритет Германии, Помощь в ориентации для слепых и слабовидящих; Патент Германии DE 4212163, М.кл. A61F 9/08 A61H 3/06, опубл. 14.10.1993 г. Оптическая эхо-система для ориентации слепых; Патент на изобретение РФ №2040234, М.кл. A61F9/08, опубл. 25.07.1995 г. Ультразвуковой локатор для слепых; Патент на изобретение РФ №2359287, М.кл. A61F 9/08, опубл. 20.06.2009 г. Инфракрасный локатор для людей с ослабленным зрением).The first direction includes instruments for indicating free path. They are the simplest and carry information only about the presence of an obstacle in the path of the blind (see China Patent CN 2907594, M.cl. A61F 9/08, published 06.06.2007. Stereo ultrasonic device for helping the blind; European patent EP 1025828, M inc. A61F 9/08, G01S 17/02, published 09.08.2000, German priority, Orientation assistance for the blind and visually impaired; German patent DE 4212163, M.cl. A61F 9/08 A61H 3/06, publ. 10/14/1993 Optical echo system for orientation of the blind; Patent for the invention of the Russian Federation No. 2040234, Mcl A61F9 / 08, publ. 07/25/1995, Ultrasonic locator for the blind; Patent for the invention of the Russian Federation No. 2359287, M .cl A61F 9/08, published June 20, 2009. An infrared locator for visually impaired people).

Наиболее совершенный прибор этого направления - Детектор препятствий для людей с ослабленным зрением (см. патент на изобретение РФ №2212871, М.кл. A61F 9/08, опубл. 27.09.2003), который содержит генератор импульсов, ЦАП, генератор звуковой частоты и головной телефон. В приборе производится излучение с помощью линейки точечных инфракрасных излучателей и прием сигнала на линейку точечных фотопреобразователей, позволяющих определять направление на препятствие при больших углах обзора.The most advanced device in this area is an Obstacle Detector for visually impaired people (see patent for the invention of the Russian Federation No. 2212871, Mcl A61F 9/08, published September 27, 2003), which contains a pulse generator, DAC, sound frequency generator and headset. The device emits radiation using a line of point infrared emitters and receives a signal on a line of point photoconverters, allowing you to determine the direction of the obstacle at large viewing angles.

Устройства, относящиеся к первому направлению, наиболее просты, но несут информацию только о наличии препятствия на пути следования слепого.Devices related to the first direction are the simplest, but carry information only about the presence of an obstacle in the path of the blind.

Второе направление предполагает использование слуха в максимальных пределах его возможностей для восприятия окружающей обстановки. Приборы этого направления позволяют осуществить локализацию объекта, получить информацию о направлении и расстоянии. В устройствах такого типа возможно организовать сканирование нескольких объектов одновременно, причем звуковой сигнал несет в себе информацию об акустической природе объектов. Для обеспечения широкого поля зрения используется бинауральное восприятие.The second direction involves the use of hearing to the maximum extent possible for perception of the environment. Devices of this direction allow you to localize the object, get information about the direction and distance. In devices of this type, it is possible to organize scanning of several objects at the same time, and the sound signal carries information about the acoustic nature of objects. To ensure a wide field of view, binaural perception is used.

Близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство акустического представления пространственной информации (см. Лесли Кэй. Воздушные сонары с акустическим представлением пространственной информации для инвалидов по зрению. Animal Sonar Systems, edited by R.G. Busnel and J. F. Fish Plenum, New York, 1980), которое относится ко второму направлению.Close in technical essence to the present invention is an acoustic representation of spatial information (see Leslie Kay. Aerial sonars with acoustic representation of spatial information for the visually impaired. Animal Sonar Systems, edited by RG Busnel and JF Fish Plenum, New York, 1980), which refers to the second direction.

Сущность представления акустической информации состоит в следующем. В среду излучается ультразвуковой сигнал с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ), с частотным диапазоном примерно в октаву. Производят бинауральный прием эхо-сигналов на два ультразвуковых приемника. Полученные сигналы перемножаются с опорным сигналом для получения сигнала биения. Осуществляют низкочастотную фильтрацию этого сигнала. После усиления сигналы поступают на головные телефоны для восприятия слуховой системой человека. Расстояние до объекта представляется частотой слышимого сигнала, а направление на объект - интерауральной разностью амплитуд сигналов, попадающих на оба уха. Таким образом, в рассмотренном приборе производится перемножение эхо-сигнала и эталонного ЛЧМ сигнала (операция гетеродинирования). Выделяемое в результате низкочастотной фильтрации колебание биения частот несет информацию о дистанции до объекта.The essence of the presentation of acoustic information is as follows. An ultrasound signal with linear frequency modulation (LFM) is emitted to the medium, with a frequency range of about an octave. Binaural echo signals are received at two ultrasonic receivers. The received signals are multiplied with a reference signal to obtain a beat signal. Carry out low-pass filtering of this signal. After amplification, the signals are sent to the head phones for perception by the human auditory system. The distance to the object is represented by the frequency of the audible signal, and the direction to the object is the interaural difference in the amplitudes of the signals falling on both ears. Thus, in the device under consideration, the echo signal and the reference LFM signal are multiplied (heterodyning operation). The oscillation of the frequency beat generated as a result of low-pass filtering carries information about the distance to the object.

Электроника и аккумуляторное питание вынесены в отдельный блок, помещаемый в карман. Таким образом, обеспечивается получение информации о направлении и расстоянии до объекта (чем он дальше, тем звук выше), а также - после тренировок пользователя - в известных пределах о его форме, размерах и фактуре.Electronics and battery powered in a separate unit, placed in your pocket. Thus, it provides information about the direction and distance to the object (the farther it is, the higher the sound), and also, after the user's training, within certain limits about its shape, size and texture.

Прибор представляет собой уже не простой индикатор препятствия, а в определенной степени анализатор среды со многими важными характеристиками. Однако чем богаче выдается информация на оператора, тем большую психоакустическую нагрузку он испытывает. Оператор перерабатывает достаточно сложную звуковую картину с привлечением таких параметров отраженного сигнала, как громкость, высота звука, тембровые характеристики.The device is no longer a simple indicator of an obstacle, but to a certain extent an environmental analyzer with many important characteristics. However, the richer the information issued to the operator, the greater the psychoacoustic load he experiences. The operator processes a rather complex sound picture with the use of such parameters of the reflected signal as volume, pitch, timbre characteristics.

Однако для успешного восприятия и классификации объектов, составляющих акустическую сцену, требуется достаточно долгий процесс обучения. При этом курсы по освоению аппарата в ФРГ длятся около месяца.However, for the successful perception and classification of objects that make up the acoustic scene, a rather long learning process is required. At the same time, courses on mastering the apparatus in Germany last about a month.

Кроме того, в приведенном техническом решении осуществляется выбор операции гетеродинирования сигналов в качестве процедуры согласования рабочих частот локатора (40-120 кГц) с частотным диапазоном слуха, что приводит к изменению числа волн, содержащихся в полезном сигнале.In addition, in the above technical solution, the operation of heterodyning signals is selected as the procedure for matching the operating frequencies of the locator (40-120 kHz) with the frequency range of hearing, which leads to a change in the number of waves contained in the useful signal.

Наиболее близким но технической сущности к предлагаемому изобретению (прототипом) является устройство акустического представления пространственной информации для инвалидов по зрению (см. патент на изобретение РФ №2060028, МПК A61F 9/00, опубл. 20.05.96). Устройство содержит левый и правый ультразвуковые преобразователи, последовательно соединенные первый усилитель и правый головной телефон, последовательно соединенные генератор сигналов, усилитель тракта излучения и передатчик, последовательно соединенные второй усилитель и левый головной телефон, причем выходы правого и левого головных телефонов являются выходами устройства, последовательно соединенные первый ЛЦП, первый вход которого соединен с выходом правого ультразвукового преобразователя, а второй вход подключен к выходу первого коммутатора, первый блок памяти, первый ЦАП, выход которого является входом первого усилителя, последовательно соединенные второй АЦП, первый вход которого подключен к выходу левого ультразвукового преобразователя, а второй вход соединен с выходом второго коммутатора, второй блок памяти, второй ЦАП, выход которого является входом второго усилителя, последовательно соединенные генератор синхронизирующих импульсов, подключенный своим выходом к первым входам коммутаторов и к первому входу счетчика, первый делитель частоты, соединенный своим выходом со вторыми входами обоих ЦАП, второй делитель частоты, выход которого является входом генератора сигналов и входом блока задержки, соединенного своим выходом со вторым входом счетчика и вторыми входами коммутаторов, третьи входы которых подключены к выходу счетчика, выход генератора сигналов соединен с входом усилителя тракта излучения.The closest but technical essence to the proposed invention (prototype) is an acoustic representation of spatial information for the visually impaired (see patent for the invention of the Russian Federation No. 2060028, IPC A61F 9/00, publ. 05.20.96). The device comprises left and right ultrasound transducers, a first amplifier and a right headphone connected in series, a signal generator, a radiation path amplifier and a transmitter connected in series, a second amplifier and a left headphone connected in series, the outputs of the right and left headphones being device outputs connected in series the first LCP, the first input of which is connected to the output of the right ultrasonic transducer, and the second input is connected to the output the first switch, the first memory block, the first DAC, the output of which is the input of the first amplifier, the second ADC connected in series, the first input of which is connected to the output of the left ultrasonic transducer, and the second input is connected to the output of the second switch, the second memory block, the second DAC, the output of which is the input of the second amplifier, the synchronization pulse generator connected in series with its output to the first inputs of the switches and to the first input of the counter, the first frequency divider, is connected provided by its output with the second inputs of both DACs, the second frequency divider, the output of which is the input of the signal generator and the input of the delay unit, connected by its output to the second input of the counter and the second inputs of the switches, the third inputs of which are connected to the output of the counter, the output of the signal generator is connected to the input radiation path amplifier.

Сущность работы прибора состоит в следующем. Излучают ультразвуковой частотно-модулированный импульс. Производят бинауральный прием эхо-сигнала на два ультразвуковых микрофона, усиливают и преобразуют электрические сигналы в акустические, осуществляют согласованную фильтрацию эхо-сигналов, временное растяжение полученных откликов в каналах бинаурального приема с последующим восприятием сигналов слуховой системой человека.The essence of the device is as follows. An ultrasonic frequency modulated pulse is emitted. Binaural reception of the echo signal by two ultrasonic microphones is performed, amplifies and converts the electrical signals into acoustic ones, they carry out coordinated filtering of the echo signals, temporarily stretch the received responses in the binaural reception channels, followed by signal perception by the human auditory system.

Данное устройство обеспечивает согласование частотного диапазона и длительности акустического сигнала со слуховым анализатором и получение полной информации, содержащейся в эхо-сигнале.This device ensures the coordination of the frequency range and duration of the acoustic signal with the auditory analyzer and obtaining complete information contained in the echo signal.

В то же время необходимо отметить, что основным средством обработки сигналов в данном устройстве является слуховой анализатор человека. Поэтому даже минимальное нарушение слуховых функций приводит к ухудшению возможности оператора ориентироваться в пространстве, т.е. к снижению распознаваемости объектов.At the same time, it should be noted that the main means of signal processing in this device is the human auditory analyzer. Therefore, even a minimal violation of auditory functions leads to a deterioration in the ability of the operator to navigate in space, i.e. to reduce the recognition of objects.

Достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является улучшение распознавания объектов, составляющих акустическую сцену, путем избирательного повышения помехоустойчивости системы.Achievable technical result of the invention is to improve the recognition of objects that make up the acoustic scene, by selectively increasing the noise immunity of the system.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что в устройство акустического представления пространственной информации для пользователей, содержащее последовательно соединенные генератор сигналов, усилитель тракта излучения и передатчик, последовательно соединенные правый ультразвуковой преобразователь (УЗП), первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП), первый блок памяти, последовательно соединенные первый цифроаналоговый преобразователь (ПАП), первый усилитель и правый головной телефон, последовательно соединенные второй УЗП, второй АЦП, второй блок памяти, последовательно соединенные второй ЦАП, второй усилитель и левый головной телефон, при этом выходы правого и левого головных телефонов являются соответственно первым и вторым выходами устройства, последовательно соединенные генератор синхронизирующих импульсов, первый делитель частоты, второй делитель частоты и блок задержки, первый и второй коммутаторы и счетчик, причем вторые входы первого и второго АЦП соединены соответственно с выходами первого и второго коммутаторов, первые входы которых соединены с выходом генератора синхронизирующих импульсов и первым входом счетчика, вторые входы первого и второго коммутаторов соединены со вторым входом счетчика и выходом блока задержки, а третьи входы первого и второго коммутаторов соединены с выходом счетчика, выход второго делителя частоты соединен со входом генератора сигналов, вторые входы первого и второго ЦАП соединены с выходом первого делителя частоты, дополнительно введены последовательно соединенные первый набор масштабно-временных фильтров и первый сумматор, последовательно соединенные второй набор масштабно-временных фильтров и второй сумматор, причем выходы первого и второго блоков памяти подключены соответственно к информационным входам первого и второго наборов масштабно-временных фильтров, а выходы первого и второго сумматоров соединены с первыми входами соответственно первого и второго ЦАП, последовательно соединенные блок анализа слухового анализатора пользователя (БАСАП), третий блок памяти и мультиплексор, выходы которого подключены к управляющим входам первого и второго наборов масштабно-временных фильтров, второй выход БАСАП соединен со вторым входом мультиплексора, а вход БАСАП подключен к выходу генератора синхронизирующих импульсов.The achievement of the technical result is ensured by the fact that in the device for the acoustic presentation of spatial information for users, comprising a series-connected signal generator, an amplifier of the radiation path and a transmitter, series-connected right ultrasonic transducer (USP), the first analog-to-digital converter (ADC), the first memory unit, the first digital-to-analog converter (PAP) connected in series, the first amplifier and the right head-phone connected in series the second USP, the second ADC, the second memory unit, the second DAC, the second amplifier and the left headphone connected in series, the outputs of the right and left headphones are respectively the first and second outputs of the device, the synchronization pulse generator, the first frequency divider, the second divider are connected in series frequencies and a delay unit, the first and second switches and a counter, the second inputs of the first and second ADCs respectively connected to the outputs of the first and second switches, the first inputs of which connected to the output of the clock generator and the first input of the counter, the second inputs of the first and second switches are connected to the second input of the counter and the output of the delay unit, and the third inputs of the first and second switches are connected to the output of the counter, the output of the second frequency divider is connected to the input of the signal generator, the second the inputs of the first and second DACs are connected to the output of the first frequency divider, in addition, a first set of time-scale filters and a first adder are sequentially connected, followed by the second set of time-scale filters and the second adder are properly connected, and the outputs of the first and second memory blocks are connected respectively to the information inputs of the first and second sets of time-scale filters, and the outputs of the first and second adders are connected to the first inputs of the first and second DACs, respectively connected to the analysis block of the auditory user analyzer (BASAP), the third memory block and multiplexer, the outputs of which are connected to the control inputs of the first and second sets of scale abno-temporal filters BASAP second output connected to the second input of the multiplexer, and BASAP input connected to the output of the generator clock pulses.

Влияние отличительных признаков предлагаемого устройства на достижение технического результата можно пояснить следующим образом.The influence of the distinctive features of the proposed device to achieve a technical result can be explained as follows.

Осуществление предварительного тестирования слуховой системы оператора позволяет сформировать корректирующие масштабно-временные коэффициенты усиления для каждого канала, индивидуальные для каждого пользователя.The preliminary testing of the auditory system of the operator allows you to generate corrective time-scale gain factors for each channel, individual for each user.

При осуществлении многоканальной масштабно-временной фильтрации откликов (прямое и обратное вейвлет-преобразование (ВП)) используют выбранные корректирующие коэффициенты усиления в каждом частотном канале, и производят последующее суммирование выходных сигналов каждого канала.When performing multi-channel time-scale filtering of responses (direct and inverse wavelet transform (VP)), the selected correction gains in each frequency channel are used, and the subsequent summation of the output signals of each channel is performed.

Рассмотрим более подробно осуществление в предлагаемом устройстве прямого и обратного вейвлет-преобразований. Для входного процесса x(t) акустического приемника возможно двумерное представление - в масштабно-временной области, получаемое путем применения непрерывного вейвлет-преобразования [Добеши И. Десять лекций по вейвлетам. Ижевск: НИЦ "Регулярная и хаотическая αтеории и примеры применения. Успехи физических наук. Том 166, №11, 1996, с.1145 -1170. Дремин И.М., Иванов О.В., Нечитайло В.А. Вейвлеты и их использование. Успехи физических наук. Том 171, №5, 2001, с.465 -501, Дьяконов В.П. Вейвлеты. От теории к практике. - М: СОЛОН-Р, 2002, 440 с., Кравченко В.Ф., Рвачев В.А. "Wavelet" - системы и их применение в обработке сигналов. Зарубежная радиоэлектроника. 1996, №4, с.3-20].Consider in more detail the implementation in the proposed device direct and inverse wavelet transforms. For the input process x (t) of the acoustic receiver, a two-dimensional representation is possible - in the time-scale domain, obtained by applying the continuous wavelet transform [I. Dobeshi Ten lectures on wavelets. Izhevsk: Research Center "Regular and chaotic α theories and application examples. Advances in physical sciences. Volume 166, No. 11, 1996, p. 1145 -1170. Dremin IM, Ivanov OV, Nechitailo VA Wavelets and their Usage: Advances in Physical Sciences, Volume 171, No. 5, 2001, pp. 465-501, Dyakonov VP, Wavelets. From Theory to Practice. - M: SOLON-R, 2002, 440 pp., Kravchenko V.F. , Rvachev VA "Wavelet" - systems and their application in signal processing. Foreign radio electronics. 1996, No. 4, p.3-20].

Непрерывное ВП можно определить как скалярное произведение исследуемого, процесса x(t) и базисных функций ψατ(t) [Добеши И. Десять лекций но вейвлетам. Ижевск: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика", 2001, 464 с.]:Continuous EP can be defined as the scalar product of the process, x (t) under study, and the basis functions ψ ατ (t) [Finish I. Ten lectures on wavelets. Izhevsk: Research Center "Regular and chaotic dynamics", 2001, 464 p.]:

W ψ { x ( t ) } ( α , τ ) = x ( t ) ψ α τ ¯ ( t ) d t = 1 α x ( t ) ψ ¯ ( t τ α ) d t , ( 1 )

Figure 00000001
W ψ { x ( t ) } ( α , τ ) = - x ( t ) ψ α τ ¯ ( t ) d t = one α - - x ( t ) ψ ¯ ( t - τ α ) d t , ( one )
Figure 00000001

где черта сверху обозначает операцию комплексного сопряжения.where the bar above indicates the operation of complex pairing.

Общий принцип построения базиса ВП состоит в использовании масштабных преобразований с параметром сжатия α и смещений с параметром сдвига τ исходной вейвлет-функции ψ(t) (т.н. материнского вейвлета):The general principle of constructing the basis of the VP consists in the use of large-scale transformations with the compression parameter α and displacements with the shift parameter τ of the original wavelet function ψ (t) (the so-called mother wavelet):

Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000003

Чтобы быть вейвлетом, базисные функции ψατ(t) ∈ L2 (R) должны обладать рядом необходимых свойств [6-10]. Они должны быть: квадратично-интегрируемыми, знакопеременными (обладать нулевым средним), при этом вейвлеты должны стремиться к нулю на ±∞, и для практических целей - чем быстрее, тем лучше (причем вейвлет должен быть хорошо локализован и во времени, и по частоте). Для того чтобы было возможно обратное ВП, спектральная функция вейвлета

Figure 00000004
(f) должна удовлетворять еще одному условию:To be a wavelet, the basis functions ψ ατ (t) ∈ L 2 (R) must have a number of necessary properties [6-10]. They should be: quadratically integrable, alternating (have a zero mean), while the wavelets should tend to zero by ± ∞, and for practical purposes - the faster, the better (and the wavelet should be well localized both in time and in frequency ) In order to make the reverse EP possible, the wavelet spectral function
Figure 00000004
(f) must satisfy one more condition:

Figure 00000005
Figure 00000005

Формула непрерывного обратного вейвлет-преобразования имеет вид:The formula for continuous inverse wavelet transform is:

x ( t ) = 1 C ψ 0 [ W ψ x ] ( α , τ ) α 1 / 2 ψ ( t τ α ) d α d τ α 2 . ( 4 )

Figure 00000006
x ( t ) = one C ψ - 0 [ W ψ x ] ( α , τ ) α - one / 2 ψ ( t - τ α ) d α d τ α 2 . ( four )
Figure 00000006

Как видно из (4), исходный сигнал x(t) может быть восстановлен через интегральную сумму тех же базисных функций ψατ(t) с весами в виде вейвлет-спектра сигнала [Wψx](α,τ). Здесь константа Cψ (3) выступает как нормирующий коэффициент, аналогичный коэффициенту (2π)1/2, нормирующему преобразование Фурье. Выбранные в процессе предварительного тестирования регулируемые коэффициенты усиления в каждом частотном канале представляют собой весовые множители, определяющие вклад каждого из масштабов в суммарный отклик, поступающий на слуховой аппарат пользователя. Затем производится операция весового суммирования в соответствии с соотношением:As can be seen from (4), the initial signal x (t) can be reconstructed through the integral sum of the same basis functions ψ ατ (t) with weights in the form of the wavelet spectrum of the signal [W ψ x] (α, τ). Here the constant C ψ (3) acts as a normalizing coefficient similar to the coefficient (2π) 1/2 normalizing the Fourier transform. The adjustable amplification factors selected in the preliminary testing in each frequency channel are weighting factors that determine the contribution of each of the scales to the total response received by the user's hearing aid. Then the operation is weighted summation in accordance with the ratio:

S S m = a = 0 M 1 W a , m γ a

Figure 00000007
S S m = a = 0 M - one W a , m γ a
Figure 00000007

где W - результат масштабно-временного преобразования, γa - корректирующие коэффициенты, а - номер масштаба, m=0…N-1, N - количество масштабных отсчетов.where W is the result of the time-scale transformation, γ a are the correction factors, and is the scale number, m = 0 ... N-1, N is the number of scale samples.

При этом выбор корректирующих коэффициентов осуществляется блоком анализа слухового анализатора, а обработка выбранных корректирующих коэффициентов для подачи на масштабно-временные фильтры обеспечивается введением третьего блока памяти и мультиплексора.In this case, the selection of correction factors is carried out by the analysis unit of the auditory analyzer, and the processing of the selected correction coefficients for feeding to the time-scale filters is provided by the introduction of the third memory block and multiplexer.

В результате предложенная обработка сигналов позволяет учесть реальное восприятие пользователем акустических сигналов и более полно передать на его слуховой анализатор информацию об окружающей обстановке, что улучшает распознавание объектов.As a result, the proposed signal processing makes it possible to take into account the user's actual perception of acoustic signals and to transmit more fully environmental information to his auditory analyzer, which improves recognition of objects.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан пример реализации предлагаемого устройства, на фиг.2 показана блок-схема алгоритма работы БАСАП, на фиг.3 показана блок-схема алгоритма прямого вейвлет-преобразования с использованием вейвлета Хаара, реализованного в среде Mathcad, на фиг.4 показана блок-схема алгоритма обратного вейвлет-преобразования, выполненная в среде MathCAD, на фиг.5 представлены вероятности правильного обнаружения предъявляемых реализаций на фоне естественных шумов.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows an example implementation of the proposed device, Fig. 2 shows a block diagram of a BASAP operation algorithm, Fig. 3 shows a block diagram of a direct wavelet transform algorithm using a Haar wavelet implemented in a Mathcad environment , figure 4 shows a block diagram of the inverse wavelet transform algorithm performed in the MathCAD environment, figure 5 presents the probabilities of the correct detection of the presented implementations against the background of natural noise.

Структурная схема предлагаемого устройства, показанная на фиг.1, содержит:The structural diagram of the proposed device, shown in figure 1, contains:

1 - генератор сигналов,1 - signal generator,

2 - усилитель тракта излучения,2 - radiation path amplifier,

3 - передатчик,3 - transmitter,

4, 5 - правый и левый ультразвуковые преобразователи, 6, 7 - первый и второй аналого-цифровые преобразователи, 8, 9 - первый и второй блоки памяти,4, 5 - right and left ultrasonic transducers, 6, 7 - the first and second analog-to-digital converters, 8, 9 - the first and second memory blocks,

10, 11 - первый и второй цифроаналоговые преобразователи,10, 11 - the first and second digital-to-analog converters,

12, 13 - первый и второй усилители,12, 13 - the first and second amplifiers,

14, 15 - правый и левый головные телефоны,14, 15 - right and left head phones,

16 - генератор синхронизирующих импульсов,16 is a clock generator,

17 - первый делитель частоты,17 - the first frequency divider,

18 - второй делитель частоты,18 is a second frequency divider,

19, 20 - первый и второй коммутаторы,19, 20 - the first and second switches,

21 - счетчик,21 is a counter

22 - блок задержки,22 - delay unit

23, 24 - первый и второй наборы масштабно-временных фильтров,23, 24 - the first and second sets of time-scale filters,

25, 26 - первый и второй сумматоры,25, 26 - the first and second adders,

27 - блок анализа слухового анализатора пользователя (БАСАП),27 - block analysis of the auditory analyzer of the user (BASAP),

28 - третий блок памяти,28 - the third block of memory,

29 - мультиплексор.29 - multiplexer.

При этом в устройстве акустического представления пространственной информации для пользователей последовательно соединены генератор 1 сигналов, усилитель 2 тракта излучения и передатчик 3, последовательно соединены правый ультразвуковой преобразователь 4 (УЗП), первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6, первый блок памяти 8, последовательно соединены первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 10, первый усилитель 12 и правый головной телефон 14, последовательно соединены второй УЗП 5, второй АЦП 7, второй блок 9 памяти, последовательно соединены второй ЦАП 11, второй усилитель 13 и левый головной телефон 15, при этом выходы правого и левого головных телефонов 14 и 15 являются соответственно первым и вторым выходами устройства, последовательно соединены генератор 16 синхронизирующих импульсов, первый делитель 17 частоты, второй делитель 18 частоты и блок 22 задержки, первый и второй коммутаторы 19 (20) и счетчик 21, причем вторые входы первого и второго АЦП 6 (7) соединены соответственно с выходами первого и второго коммутаторов 19 (20), первые входы которых соединены с выходом генератора 16 синхронизирующих импульсов и первым входом счетчика 21, вторые входы первого и второго коммутаторов 19 (20) соединены со вторым входом счетчика 21 и выходом блока 22 задержки, а третьи входы первого и второго коммутаторов 19 (20) соединены с выходим счетчика 21, выход второго делителя частоты 18 соединен со входом генератора 1 сигналов, вторые входы ЦАП 10 (11) подключены к выходу первого делителя 17 частоты, последовательно соединены первый набор 23 масштабно-временных фильтров и сумматор 25, последовательно соединены второй набор 24 масштабно-временных фильтров и сумматор 26, причем выходы первого и второго блоков памяти 8 (9) подключены к информационным входам первого и второго наборов масштабно-временных фильтров 23 (24), а выходы сумматоров 25(26) являются первыми входами соответственно первого и второго ЦАП 10 (11), последовательно соединены блок 27 анализа слухового анализатора пользователя (БАСАП), третий блок 28 памяти и мультиплексор 29, выходы которого подключены к управляющим входам первого и второго наборов 23 (24) масштабно-временных фильтров, второй выход БАСАП 27 соединен со вторым входом мультиплексора 29, а вход БАСАП 27 подключен к генератору 16 синхронизирующих импульсов.At the same time, in the acoustic representation of spatial information for users, a signal generator 1, an amplifier 2 of the radiation path and a transmitter 3 are connected in series, the right ultrasonic transducer 4 (USP), the first analog-to-digital converter (ADC) 6, the first memory unit 8 are connected in series the first digital-to-analog converter (DAC) 10 is connected, the first amplifier 12 and the right headphone 14 are connected in series to the second USP 5, the second ADC 7, the second memory unit 9, in series the second DAC 11, the second amplifier 13 and the left headphone 15 are connected, while the outputs of the right and left headphones 14 and 15 are respectively the first and second outputs of the device, the synchronizing pulse generator 16, the first frequency divider 17, the second frequency divider 18 are connected in series, and delay unit 22, the first and second switches 19 (20) and the counter 21, and the second inputs of the first and second ADCs 6 (7) are connected respectively to the outputs of the first and second switches 19 (20), the first inputs of which are connected to the output of the generator 16 synchronizing pulses and the first input of the counter 21, the second inputs of the first and second switches 19 (20) are connected to the second input of the counter 21 and the output of the delay unit 22, and the third inputs of the first and second switches 19 (20) are connected to the output of the counter 21, the output of the second the frequency divider 18 is connected to the input of the signal generator 1, the second inputs of the DAC 10 (11) are connected to the output of the first frequency divider 17, the first set of 23 time-scale filters and the adder 25 are connected in series, the second set of 24 time-scale filters are connected in series filters and the adder 26, and the outputs of the first and second memory units 8 (9) are connected to the information inputs of the first and second sets of time-scale filters 23 (24), and the outputs of the adders 25 (26) are the first inputs of the first and second DACs 10 ( 11), the auditory user analyzer analysis unit 27 (BASAP), the third memory unit 28 and the multiplexer 29, the outputs of which are connected to the control inputs of the first and second sets of time-frequency filters 23, are connected in series, the second output of the BASAP 27 is connected to the second inputultipleksora 29 and BASAP input 27 connected to the generator 16, clock pulses.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства.Consider the operation of the proposed device.

С помощью генератора сигналов 1, усилителя тракта излучения 2, передатчика 3 в среду излучается очень короткий (ультракороткий) ультразвуковой импульс, близкий к δ-функции. В этом случае с учетом пространственной координаты входной сигнал, по сути, представляет собой импульсную характеристику (ИХ) рассеивающего объектаUsing a signal generator 1, an amplifier of the radiation path 2, transmitter 3, a very short (ultrashort) ultrasonic pulse is emitted into the medium, which is close to the δ-function. In this case, taking into account the spatial coordinate, the input signal, in fact, represents the impulse response (IC) of the scattering object

X ( x , t ) = h ( x , t ) * δ ( x , t ) h ( x , t ) ( 1 )

Figure 00000008
X ( x , t ) = h ( x , t ) * δ ( x , t ) h ( x , t ) ( one )
Figure 00000008

где x - пространственная координата; h(x, t) - ИХ рассеивающего объекта,where x is the spatial coordinate; h (x, t) - THEIR scattering object,

* - символ свертки.* - a convolution symbol.

Реализация отраженного сигнала поступает в АЦП 6, 7, где преобразуется в цифровую форму и заносится в блоки памяти 8, 9.The implementation of the reflected signal goes to the ADC 6, 7, where it is converted to digital form and entered into memory blocks 8, 9.

С помощью ЦАП 10, 11 отсчеты из блоков памяти считываются в а раз медленнее, чем они заносились, что обеспечивает преобразование входной реализации по законуUsing DACs 10, 11, samples from memory blocks are read out at times slower than they were entered, which ensures the conversion of the input implementation according to the law

X ( x , t ) X ( x / α , t / α ) , ( 5 )

Figure 00000009
X ( x , t ) X ( x / α , t / α ) , ( 5 )
Figure 00000009

где α=f1/f2,where α = f1 / f2,

f1 - несущая частота зондирующего сигнала,f1 is the carrier frequency of the probe signal,

f2 - средняя частота диапазона, воспринимаемого слуховым анализатором человека. Или с учетом (1)f2 is the average frequency of the range perceived by the human auditory analyzer. Or considering (1)

h(x,t)→h(x/α,t/α),h (x, t) → h (x / α, t / α),

Частота считывания задастся первым делителем частоты 17. Частота излучения зондирующего импульса задается вторым делителем частоты 18. Реализации поступают на наборы 23 (24) масштабно-временных фильтров, реализующих вейвлет-преобразование, и производится их последующее суммирование в блоках 25 (26), с учетом корректирующих коэффициентов, поступающих с мультиплексора 29.The read frequency is set by the first frequency divider 17. The radiation frequency of the probe pulse is set by the second frequency divider 18. Implementations are sent to sets 23 (24) of time-scale filters that implement the wavelet transform, and their subsequent summation is performed in blocks 25 (26), taking into account correction factors coming from the multiplexer 29.

Операция прямого вейвлет-преобразования с использованием вейвлета Хаара осуществляется в соответствии с выражением:The operation of direct wavelet transform using the Haar wavelet is carried out in accordance with the expression:

D n , m j + 1 = S 2 n + 1,2 m + 1 + S 2 n + 1,2 m S 2 n ,2 m + 1 + S 2 n ,2 m

Figure 00000010
, D n , m j + one = S 2 n + 1,2 m + one + S 2 n + 1,2 m - S 2 n , 2 m + one + S 2 n , 2 m
Figure 00000010
,

где D n , m j + 1

Figure 00000011
- вейвлет-коэффициенты, соответствующие горизонтальному и вертикальному направлениям, для j-го масштаба; j=0,…,log2N-1 - количество масштабов; n = 0, , N 2 j + 1 1
Figure 00000012
; m = 0, , N 2 j + 1 1
Figure 00000013
- количество строк и столбцов результирующей матрицы вейвлет-коэффициентов для j-го масштаба. Вейвлет Хаара реализован в среде Mathcad в качестве рабочего встроенного модуля (фиг.3).Where D n , m j + one
Figure 00000011
- wavelet coefficients corresponding to horizontal and vertical directions for the j-th scale; j = 0, ..., log 2 N-1 is the number of scales; n = 0 ... , N 2 j + one - one
Figure 00000012
; m = 0 ... , N 2 j + one - one
Figure 00000013
- the number of rows and columns of the resulting matrix of wavelet coefficients for the j-th scale. The Haar wavelet is implemented in the Mathcad environment as a working built-in module (Fig. 3).

При этом выполняется процедура прогнозирования по каждому из масштабов масштабно-временной плоскости.In this case, the forecasting procedure for each of the scales of the time-scale plane is performed.

Операция обратного вейвлет-преобразования выполнена в среде MathCAD и представлена в виде алгоритма (фиг.4) в соответствии с выражением:The operation of the inverse wavelet transform is performed in the MathCAD environment and is presented in the form of an algorithm (Fig. 4) in accordance with the expression:

S ( t ) = n = 0 N 1 m = 0 N 1 D n , m ψ n , m ,

Figure 00000014
S ( t ) = n = 0 N - one m = 0 N - one D n , m ψ n , m ,
Figure 00000014

где ψn,m - базисные функции.where ψ n, m are basis functions.

БАСАП 27 предназначен для получения корректирующих коэффициентов усиления в каждом канале обработки. Регулируемые коэффициенты усиления в каждом частотном канале представляют собой весовые множители, определяющие вклад каждого из масштабов в суммарный отклик, поступающий на слуховой анализатор пользователя (САП). Для того чтобы учесть особенности САП, необходимо первоначально принять значения корректирующих множителей равными единице. При проведении испытаний в работе БАСАП 27 использовалась методика вынужденного выбора [Грин Д. Приложение теории обнаружения в психофизике, ТИИЭР 5, т.58, 1970 г.], суть которой заключается в выборе испытуемым решения на определенном интервале времени из нескольких гипотез. В нашем примере реализации - 2 гипотезы: есть сигнал или нет сигнала.BASAP 27 is designed to obtain corrective gain in each processing channel. Adjustable gains in each frequency channel are weighting factors that determine the contribution of each of the scales to the total response received by the user's auditory analyzer (SAP). In order to take into account the peculiarities of the SAP, it is necessary to initially take the values of the correction factors equal to unity. When conducting tests in the work of BASAP 27, the forced choice technique was used [Green D. Application of the theory of detection in psychophysics, TIIER 5, vol. 58, 1970], the essence of which is the choice of the test subject for a certain time interval from several hypotheses. In our implementation example, there are 2 hypotheses: is there a signal or not a signal.

В результате проведенных испытаний набирается статистика обнаружения x y

Figure 00000015
, где x - соответствует правильному обнаружению, y - общее количество предъявляемых стимулов. Полученные значения используются в качестве корректирующих коэффициентов. Для набора статистики оператору предъявляются сигналы с разными частотами на фоне естественных шумов, программным методом фиксируется статистика правильного обнаружения, пропуска сигналов и ложного обнаружения. Для набора репрезентативной выборки проводится необходимое количество испытаний. Пример кривых представлен на Фиг.5 (верхняя кривая - вероятность правильного обнаружения в предлагаемом устройстве, нижняя кривая - вероятность правильного обнаружения в прототипе). Введение коэффициентов позволяет повысить статистические показатели правильного обнаружения сигналов на фоне естественных шумов. Корректирующие коэффициенты берутся как величины, обратные к вероятности правильного обнаружения для каждого масштаба, полученные в результате предварительного тестирования. Полученные значения корректирующих коэффициентов хранятся в буферном ЗУ 28 и с помощью мультиплексора 29 по команде из БАСАП 27 подаются в соответствующий канал масштабно-временных фильтров 23 (24).As a result of the tests, detection statistics are collected. x y
Figure 00000015
, where x - corresponds to the correct detection, y - the total number of presented stimuli. The obtained values are used as correction factors. For statistics, the operator is presented with signals with different frequencies against a background of natural noise, the software records the statistics of correct detection, skipping signals and false detection. For a set of representative samples, the required number of tests is performed. An example of the curves is presented in Figure 5 (the upper curve is the probability of correct detection in the proposed device, the lower curve is the probability of correct detection in the prototype). The introduction of coefficients allows to increase the statistical indicators of the correct detection of signals against the background of natural noise. Correction factors are taken as the reciprocal of the probability of correct detection for each scale, obtained as a result of preliminary testing. The obtained values of the correction factors are stored in the buffer memory 28 and, with the help of the multiplexer 29, are supplied to the corresponding channel of the time-scale filters 23 (24) by the command from the BASAP 27.

Полученные сигналы преобразуются в аналоговую форму с помощью ЦАП 10 (11) и после усиления в блоках 12 (13) поступают на головные телефоны 14 (15).The received signals are converted into analog form using the DAC 10 (11) and, after amplification in blocks 12 (13), are transmitted to the head phones 14 (15).

Введение новых по сравнению с прототипом блоков: первого и второго.The introduction of new compared to the prototype blocks: the first and second.

Набор 23, 24 масштабно-временных фильтров, первого и второго сумматоров 25, 26, блока 27 анализа слухового анализатора пользователя (БАСАП), третьего блока 28 памяти, мультиплексора 29 позволяет получить новый положительный эффект - более полно передать на слуховой анализатор оператору информацию об окружающей обстановке (повысить помехоустойчивость).A set of 23, 24 time-scale filters, the first and second adders 25, 26, the analysis block 27 of the auditory analyzer of the user (BASAP), the third block 28 of the memory, the multiplexer 29 allows you to get a new positive effect - more fully transmit to the hearing analyzer the operator about the environment environment (increase noise immunity).

Авторами была проведена предварительная оценка эффективности предложенного метода. Группе операторов в количестве трех человек случайным образом предъявлялись сигналы на фоне помех.The authors conducted a preliminary assessment of the effectiveness of the proposed method. A group of operators in the amount of three people was randomly presented with signals against a background of interference.

Перед прослушиванием выполнялась операция масштабно-временного преобразования с введением масштабно-временных коэффициентов на каждом масштабе с последующим весовым суммированием. Используемые частоты сигналов: 100, 200, 400, 800, 1600, 3200, 6400 Гц. Верхний график (фиг.4) соответствует вероятности правильного обнаружения предъявляемых реализаций с использованием предложенных операций. Нижний график построен на основе обработки, реализованной в способе-прототипе. Видно, что выигрыш лежит в пределах 0.5-2 дБ.Before listening, a time-scale conversion operation was performed with the introduction of time-scale coefficients at each scale, followed by weight summation. Used signal frequencies: 100, 200, 400, 800, 1600, 3200, 6400 Hz. The upper graph (figure 4) corresponds to the probability of correct detection of the presented implementations using the proposed operations. The lower graph is based on the processing implemented in the prototype method. It can be seen that the gain lies in the range of 0.5-2 dB.

Покажем пример выполнения блоков устройства.We show an example of the execution of device blocks.

Генератор сигналов 1, усилитель тракта излучения 2, передатчик 3,Signal generator 1, radiation path amplifier 2, transmitter 3,

ультразвуковые преобразователи 4 (5), первый и второй блоки памяти 8 (9), цифроанаяоговые преобразователи 10 (11), усилители 12 (13), головные телефоны 14 (15), генератор синхронизирующих импульсов 16, делители частоты 17 (18), коммутаторы 19 (20), счетчик 21, блок задержки 22 могут быть реализованы аналогично прототипу.ultrasonic transducers 4 (5), first and second memory units 8 (9), digital-analog transducers 10 (11), amplifiers 12 (13), headphones 14 (15), clock generator 16, frequency dividers 17 (18), switches 19 (20), the counter 21, the delay unit 22 can be implemented similarly to the prototype.

Мультиплексор 29 (мультиплексный канал) служит для обменаMultiplexer 29 (multiplex channel) is used for exchange

информацией между блоком памяти 28 и масштабно-временными фильтрами 23 (24) и известен в цифровой технике [Дроздов Е.А., Комарницкий В.А., Пятибратов А.П. Многопрограммные цифровые вычислительные машины, М., Изд. МО СССР, с.378-383].information between the memory block 28 and the time-scale filters 23 (24) and is known in digital technology [Drozdov EA, Komarnitsky VA, Pyatibratov AP Multiprogramming digital computers, M., Ed. USSR Ministry of Defense, p. 378-383].

БАСАП 27 выполнен программно согласно блок-схеме алгоритма (фиг.5).BASAP 27 is made programmatically according to the block diagram of the algorithm (figure 5).

Сумматоры 15, 16, третий блок памяти 28, представляющий собой буферное ЗУ, известны в цифровой технике (Щеголева Л., Давыдов А. Основы вычислительной техники и программирования, Л., Энергоиздат, 1981 с, 155-201).Adders 15, 16, the third memory block 28, which is a buffer memory, are known in digital technology (Shchegoleva L., Davydov A. Fundamentals of computer engineering and programming, L., Energoizdat, 1981, 155-201).

Тип АЦП 7, 8 выбирают исходя из требуемого быстродействия, определяемого частотой зондирующих импульсов. Поскольку максимальная частота, используемая в подобных системах, составляет 120 кГц, необходимое быстродействие обеспечивает со временем преобразования меньше 0,9 мкс и с тактовой частотой в пределах 0,4-1,5 МГц, Можно использовать АЦП серии QMbox 15-48 с тактовой частотой 1.5 МГц.Type ADC 7, 8 is selected based on the required speed, determined by the frequency of the probe pulses. Since the maximum frequency used in such systems is 120 kHz, the necessary speed provides with a conversion time of less than 0.9 μs and with a clock frequency in the range of 0.4-1.5 MHz. You can use the QMbox 15-48 series ADCs with a clock frequency 1.5 MHz

Наборы 23 (24) масштабно-временных фильтров, реализующих вейвлет-преобразование, известны в современной радиотехнике (см. патент на изобретение РФ №2246132, М.кл. G06F 17/14, опубл. 20.07.2004 г.).Sets 23 (24) of time-scale filters that implement wavelet transform are known in modern radio engineering (see RF patent for invention No. 2246132, M.cl. G06F 17/14, published on July 20, 2004).

Claims (1)

Устройство акустического представления пространственной информации для пользователей, содержащее последовательно соединенные генератор сигналов, усилитель тракта излучения и передатчик, последовательно соединенные правый ультразвуковой преобразователь (УЗП), первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП), первый блок памяти, последовательно соединенные первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), первый усилитель и правый головной телефон, последовательно соединенные второй УЗП, второй АЦП, второй блок памяти, последовательно соединенные второй ЦАП, второй усилитель и левый головной телефон, при этом выходы правого и левого головных телефонов являются соответственно первым и вторым выходами устройства, последовательно соединенные генератор синхронизирующих импульсов, первый делитель частоты, второй делитель частоты и блок задержки, первый и второй коммутаторы и счетчик, причем вторые входы первого и второго АЦП соединены соответственно с выходами первого и второго коммутаторов, первые входы которых соединены с выходом генератора синхронизирующих импульсов и первым входом счетчика, вторые входы первого и второго коммутаторов соединены со вторым входом счетчика и выходом блока задержки, а третьи входы первого и второго коммутаторов соединены с выходом счетчика, выход второго делителя частоты соединен со входом генератора сигналов, вторые входы первого и второго ЦАП соединены с выходом первого делителя частоты, отличающееся тем, что дополнительно введены последовательно соединенные первый набор масштабно-временных фильтров и первый сумматор, последовательно соединенные второй набор масштабно-временных фильтров и второй сумматор, причем выходы первого и второго блоков памяти подключены соответственно к информационным входам первого и второго наборов масштабно-временных фильтров, а выходы первого и второго сумматоров соединены с первыми входами соответственно первого и второго ЦАП, последовательно соединенные блок анализа слухового анализатора пользователя (БАСАП), третий блок памяти и мультиплексор, выходы которого подключены к управляющим входам первого и второго наборов масштабно-временных фильтров, второй выход БАСАП соединен со вторым входом мультиплексора, а вход БАСАП подключен к выходу генератора синхронизирующих импульсов. A device for acoustic representation of spatial information for users, comprising a signal generator, a radiation path amplifier and a transmitter, a right-side ultrasonic transducer (USP), a first analog-to-digital converter (ADC), a first memory block, a first digital-to-analog converter (DAC), connected in series , the first amplifier and the right head-phone, connected in series to the second USP, the second ADC, the second memory unit, in series the second DAC, the second amplifier and the left headphone, the outputs of the right and left headphones are respectively the first and second outputs of the device, serially connected clock generator, first frequency divider, second frequency divider and delay unit, first and second switches and counter moreover, the second inputs of the first and second ADCs are connected respectively to the outputs of the first and second switches, the first inputs of which are connected to the output of the clock generator and the first counter input, the second inputs of the first and second switches are connected to the second counter input and the output of the delay unit, and the third inputs of the first and second switches are connected to the counter output, the output of the second frequency divider is connected to the input of the signal generator, the second inputs of the first and second DACs are connected to the output of the first frequency divider, characterized in that the first set of scale-time filters and the first adder are connected in series, and the second set of scales is connected in series nio-temporal filters and a second adder, the outputs of the first and second memory blocks respectively connected to the information inputs of the first and second sets of time-scale filters, and the outputs of the first and second adders connected to the first inputs of the first and second DACs, connected in series to the auditory analysis unit user analyzer (BASAP), the third memory block and multiplexer, the outputs of which are connected to the control inputs of the first and second sets of time-scale filters, the second output B SAP is coupled to a second input of the multiplexer, and BASAP input connected to the output of the generator clock pulses.
RU2012150421/28A 2012-11-22 2012-11-22 Apparatus for acoustic presentation of spatial user information RU2515089C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012150421/28A RU2515089C1 (en) 2012-11-22 2012-11-22 Apparatus for acoustic presentation of spatial user information

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012150421/28A RU2515089C1 (en) 2012-11-22 2012-11-22 Apparatus for acoustic presentation of spatial user information

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2515089C1 true RU2515089C1 (en) 2014-05-10

Family

ID=50629680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012150421/28A RU2515089C1 (en) 2012-11-22 2012-11-22 Apparatus for acoustic presentation of spatial user information

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2515089C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2679924C1 (en) * 2018-02-15 2019-02-14 Павел Васильевич Куприянов Spatial orientation radar device for visually impaired and blind people

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3172075A (en) * 1959-11-27 1965-03-02 Nat Res Dev Apparatus for furnishing information as to positioning of objects
US3742433A (en) * 1970-06-23 1973-06-26 Nat Res Dev Detection apparatus
DE2931837A1 (en) * 1979-08-06 1981-02-26 Heinz Dr Ing Wallerus Orienteering aid for ground navigation features - includes receiver for ultrasonic electromagnetic or infrared signals reflected from object and evaluated by computer
US4761770A (en) * 1986-09-15 1988-08-02 Wonky Kim Ultrasonic binaural sensory aid for a blind person
RU2053746C1 (en) * 1993-12-22 1996-02-10 Вячеслав Алексеевич Сапрыкин Method for acoustically representing spatial information to be useable by vision invalid people
RU2060028C1 (en) * 1992-03-16 1996-05-20 Вячеслав Алексеевич Сапрыкин Device for acoustic representation of three- dimensional information for blind people
RU2085162C1 (en) * 1993-03-01 1997-07-27 Вячеслав Алексеевич Сапрыкин Method of acoustic delivery of spatial information for sight invalids
CN2907594Y (en) * 2006-05-18 2007-06-06 游志军 Stereo ultrasonic blind person aid device

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3172075A (en) * 1959-11-27 1965-03-02 Nat Res Dev Apparatus for furnishing information as to positioning of objects
US3742433A (en) * 1970-06-23 1973-06-26 Nat Res Dev Detection apparatus
DE2931837A1 (en) * 1979-08-06 1981-02-26 Heinz Dr Ing Wallerus Orienteering aid for ground navigation features - includes receiver for ultrasonic electromagnetic or infrared signals reflected from object and evaluated by computer
US4761770A (en) * 1986-09-15 1988-08-02 Wonky Kim Ultrasonic binaural sensory aid for a blind person
RU2060028C1 (en) * 1992-03-16 1996-05-20 Вячеслав Алексеевич Сапрыкин Device for acoustic representation of three- dimensional information for blind people
RU2085162C1 (en) * 1993-03-01 1997-07-27 Вячеслав Алексеевич Сапрыкин Method of acoustic delivery of spatial information for sight invalids
RU2053746C1 (en) * 1993-12-22 1996-02-10 Вячеслав Алексеевич Сапрыкин Method for acoustically representing spatial information to be useable by vision invalid people
CN2907594Y (en) * 2006-05-18 2007-06-06 游志军 Stereo ultrasonic blind person aid device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2679924C1 (en) * 2018-02-15 2019-02-14 Павел Васильевич Куприянов Spatial orientation radar device for visually impaired and blind people

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6526083B2 (en) System and method for source signal separation
JP2009524812A (en) Signal analyzer
Król et al. Detecting laterality and nasality in speech with the use of a multi-channel recorder
Pastore et al. The precedence effect with increased lag level
Reichmuth et al. Long-term evidence of noise-induced permanent threshold shift in a harbor seal (Phoca vitulina)
Hawkins et al. Ultrasonic tracking of juvenile cod by means of a large spaced hydrophone array
Spagnol et al. Model-based obstacle sonification for the navigation of visually impaired persons
RU2523340C2 (en) Method for acoustic representation of spatial information for users
RU2515089C1 (en) Apparatus for acoustic presentation of spatial user information
Reichmuth et al. Temporal processing of low-frequency sounds by seals (L)
Branstetter et al. Discrimination of mixed-directional whistles by a bottlenose dolphin (Tursiops truncatus)
Finneran et al. Dolphins reduce hearing sensitivity in anticipation of repetitive impulsive noise exposures
CN104036783A (en) Magnetic resonance imaging scanning equipment adaptive speech enhancement system
Branstetter et al. Time and frequency metrics related to auditory masking of a 10 kHz tone in bottlenose dolphins (Tursiops truncatus)
RU2085162C1 (en) Method of acoustic delivery of spatial information for sight invalids
Hosoe et al. Development of micro-dodecahedral loudspeaker for measuring head-related transfer functions in the proximal region
Park et al. Pattern-matching analysis of fine echo delays by the spectrogram correlation and transformation receiver
Walach et al. Quantitative Tissue Characterzation Based on Pulsed-Echo Ultrasound Scans
Lin et al. The energy based characteristics of sperm whale clicks using the hilbert huang transform analysis method
RU2649655C1 (en) Sonar with echo signals listening path
RU2053746C1 (en) Method for acoustically representing spatial information to be useable by vision invalid people
Sysueva et al. Frequency tuning of hearing in the beluga whale: Discrimination of rippled spectra
Ruffo et al. A simulating software of fetal phonocardiographic signals
Choklati et al. Cyclic analysis of phonocardiogram signals
Zhu Locating and extracting acoustic and neural signals

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171123