基于毫米波雷达的全屋音频定位方法、设备、存储介质与流程

1.本发明涉及声源定位技术领域，尤其涉及一种基于毫米波雷达的全屋音频定位方法、设备、存储介质。


背景技术：

2.声源定位技术是指利用多个麦克风在环境不同位置点对声信号进行测量，由于声信号到达各麦克风的时间有不同程度的延迟，利用算法对测量到的声信号进行处理，由此获得声源点相对于麦克风的到达方向和距离等。传统的声源定位技术在对声音信号处理时，需要用户手动控制整个声源定位系统的开关，无法做到人体感应自动唤醒，消耗掉较多的资源。同时，难以做到精准音源角度识别，在出现多个声音信号时，容易出现串音，无法实现精准语音控制。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于毫米波雷达的全屋音频定位方法、设备、存储介质，更准确地提取到声源的语音数据，减少串音、误操作的风险。
4.本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
5.一种基于毫米波雷达的全屋音频定位方法，本方法包括以下步骤：
6.步骤s1、接收毫米波雷达发送的唤醒指令，唤醒全屋音频系统；所述全屋音频系统设置有麦克风阵列；
7.步骤s2、通过麦克风阵列采集声音信号，根据所述声音信号计算语音输入角度；所述语音输入角度为所述声音信号与所述麦克风阵列的麦克风形成的夹角；
8.步骤s3、根据所述语音输入角度确定麦克风阵列中的主麦克风，由所述主麦克风接收声音信号，执行所述声音信号的控制指令。
9.进一步地，所述麦克风阵列安装于预设空间内，且所述麦克风阵列包括多个麦克风；每个麦克风均采集声音信号。
10.进一步地，所述步骤s3根据所述语音输入角度确定麦克风阵列中的主麦克风，具体为，
11.获取麦克风阵列中每个麦克风与所述声音信号的语音输入角度，计算每个所述麦克风的语音输入角度与预设角度的差值；将差值最小的麦克风确定为麦克风阵列中的主麦克风。
12.进一步地，所述将差值最小的麦克风确定为麦克风阵列中的主麦克风还包括以下步骤：
13.判断所述麦克风的语音输入角度与所述预设角度的差值是否小于第一阈值，若小于第一阈值，则将所述差值最小的麦克风确定为麦克风阵列的主麦克风；若大于第一阈值，重新获取声音信号。
14.进一步地，还包括以下步骤：
15.步骤s4、当在预设时间间隔内多次接收到毫米波雷达发出的唤醒指令时，通过麦克风阵列接收声音信号，基于所述声音信号计算新语音输入角度，重新执行步骤s3。
16.进一步地，所述麦克风的数量不少于5个，且所述麦克风按照预设距离排列；所述麦克风阵列中的麦克风均与音箱集成一体。
17.进一步地，所述步骤s1中毫米波雷达发送的唤醒指令，具体为，在所述毫米波雷达接收到回波数据时发出的唤醒指令。
18.进一步地，所述步骤s3中的预设角度为45
°
，所述第一阈值为
±
10。
19.相比现有技术，本发明的有益效果在于：
20.本技术提供了一种基于毫米波雷达的全屋音频定位方法、设备、存储介质，通过毫米波雷达发出唤醒指令，唤醒全屋音频系统中的麦克风阵列，麦克风阵列根据用户发出的声音信号计算语音输入角度，通过计算语音输入角度确定接收声音信号的主麦克风，由主麦克风接收声音信号并执行控制指令，可以更准确地提取到声源的语音数据，完成精确语音控制，减少串音、误操作的风险。
附图说明
21.图1为本发明所提供实施例的一种基于毫米波雷达的全屋音频定位方法的流程示意图；
22.图2为本发明所提供实施例的一种基于毫米波雷达的全屋音频定位方法的示意图。
具体实施方式
23.下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
24.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
25.需要说明的是，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
26.如图1所示，本发明提供了一种基于毫米波雷达的全屋音频定位方法，可以更准确地提取到声源的语音数据，完成精确语音控制，减少串音、误操作的风险。
27.具体的，本方法包括以下步骤：
28.步骤s1、接收毫米波雷达发送的唤醒指令，唤醒全屋音频系统；所述全屋音频系统设置有麦克风阵列。
29.毫米波雷达时刻检测是否预设范围内是否有物体移动，在用户进入预设范围内后，毫米波雷达可以向辐射范围发射调制波，该调制波经对象反射后被雷达接收，形成回波信号，从而得到回波数据，发出唤醒指令，以自动唤醒全屋音频系统。回波数据包括检测到的一个或者多个对象在雷达的检测范围内进行运动时产生的信息，如用户在辐射范围内进行移动时产生的轨迹的信息。毫米波雷达可采用fmcw雷达，该雷达具有多种优点，如硬件处理相对简单，容易实现、结构相对简单、尺寸小、重量轻以及成本低，适合数据采集并进行数字信号处理，只需要小功率的器件，从而降低了被截获和干扰的概率。
30.全屋音频系统在正常情况下处于待机状态，不会时刻采集声音信号，以减少全屋音频系统耗能。所述全屋音频系统设置在预设区域内，其应用场景均为室内场景，如办公场所的会议室、商场等室内。全屋音频系统设置有若干位于同一音频系统内的麦克风，每个麦克风均设置于室内天花板，通过麦克风接收用户的声音信号，麦克风与音箱集成于一体，形成如图2所示的吸顶音箱，在其内部设置有处理器，用于全方位播放音频或接收用户发出的声音指令。在本实施例中，麦克风的数量不少于5个。如图2所示，麦克风按照预设距离排列。具体的，麦克风分别设置于预设区域内的中心位置及预设区域中心区域的四个不同的方向，且每两个相邻麦克风之间的距离不少于20cm，以便于全方位快速接收到用户的声音信号，提供更精准的语音控制。当应用场景为会议室时，可以根据发言人的位置确定主麦克风，进而更好的接收到发言人的语音，提高麦克风的拾音能力。
31.步骤s2、通过麦克风阵列采集声音信号，根据所述声音信号计算语音输入角度；所述语音输入角度为所述声音信号与所述麦克风阵列的麦克风形成的夹角。
32.在唤醒全屋音频系统后，麦克风，即吸顶音箱均处于工作状态，可以随时接收用户发出的声音信号。当用户发出声音信号后，麦克风接收所述声音信号，根据声音信号计算其语音输入角度。由于麦克风阵列中麦克风是设置在不同的位置，用户发出的声音信号相对不同的麦克风的语音输入角度均不相同。因此，需要计算出接收到声音信号的所有麦克风的语音输入角度。全屋音频系统自动根据用户的位置及麦克风的位置，计算得到语音输入角度的度数。
33.步骤s3、根据所述语音输入角度确定麦克风阵列中的主麦克风，由所述主麦克风接收声音信号，执行所述声音信号的控制指令。
34.所述根据所述语音输入角度确定麦克风阵列中的主麦克风，具体为，获取麦克风阵列中每个麦克风与所述声音信号的语音输入角度，计算每个所述麦克风的语音输入角度与预设角度的差值；将差值最小的麦克风确定为麦克风阵列中的主麦克风。一般的，所述预设角度为45
°
。将语音输入角度与预设角度差值最小的麦克风作为主麦克风。主麦克风用于接收用户发出的声音信号，并执行该信号发出的控制指令。
35.为了减少计算量、保证主麦克风在接收声音信号的稳定性，将差值最小的麦克风确定为麦克风阵列的主麦克风还包括以下步骤：
36.所述麦克风判断所述麦克风的语音输入角度与所述预设角度的差值是否小于第一阈值，若小于第一阈值，则将所述差值最小的麦克风确定为麦克风阵列的主麦克风；若大
于第一阈值，重新获取声音信号。所述第一阈值为
±
10
°
。也就是说，当计算得到的语音输入角度处于35
°
～55
°
的范围内时，则可以通过所述麦克风阵列确定主麦克风，通过主麦克风进行控制。但当所述语音输入角度不处于35
°
～55
°
时，无法进行定位，需要重新获取用户的声音信号。当存在多个处于上述范围的麦克风时，则将语音输入角度与所述预设角度差值最小的麦克风作为主麦克风。更多的，用户也可以随时指定麦克风阵列中的某个或者多个麦克风作为主麦克风，由该主麦克风内的处理器执行所述声音信号发出的控制指令。通过主麦克风进行语音控制，解决了语音控制中容易出现的多个麦克风及音箱误识别的问题。
37.步骤s4、当在预设时间间隔内多次接收到毫米波雷达发出的唤醒指令时，通过麦克风阵列实时接收声音信号，基于所述声音信号计算新语音输入角度，重新执行步骤s3。
38.用户在预设区域内移动，在此过程中，语音输入角度会随时发生变化，毫米波雷达会接收到多次回波数据，从而发出多次唤醒指令。用户可以指定某个麦克风作为主麦克风，或者当在预设时间内接收到多次唤醒指令时，则代表用户在该时间段处于移动状态，需要根据实际情况调整最新的主麦克风，根据最新的声音信号结合毫米波雷达的回波数据，重新计算语音输入角度，以确定最新的主麦克风。
39.本技术提供了一种基于毫米波雷达的全屋音频定位方法，通过毫米波雷达发出唤醒指令，唤醒全屋音频系统中的麦克风阵列，麦克风阵列根据用户发出的声音信号计算语音输入角度，通过计算语音输入角度确定接收声音信号的主麦克风，由主麦克风接收声音信号并执行控制指令，可以更准确地提取到声源的语音数据，完成精确语音控制，减少串音、误操作的风险。
40.本发明还提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述一种基于毫米波雷达的全屋音频定位方法的步骤。
41.本发明可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程的消费电子设备、网络pc、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
42.基于相同的发明思想，还提供了一种设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中的程序，所述程序被配置成由处理器执行，处理器执行所述程序时实现上述一种基于毫米波雷达的全屋音频定位方法。
43.本实施例中的设备与前述实施例中的方法是基于同一发明构思下的两个方面，在前面已经对方法实施过程作了详细的描述，所以本领域技术人员可根据前述描述清楚地了解本实施中的系统的结构及实施过程，为了说明书的简洁，在此就不再赘述。
44.上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。