安徽无限麦克风阵列设计

    本实用新型涉及声学技术领域，具体而言，涉及一种便携式可视化麦克风阵列装置。背景技术：在某些隐蔽要求高的安保、安防等领域，对于中远距离声音获取途径的保密性要求很高。目前中远距离声音的获取主要依靠规模较大的麦克风阵列装置来获取，诸如申请公布号的发明专利，该设备的尺寸厚度较厚，携带不便，操作困难，很容易在安保安防中暴露设备的使用。技术实现要素：发明目的：本实用新型提供了一种便携式可视化麦克风阵列，旨在解决现有技术中麦克风阵列操作复杂，携带不便，容易暴露，隐蔽性差等问题。技术方案：为实现上述发明目的，本实用新型采用以下技术方案：一种便携式可视化麦克风阵列装置，包括包体，设置在包体内的印刷电路板、音频采集装置、视频采集装置、无线模块和供电装置，以及便携式操作终端；包体的正面设有一图像出孔，视频采集装置安装在印刷电路板上，且其镜头正对图像出孔，音频采集装置阵列式排布在印刷电路板上，无线模块分别与视频采集装置和音频采集装置电连接，供电装置为音频采集装置、视频采集装置和无线模块供电，便携式操作终端和无线模块无线电连接。可选的，印刷电路板上设有图像采集装置安装孔和声音出孔阵列。受使用时长及室内复杂环境等多种因素的影响，导致麦克风阵列接收信号的频率响应特性与理论值存在较大偏差。安徽无限麦克风阵列设计

    干扰噪声源1、干扰噪声源2...干扰噪声源num-1偏离正向的角度为θ2、θ3...θnum；本实施例中，num取值为3，即有两个竞争声源，则mic1采到的目标声源、干扰噪声源1、干扰噪声源2分别记作s1(n)、s2(n)和s3(n)；则：前向麦克风mic1采集到的混合信号m1(n)为：m1(n)＝s1(n)+s2(n)+s3(n)其中：s1(n)、s2(n)、s3(n)分别为通过麦克风mic1采集到的目标声源、干扰噪声源1、干扰噪声源2发出的声音信号；因为前向麦克风mic1更接近目标声源s1，所以麦克风mic2采集到的信号相对于前向麦克风mic1采集到的信号会有一定的延迟，则根据关系，可得麦克风mic2采集到的混合信号m2(n)：其中，d为前向麦克风mic1和麦克风mic2之间的距离，本实施例中d的取值为15mm；c为声速，fs为采样频率；对时域信号进行分帧、加窗后再进行时频变换可得m1(l,k)和m2(l,k)：如果在混合信号的一个时频单元内，当目标信号的能量占了主导，即在这个时频单元内存在如下关系：|s1(l,k)|＞＞|s2(l,k)|并且|s1(l,k)|＞＞|s3(l,k)|式中：l和k分别是频率点和时间窗的序号；则此混合信号的一个时频单元内，目标声源的信号占主导时，混合信号与目标信号的关系可以近似表示为：其中，δ1为目标声源的理想延迟时间。安徽无限麦克风阵列设计音频采集装置为4×12的麦克风阵列，单个麦克风为底部出孔的mems麦克风。

    将数据送入音频转换模块，进行模拟语音数据和数字语音数据之间的转换；语音增强模块通过数字信号处理器向音频转换模块中的音频编解码芯片发送控制信号，将音频转换模块传输过来的语音信号进行处理及其控制语音信号的传输；后处理过的数字语音信号送入翻译模块，按照用户选择的目标语言进行实时翻译；翻译后的文字数据、声音数据通过文字或者音频的方式传递给用户。声音采集模块包括麦克风阵列、信号放大电路、带通滤波器、电源管理电路；麦克风阵列包括两个麦克风，两个麦克风之间的间隔设置为15mm；信号放大电路包括两级放大电路，其中一级放大电路设置在麦克风阵列与带通滤波器之间，二级放大电路设置在带通滤波器之后；带通滤波器包括由二阶低通电路、二阶高通电路组成，一级放大电路传入的声信号，经过带通滤波器滤波后，声信号通过二级放大电路进行放大，使滤波后的信号达到预设的电压范围；由麦克风阵列采集的声信号通过一级放大电路、带通滤波器、二级放大电路进行放大、工频滤波处理、放大升压处理后送入音频转换模块中进行数模转换；电压管理电路同时为声音采集模块、音频转换模块、语音增强模块供电；本发明实施例中。

    麦克风阵列波束形成，是对各阵元的输出进行时延或相位补偿、幅度加权处理，以形成指向特定方向的波束。在远场模型中，假设输入是一个平面波。设传播方向为θ，时域频率(弧度)为ω，声音在介质中的传播速度为c，对于在一个局部均匀的介质里传播的平面波，定义波束k为k=ωsinθ/c=2sinθ/λ，其中λ是对应于频率ω的波长。由于信号到达不同的传感器的时间不同，则阵列接收到的信号可表示为f(t)=[f(t-τ0)f(t-τ1)…f(t-τN-1)]T=[exp(jω(t-kτ0))exp(jω(t-kτ1))…exp(jω(t-kτN-1))]T其中τn为第n个阵元接收到的信号相对于参考点的时延，N为阵元个数，T表示转置。定义v(k)=[e-jωkτ0e-jωkτ1…e-jωkτN-1]T矢量v包含了阵列的空间特征，称为阵列流行矢量。则f(t)可表示为f(t)=ejωtv(k)。阵列处理器对一个平面波的响应为y(t,k)=HT(ω)v(k)ejωt其中H(ω)是滤波器系数向量的傅里叶变换。符号y(t,k)强调了输出和输入波数k的关系。时域上的相关性体现在输出是一个复指数，和输入平面波有相同的频率。在频域上式可表示为Y(ω,k)=HT(ω)v(k)。注意此处ω对应单一的输入频率，所以是窄带的。阵列的空时处理关系完全可以由上式的右端描述，称为阵列的频率-波数响应函数。什么是麦克风阵列技术？

    所述翻译模块通过实时语音转写接口与翻译引擎通信实现实时翻译，其流程包括：a1：通过读转写模块建立与翻译引擎的通信；a2：通信建立后，通过读转写模块基于客户选择的源语言、目标语言、口音参数，将传入的声音信号转换成文本数据；a3：将所述文本数据通过实时翻译模块传给所述翻译引擎进行翻译，得到目标语言的文本信息后，传送给结果确认模块；a4：所述结果确认模块按照用户的预设的翻译结果确认方式，将所述目标语言的文本信息以文本的形式显示给用户，或者将得到的所述目标语言的文本信息通过语音合成模块转换为音频数据后，通过播放软件将所述音频数据实时播放给用户；所述翻译模块单独安装在移动设备上，在所述普通模式下，基于其所在移动设备的声音采集模块采集目标声源的声信号；步骤s3中，所述延迟系数t(l,k)的计算方法包括如下步骤：b1：设目标声源存在竞争性语音噪声：干扰噪声源1、干扰噪声源2...干扰噪声源num-1，其中，num取值为自然数，所述目标声源偏离正向的角度为θ1，所述干扰噪声源1、干扰噪声源2...干扰噪声源num-1偏离正向的角度为θ2、θ3...θnum；则：所述前向麦克风mic1采集到的混合信号m1(n)为：m1(n)＝s1(n)+s2(n)+s3(n)+...+snum(n)其中：s1。基于麦克风阵列的室内移动声源定位研究均在麦克风阵列接收信号频率响应保持高度一致性的假设下进行。安徽无限麦克风阵列设计

至于麦克风阵列的阵元数量，也就是麦克风数量，可以从2个到上千个不等。安徽无限麦克风阵列设计

    电容c4的另一端接地，电阻r7的另一端连接电阻r6的另一端、电容c1的一端，放大器u2的7脚连接电阻r9的另一端、电容c1的另一端；二级带通滤波电路由型号为op275的运算放大器和贴片电阻电容组成，通过构建二阶低通电路和二阶高通电路形成带通滤波，后使得系统的理论通带为160-12000hz，该频带满足ci滤波器组的频带要求同时省去50hz陷波电路的设计，在确保滤波、放大功能的同时，进一步减小了系统的硬件体积。电源管理电路包括：升压转换器u3、稳压电源u4、稳压器u5、插座j1、开关j2、电感l1、l2,、电容c9～c21、电阻r11～r13，升压转换器u3的1脚、2脚连接后接入电感l1的一端，升压转换器u3的11脚接地，升压转换器u3的3脚、4脚连接后与电阻r11的一端、电阻r12的一端、电容c13的一端、电容c9的一端、电容c10的一端、电容c11的一端连接后接入到电源，升压转换器u3的5脚连接电阻r11的另一端，电容c9的另一端、电容c10的另一端、电容c11的另一端互相连接后接地；升压转换器u3的6脚连接电容c12的一端，电容c12的另一端连接电阻r13的一端后接地，升压转换器u3的7脚、电阻r13的另一端、电阻r12的另一端、电容c13的另一端互相连接。安徽无限麦克风阵列设计

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