本发明涉及建筑声学与智能家居控制，尤其是涉及一种基于ai的多模态交互智能窗户及控制方法。
背景技术：
1、当前城市生活环境中，外部噪声，如交通、建筑施工、人声等对室内居住与办公舒适度造成显著影响。传统隔音窗主要依靠材料阻隔声波，对低频噪声隔绝效果有限，难以满足高质量生活环境的需求。近年来，主动噪声控制技术逐渐应用于耳机、车辆、空调等封闭空间中，其依靠声波抵消原理降低噪声，具有材料不可比拟的低频抑制能力。然而，现有anc系统普遍不适用于大空间或建筑结构的集成应用。此外，随着智能家居技术的发展，语音控制、室内声场优化、环境智能调节成为研究热点，市面上虽有具备语音助手的窗帘系统、音乐窗，但尚未见将主动降噪、人机交互、3d声音重建、超声驱虫与目标跟踪系统融合于一体的智能窗户装置。因此，亟需一种结构紧凑、功能集成、降噪高效且交互友好的智能窗户，以满足现代高品质室内声环境的个性化需求。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种基于ai的多模态交互智能窗户及控制方法，解决上述背景技术中提出的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于ai的多模态交互智能窗户，包括分频式扬声器阵列，分频式扬声器阵列嵌设在窗框内部，窗框边缘设置有麦克风阵列，麦克风阵列包括误差麦克风阵列和参考麦克风阵列，参考麦克风阵列布设于窗户室外一侧，误差麦克风阵列布设于窗户室内一侧；
3、窗框还设置有语音交互单元、主动降噪单元、智能控制器、红外深度相机单元、电源模块及数据处理模块。
4、优选的，降噪单元包括信号采集模块、控制器阵列、分频式扬声器阵列、误差估计模块及自适应权值更新模块；
5、控制器阵列包括多个控制器，每个控制器为fir结构；
6、分频式扬声器阵列包括多组分频式扬声器，多组分频式扬声器均嵌设在窗框的内部壁体结构中，呈对称式布置；
7、主动降噪单元采用多通道自适应滤波结构。
8、优选的，主动降噪单元运行fxlms自适应控制算法，fxlms自适应控制算法根据参考信号与误差信号动态生成抵消声波，并通过分频式扬声器阵列发出，形成作用于室内目标区域的反向声场；
9、自适应权值更新模块基于fxlms算法进行在线学习，根据参考信号滤波后的结果与误差反向传播的梯度值，更新控制滤波器的权值参数；
10、自适应权值更新模块设有动态延迟补偿机制与滤波器稳定约束，主动降噪单元还设有频率选择机制。
11、优选的，红外深度相机单元获取房间内人员的三维位置信息，并输出至数据处理模块；
12、数据处理模块通过深度学习将三维位置信息实时映射至声学路径控制参数，并动态更新目标降噪区域，控制声场跟随移动目标自动聚焦。
13、优选的，红外深度相机单元包括室内目标识别与三维建模系统，室内目标识别采集人体的热成像数据与深度图信息，提取人物在空间中的三维坐标、运动轨迹及姿态信息；
14、三维建模系统通过深度学习网络对图像数据进行实时处理，输出关节节点坐标、人物中心位置及移动方向，匹配声学路径数据库，动态选择分频式扬声器并调整各分频式扬声器的输出权重与相位差。
15、优选的，语音交互单元包括音频合成模块、音乐播放模块及驱虫模块，且语音交互单元内嵌基于transformer结构的语音识别模型；
16、音频合成模块控制分频式扬声器阵列输出音乐、白噪声或20～65khz的超声波信号；
17、驱虫模块设置有驱虫信号发生器、生物频率适配数据库、驱虫状态指示灯与安全联动机制，驱虫信号发生器在20khz至65khz范围内生成不同频率的连续波、扫频波、调频波或脉冲调制波；生物频率适配数据库根据当前季节与地理区域自动匹配常见虫类，动态调节驱虫波形与发射功率；驱虫状态指示灯与安全联动机制在窗开启或人员接近时，自动降低发射功率或暂停输出；
18、音乐播放模块包括音源存储单元、音频合成器、hrtf滤波器及回响空间构建单元；音源存储单元存储音乐文件、白噪声与自然环境音素材库；hrtf滤波器依据用户在房间中的位置和朝向，选取预置的头相关传输函数数据，对立体声信号进行滤波，构建空间虚拟声源；音频合成器进行波形生成，用于合成可调参数自然音。
19、优选的，智能控制器包括主控mcu、dsp及低功耗唤醒控制器，且智能控制器内置资源调度器。
20、优选的，窗框采用航空级铝合金材质或碳纤维复合结构，窗户为双层真空玻璃结构；
21、窗框内部设置有模块化安装槽，且预留嵌入式通道，布线均采用屏蔽线缆，电源与音频模块之间设有电气隔离区。
22、一种基于ai的多模态交互智能窗户的控制方法，包括以下步骤：
23、s1、获取多源异构传感信息，包括：参考麦克风阵列持续采集外部环境噪声信号，误差麦克风阵列采集室内声场误差信号，红外深度相机单元获取室内人员的三维位置、运动轨迹与姿态信息，语音交互单元接收并识别用户语音指令；
24、s2、通过数据处理模块对s1中的多源异构传感信息进行时空对齐、特征提取与融合处理，并构建环境感知模型，环境感知模型包括声场环境、用户位置与用户意图；
25、s3、智能控制器根据环境感知模型进行分布式协同决策。
26、优选的，所述s3中的分布式协同决策通过智能控制器根据环境感知模型进行，具体步骤如下：
27、s31、主控mcu解析用户语音指令的高层语义，并切换系统工作模式，生成逻辑控制指令；
28、s32、dsp执行高计算负载的底层声学信号处理算法，基于融合后的噪声信号与误差信号，运行fxlms算法以动态更新主动噪声控制单元的滤波器权值，生成抗噪声信号；
29、s33、基于红外深度相机模块提供的人员位置信息，调用声学路径库，计算分频式扬声器阵列的最优输出权重与相位差，进行动态声场调控与输出，实现降噪区域的动态聚焦或3d音频的声场重建；
30、s34、根据决策指令生成特定的超声波驱虫信号。
31、因此，本发明采用上述一种基于ai的多模态交互智能窗户及控制方法，具有以下有益效果：
32、(1)具有主动降噪功能，可以实现局部降噪和全局降噪，同时结合红外人体跟踪系统可以实现动态追踪降噪；
33、(2)具有人机交互功能，可以实现与用户对话，进行语音交互、播放音乐、新闻、故事等；
34、(3)可以实现室内3d音效，形成室内的3d声场，增强室内的音效体验效果。
35、(4)具有驱虫效果，通过发射不同频段的超声波，影响不同类型的昆虫，实现驱虫目的。
36、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
1.一种基于ai的多模态交互智能窗户，其特征在于：包括分频式扬声器阵列，分频式扬声器阵列嵌设在窗框内部，窗框边缘设置有麦克风阵列，麦克风阵列包括误差麦克风阵列和参考麦克风阵列，参考麦克风阵列布设于窗户室外一侧，误差麦克风阵列布设于窗户室内一侧；
2.根据权利要求1所述的一种基于ai的多模态交互智能窗户，其特征在于：主动降噪单元包括信号采集模块、控制器阵列、分频式扬声器阵列、误差估计模块及自适应权值更新模块；
3.根据权利要求2所述的一种基于ai的多模态交互智能窗户，其特征在于：主动降噪单元运行fxlms自适应控制算法，fxlms自适应控制算法根据参考信号与误差信号动态生成抵消声波，并通过分频式扬声器阵列发出，形成作用于室内目标区域的反向声场；
4.根据权利要求1所述的一种基于ai的多模态交互智能窗户，其特征在于：红外深度相机单元获取房间内人员的三维位置信息，并输出至数据处理模块；
5.根据权利要求4所述的一种基于ai的多模态交互智能窗户，其特征在于：红外深度相机单元包括室内目标识别与三维建模系统，室内目标识别采集人体的热成像数据与深度图信息，提取人物在空间中的三维坐标、运动轨迹及姿态信息；
6.根据权利要求1所述的一种基于ai的多模态交互智能窗户，其特征在于：语音交互单元包括音频合成模块、音乐播放模块及驱虫模块，且语音交互单元内嵌基于transformer结构的语音识别模型；
7.根据权利要求1所述的一种基于ai的多模态交互智能窗户，其特征在于：智能控制器包括主控mcu、dsp及低功耗唤醒控制器，且智能控制器内置资源调度器。
8.根据权利要求1所述的一种基于ai的多模态交互智能窗户，其特征在于：窗框采用航空级铝合金材质或碳纤维复合结构，窗户为双层真空玻璃结构；
9.应用上述权利要求1-8任一项所述的一种基于ai的多模态交互智能窗户的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种基于ai的多模态交互智能窗户的控制方法，其特征在于，所述s3中的分布式协同决策通过智能控制器根据环境感知模型进行，具体步骤如下：