一种基于无线传输的助听方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及交流沟通中助听的方法和设备技术领域，尤其是属于无线传输助听系 统电子电路设计。 二、
【背景技术】
[0002] 针对耳朵听力存在问题、阻碍或者存在沟通障碍的人群，采用助听器是最常用的 方式而在以往的助听器中，通常采用独立的装置来实现助听功能，如采用盒式、耳背式、耳 内式、耳道式等助听器。其中盒式助听器采用线缆将助听器与耳朵连接，但是助听器需要放 在口袋里或佩戴在衣服上，携带不方便，同时助听器放在人体上，人体相当于屏障，外界声 波传到躯体时，低频部分的声音可反射到助听器的传声器从而增加了助听器的低频增益， 但这种低频增益反射作用会对助听器高频放大带来不利的掩蔽作用，从而降低了适用性。 同时盒式助听器隐蔽性较差，大多数成年听力障碍人员并不愿让别人发现自己是听力障碍 者，因此也影响了其推广。耳背式、耳内式、耳道式等助听器一方面要求体积非常小，限制了 助听器中声音处理的能力，影响了助听的效果，另一方面，由于将助听器挂在耳朵上或者置 于耳朵内，极大地影响了使用者的舒适性。特别在外出时，带来了很大的不便，另外这些助 听器的电池袖珍不常见，使用成本高，需要经常去厂家购买，使用极为不便。
[0003] 本发明提出通过无线传输的方式，采用分离式的装置，提高收听外部音频信号以 及与别人的交流沟通能力。 三、
【发明内容】
[0004] 本发明目的是，主要针对耳朵听力存在问题或者存在沟通障碍的人群，提出一种 基于无线传输的助听方法和系统，通过无线传输的方式，采用分离式的装置，将助听器分离 为多功能音频处理和无线传输装置和基于无线传输的可穿戴语音处理装置，可分别采用了 波束形成技术、蓝牙技术、Zigbee技术、语音互译和语音录制等技术，提高了收听外部音频 信号以及与别人的交流沟通能力。
[0005] 本发明的技术方案:基于无线传输的助听方法，将助听器分离为多功能音频处理 和无线传输装置和基于无线传输的可穿戴语音处理装置，通过在多功能音频处理和无线传 输装置中集成语音采集，也可包括广播接收等模块，将接收到的语音音频信号通过增加射 频收发处理模块，使用蓝牙等近距离无线技术传输送给基于无线传输的可穿戴语音处理装 置，通过耳机将信号送至耳内，这样既时尚，隐蔽性也较好；同时也避免了将助听器挂在耳 朵上或挂在耳内，提高了使用的舒适性；
[0006] 多功能音频处理和无线传输装置中，集成音频阵列接收功能，通过采用音频接收 阵列，利用波束形成技术，将音频接收波束的最大增益方向自动地对准目标信号，而把零接 收方向对准干扰信号，可实现语音增强、噪音抑制、声源定位和回声抵消等作用，这样可解 决耳背式、耳内式、耳道式等助听器因体积小而较难实现音频阵列接收的问题。
[0007] 多功能音频处理和无线传输装置为独立装置或可与拐杖、箱包、雨伞、腕表、手环、 手镯、轮椅、助力器、助步器、文明棍、茶杯、手电筒等相结合，可穿戴语音处理装置可以采用 帽子、发夹、眼镜、衣帽等形式。
[0008] 其中蓝牙技术是一种支持设备短距离通信的无线电技术，工作在全球通用的ISM (工业、科学、医学)频段，其数据速率可达1Mbps，采用时分双工传输方案实现全双工传输。
[0009] 多功能音频处理和无线传输装置设有与近距离射频收发模块并联的远距离射频 收发模块，远距离通信模式下，音频处理和控制模块控制远距离多模式射频收发模块，与外 部的助听系统或手机进行通信。当接收信号时，先由远距离多模式射频收发模块对射频信 号进行下变频处理得到数字音频信号，接着送给音频处理和控制模块，进行解调、噪声抑 制、数字滤波、自动增益控制和语音增强等处理，然后将处理后得到的数字信号通过近距离 射频收发模块进行上变频和发射，接着由基于无线传输的可穿戴装置进行接收并做下变频 处理，然后由音频处理模块对数字信号进行解调和D/A转换成音频信号，由耳机送出；当发 射信号时，则由基于无线传输的可穿戴装置先对需要发射的音频信号进行A/D转换和调制 处理，再送给近距离射频收发模块进行上变频处理并发射出去，接着由多功能音频处理和 无线传输装置接收，通过其中的近距离射频收发模块进行下变频处理，送给音频处理和控 制模块，进行噪声抑制、数字滤波、自动增益控制和语音增强等处理，接着由远距离多模式 射频收发模块做上变频处理，产生射频信号并发射。
[0010] 在多功能音频处理和无线传输装置中，输入端连接音频阵列接收模块，音频阵列 接收模块为多个麦克风对音频信号进行接收，采用FPGA或DSP芯片对信号进行增强处理，首 先进行音频信号的波达方向D0A估计，然后进行自适应阵列处理;在该音频阵列接收模块 中，使用圆形或平面阵阵列:N = 2-1024元，麦克风阵列接收到的音频信号经放大和A/D采 样，经音频处理和控制模块，先进行自适应波束形成，再进行噪声抑制、数字滤波、自动增益 控制、语音增强和调制处理;所述自适应波束形成即远场自适应加权处理或近场波束形成 方法:在远场工作模式，使用多重信号分类、估计信号参数的旋转不变技术、基于时延估计 法实现音频信号的D0A估计，并进行自适应加权处理;在近场工作模式，使用近场波束形成 方法和稳健近场波束形成进行处理。
[0011] 基于无线传输的助听系统，包括多功能音频处理和无线传输装置和基于无线传输 的可穿戴语音处理装置，多功能音频处理和无线传输装置中包括具有噪声抑制、数字滤波、 自动增益控制、语音增强、调制解调、各种模式控制单元的音频处理和控制模块、集成音频 采集模块、包括调制解调、上、下变频和RF滤波单元的近距离射频收发模块，音频处理和控 制模块接输入端的音频采集模块和输出端的近距离射频收发模块；当收听音频时，多功能 音频处理和无线传输装置处理后的数字信号通过近距离射频收发模块进行上变频和发射， 由基于无线传输的可穿戴语音处理装置进行接收并做下变频处理，得到基带数字信号，再 由音频处理模块对基带数字信号进行解调，并D/A转换成模拟音频信号，由耳机送出；基于 无线传输的可穿戴语音处理装置包括近距离射频收发模块(可采用蓝牙芯片，进行上下变 频处理)和音频处理模块(进行基带数字调制解调、D/A和A/D转换）。
[0012] 音频处理和控制模块输入端接有广播接收模块，广播接收模块由本振单元、中放 单元、检波单元，本振单元提供本振信号，经过与输入的调幅或调频广播信号进行混频处 理，得到中频信号，再经过中放单元进行二级放大，再经调频或调幅信号检波单元，产生基 带信号，并通过A/D采样后将基带数字信号送给音频处理和控制模块后道单元。
[0013] 在多功能音频处理和无线传输装置中，输入端连接音频阵列接收模块，音频阵列 接收模块为多个麦克风对音频信号进行接收，采用高性能的数字处理电路如FPGA或DSPS 片对信号进行增强处理;在该音频阵列接收模块中，使用圆形或平面阵扬声器阵列(N = 2-1024元）。首先进行音频信号的D0A(波达方向）估计，然后进行自适应阵列处理;在远场工作 模式，使用多重信号分类、估计信号参数的旋转不变技术、基于时延估计法方法实现音频信 号的D0A估计，并进行自适应加权处理;在近场工作模式，可以使用近场波束形成方法和稳 健近场波束形成等方法处理。
[0014] 多功能音频处理和无线传输装置设有与近距离射频收发模块并联的远距离射频 收发模块，远距离射频收发模块采用Zigbee或移动通信模块，用成熟的无线通信技术进行 多套多功能音频处理和无线传输装置之间的无线传输，移动通信模块包括采用GSM、CDMA、 WCDMA、4G 模块。
[0015] 在音频处理和控制模块中，时钟模块给其它模块提供时钟信号，音频处理电路中 采用高性能的FPGA或DSP芯片进行噪声抑制、数字滤波、自动增益控制和语音增强处理；同 时采用高性能CPU芯片（如ARM7等)接收外部接口模块送来的控制参数，从而控制其它各模 块，执行各种模式的操作，接口模块还将数字滤波的参数发送给CPU芯片，CPU将这些参数加 载到音频处理电路的FPGA或DSP中，由音频滤波电路根据该值调整滤波器的频响、增益值 等，动态满足每个人的听力补偿需要(可采用基于现有的助听方法与技术）。
[0016] 音频处理与控制模块的输入端连接语音互译模块。
[0017] 音频处理和控制模块输出端连接录放模块;音频处理和控制模块的输出端还设有 定位和导向模块，在定位和导向模块中包括GPS室外定位单元。
[0018] 同时在多功能音频处理和无线传输装置中，输入端连接音频阵列接收模块，可实 现语音增强、噪音抑制、声源定位和回声抵消等作用。在收听模式下，通过音频处理和控制 模块控制音频采集模块，将外部的音频信号进行放大和A/D采样，再送给音频处理和控制模 块的后道单元。
[0019] 在阵列接收增强模式下，通过音频处理和控制模块控制音频阵列接收模块，对多 路麦克风组成的音频阵列(音频阵列接收模块通常采用N=2~1024元圆形或平面阵分布的 麦克风阵列)接收到的音频信号进行放大和A/D采样，送给音频处理和控制模块，先进行自 适应波束形成，再进行噪声抑制、数字滤波、自动增益控制、语音增强和调制等处理。
[0020] 多功能音频处理和无线传输装置设有与近距离射频收发模