基于相位变换加权广义互相关算法的自主寻人智能拐杖的制作方法

技术特征：

1.基于相位变换加权广义互相关算法的自主寻人智能拐杖，其特征在于，包括手柄、收缩杆、底盘、轮子和自主寻人智能模块，所述手柄设置于收缩杆上方，收缩杆下方与底盘连接，轮子设置于底盘底部；所述底盘为圆形；

所述自主寻人智能模块包括麦克风阵列和设置于底盘内部的语音定位模块、声强检测电路、红外避障模块、单片机以及其他外部电路、电机驱动模块、螺旋推杆电机和底轮舵机；

所述麦克风阵列分别与语音定位模块、单片机以及其他外部电路和声强检测电路相连，红外避障模块和单片机以及其他外部电路相连，单片机以及其他外部电路和电机驱动模块相连，电机驱动模块分别与螺旋推杆电机和底轮舵机相连，底轮舵机与轮子相连接；

所述麦克风阵列包括6个拾音器，该6个拾音器围绕圆形底盘设置，每60°安装一个拾音器，6个拾音器的中心为拐杖的中心原点；

所述麦克风阵列用于将声音信号传给语音定位模块进行处理；

所述语音信号识别模块是将麦克风阵列传来的声音信号进行特征提取，并与特征模板比较，如果二者达到了88％及以上的匹配度，则输入的语音被识别；

所述语音定位模块是将拾音器收集来的声音信号送入单片机，利用声强检测电路检测出接收到的声音信号最强的3个拾音器，通过计算确定声源的位置，将位置信息传送至单片机，进而准备驱动螺旋推杆电机和底轮舵机；

所述声强检测电路获取每个拾音器的声强峰值并进行比较，将对应声强峰值最大的3路电信号传入单片机中进行自主寻人定位，其余的电信号自动舍弃；

所述红外避障模块用于检测正前方是否有障碍物，并将相应的信号发送至单片机；

所述电机驱动模块通过H桥式功率驱动电路；

所述底轮舵机通过单片机驱动，使电机向指定角度旋转，并适当调整速度。

2.根据权利要求1所述的基于相位变换加权广义互相关算法的自主寻人智能拐杖，其特征在于，所述自主寻人智能模块还包括语音播放模块，语音播放模块与单片机以及其他外部电路相连，所述语音播放模块是运用语音芯片作为语音播放的执行装置，在控制播放时，通过单片机向语音芯片发送相应的地址控制指令，从而实现语音的播放。

3.根据权利要求2所述的基于相位变换加权广义互相关算法的自主寻人智能拐杖，其特征在于，所述手柄为防滑手柄。

4.根据权利要求3所述的基于相位变换加权广义互相关算法的自主寻人智能拐杖，其特征在于，所述轮子为可折叠轮子。

5.根据权利要求4所述的基于相位变换加权广义互相关算法的自主寻人智能拐杖，其特征在于，所述自主寻人智能模块执行如下步骤：

步骤1，利用声强检测电路检测出接收到声音信号最强的3个拾音器，记为拾音器a，拾音器b和拾音器c，分别选取拾音器a，拾音器b和拾音器b，拾音器c两组拾音器接收声音信号，并对声音信号进行傅里叶变化，计算互相关函数；

步骤2，分别计算拾音器a，拾音器b和拾音器b，拾音器c两组拾音器接收到声音信号的互相关函数最大值的点，当选取拾音器a和拾音器b时，以拾音器a为第1路，拾音器b为第2路，当选取拾音器b和拾音器c时，以拾音器b为第1路，拾音器c为第2路，分别求它们的相位，计算得到它们的时延差；

步骤3，判断时延差，进行定位；

步骤4，根据步骤3的定位结果判断出拐杖行进方向，并控制轮子向前方，后方，左侧或右侧移动。

6.根据权利要求5所述的基于相位变换加权广义互相关算法的自主寻人智能拐杖，其特征在于，步骤1中，通过如下公式计算基于时间t的互相关函数

$R_{x_1{x}_2}\left(t\right)\frac{1}{2\mathrm{\π}}{\∫}_{-\mathrm{\∞}}^{+\mathrm{\∞}}{W}_{x_1{x}_2}\left(\mathrm{\ω}\right)X_1\left(\mathrm{\ω}\right)X_2^{*}\left(\mathrm{\ω}\right)e^{j\mathrm{\ω}t}d\mathrm{\ω},$

其中x₁表示第1路拾音器，x₂表示第2路拾音器，X₁(ω)、分别表示第1路拾音器接收声音信号基于频率ω的傅立叶变换和第2路拾音器接收声音信号基于频率ω的傅立叶变换的共轭，为权重函数，X₁(ω)表示互功率谱。

7.根据权利要求6所述的基于相位变换加权广义互相关算法的自主寻人智能拐杖，其特征在于，步骤2中，通过如下公式计算时延差τ₁₂：

${\mathrm{\τ}}_{12}={\arg }_{\left|t\right|\≤T_{max}}\max R_{x_1{x}_2}\left(t\right),$

其中T_max表示一对拾音器之间的最大时延差。

8.根据权利要求7所述的基于相位变换加权广义互相关算法的自主寻人智能拐杖，其特征在于，步骤3包括：将声强检测电路检测出接收到声音信号最强的3个拾音器按顺时针依次记为a₁点，b₁点和c₁点，声源为s，a₁和b₁中点为o₁；

当选取的3个点为右上方的3个拾音器时，将空间区域分为o₁b₁中间区域和b₁右侧区域进行分析：声源s在o₁b₁中间区域时，计算声源s到达a₁，b₁的时间延迟，如果大于0，表示声源距离b₁近，拐杖往右侧移动，然后选取第三个点c₁作为辅助点，计算c₁点与a₁，b₁两点间任意一点时间延迟τ，假设选择计算b₁，c₁两点，当τ<0时，表示声源s在a₁，b₁前方；当τ>0时，表示声源s在a₁，b₁后方；

声源s在b₁右侧区域时，计算声源s到达a₁，b₁的时间延迟，如果大于0，表示声源距离b₁近，拐杖往右侧移动，计算c₁点与a₁，b₁两点间任意一点时间延迟τ，假设选择计算b₁，c₁两点，当τ<0时，表示声源s在a₁，b₁前方；当τ>0时，表示声源s在a₁，b₁后方；

当选取的3个点为左上方的3个拾音器时，按顺时针依次记为a₂点，b₂点和c₂点，声源为s，b₂和c₂中点为o₂；

将空间区域分为b₂o₂中间区域和b₂左侧区域进行分析：声源s在b₂o₂中间区域时，计算声源s到达b₂，c₂的时间延迟，如果小于0，表示声源距离b₂近，拐杖往左侧移动，然后选取第三个点a₂作为辅助点，计算a₂点与b₂，c₂两点间任意一点时间延迟τ，假设选择计算a₂，b₂两点，当τ>0时，表示声源s在b₂，c₂前方；当τ<0时，表示声源s在b₂，c₂后方；

声源s在b₂左侧区域时，计算声源s到达b₂，c₂的时间延迟，如果小于0，表示声源距离b₂近，拐杖往左侧移动，计算a₂点与b₂，c₂两点间任意一点时间延迟τ，假设选择计算a₂，b₂两点，当τ>0时，表示声源s在b₂，c₂前方；当τ<0时，表示声源s在b₂，c₂后方。