专利名称：用于探测预定声音事件的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明一船步及用于探测预定声音事件的方法和系统，这种声音事件例如 为打碎l^的声音。
技术背景声音处理器用来探测预定声音。例如，玻璃破碎传感器设计成用来在受保 护空间的周边内探测带框玻璃的破碎。 一个或多个这种传感器与其他传感器如 监视探测器和窗或门开关一起设置在受保护空间中，窗或门开关分别探测窗或 门的打开。当这些传繊中的任一个探观倒侵扰时，传感器传送信号到控制面 板，然后该控制面板响起警报。玻璃破碎传SI—般包括传声器和音频处理器， 以便监视受保护空间内的声音，以确定玻璃是否破碎。典型地，，过确定监 视的声音的水平是否超过阈值来实现。采用这种设置的问题是除破碎玻璃之外 的其他声音，例如狗叫声，气球爆裂声，或者厨房橱柜的关闭声，也能欺骗现 有声音处理器并且引起错误警报。因此，希望制造一种装置，它^^测窗的破 裂，或者其他预定声音事件，同时M^或者消除由于类似声音弓胞的错误警报。 发明内容本发明通过提供用于探测预定声音事件的方法和系统解决了上述和其他问 题。在一个可能的实施方式中，这种方法和系统用来探测破碎玻璃的声音，其 中在受保护空间内代表受监控声音的数据被存储，同时关于受监控声音是否包 括玻璃破碎事件实时地作出初步估计。如果该初步估计指示存在玻璃破碎事 件，则存储附加数据。接下来，存储的代表事件之前、期间和之后的受监控声 音的数据从存储器重新得至拼且提供给处理器，该处理器运用多个更详细的算 最终确定这个事件是否应该宣告为实际的玻璃破碎事件。本发明可以适合用来探测其他声音事件，例如，雷声、闪电、语音、枪射击尸等。特别地，在本发明的一个方面中，用来探测预定声音事件的声音处理器包 括用来监控声音的传声器，用来存储代表第一时间周期内的受监控声音的第一
数据的存储源，用来确定受监控声音是否潜在地包括预定声音事件的第一电 路，以及响应于第一电路的第二电路，当第一电路确定娜控声音潜在地包括 预定声音事件时，该第二电路用来存储代穀艮随第一时间周期的第二时间周期 内的 控声音的第二数据。在本发明的另一个方面中，用来探测预定声音事件的声音处理器包括用来 监控声音的装置(110)，用来存储代表第一时间周期内的受监控声音的第一数据的装置(136)，用来确定受监控声音是否潜在地包括预定声音事件的第一装 置(130)，以及响应于第一装置的第二装置(137)，当第一装置确定受监控声 音潜在地包括预定声音事件时，该第二装置用来存储代熟艮随第一时间周期的 第二时间周期内的 控声音的第二数据。在本发明的另一个方面中，用来探测预定声音事件的方法包括监控声音 (110)，存储代表第一时间周期内的 控声音的第一 (136)，确定(130) 受监控声音是否潜在地包括预定声音事件，并且当确定步骤确定受监控声音潜 在地包括预定声音事件时，存储代穀艮随第一时间周期的第二时间周期内的受 监控声音的第二数据(137)。
在图中在所有的图中，相应部分用相同的参考数字，。 图l示出了根据本发明的声音处理器體的框图；并且 图2示出了根据本发明的用于声音处理器中的专用集成电路(ASIC)的框图。
具体实施方式
一般来说，本发明改善了用于探测预定声音的声音处理器的可靠性。在实 例实施方式中，通过使用改善的传感器结构，该传感器结构允许使用更复杂的 可靠的探测算法，本发明改善了声学的玻璃破碎探观醋误警报问题。而且，本 发明允许使用多种音频处理器算 fe^探测带框玻璃的破碎，因此甚至进一步提 高了探测的可靠性。改善的结构允许处理探测之前和探测之后的音频以便区分 实际警报和扰乱性警报。这种结构例如适合于硬连线的，Honeywell V-plex 裕旬循环(polling loop)技术，以及无线应用。另外，本发明可以4顿常规的 微处理器以及数字信号处理器(DSP)来实施。此外，该擬则器可进行软件更新而不需要硬件改^^应可能发展的新的探测算法。图1示出了根据本发明的声音处理器的框图。通常以100示出的该设备包 括传声器(MC)，用来监控声音。在安全系统应用中，声音可以在受保护空间例如房间内lffi控。传声器110输出模拟音频信号，其被放大器(AMP) 115 放大。放大器115的输出在模数转换器(ADC) 120被数字化以掛共数字化的 音频采样到控制电路125和触发器电路130。控制电路125在存储源的子集区域136中存储数字化的音频簾样，所述存 储源例如为随机存取存储器(RAM) 135，专用于事件之前(触发前)的音频 采样。控制电路125确保ADC采样维持在触发前RAM的界限内并且记住最 旧和最新的采样。采样可以以先入后出的方式存储以便子，储区域136提供 环形缓冲器，在这个缓冲器中，存储在潜在地对应于预定声音事件的事件之前 在第一预定时间周期代表受监控声音的采样。当每个新的采样被存储后，最旧 的采样被改写。在事件被探测时之前，在事件之前的操作期间在子，储区域 136中采样的数字化和存储继续进行。特别地，触发器电路130确定 控声 音是否潜在地包括预定声音事件。例如，这可以通过基本上实时地确定音频采 样是否鹏预定阈f魏实现。当音步棘样^1预定阈值时，触发器电路130发 信号给控制电路125以便在存储器135的称为触发后区域的第二子餘储区域 137中存储随后的采样。特别地，代穀艮随第一时间周期的第二时间周期内的 娜控声音的采样被存储在子餘储区域137中。例如，代表第二时间周期内 的潜在的玻璃破碎事件期间和之后的受监控声音的采样可以存储在子 储区 域137中。 一旦触发前和触发后RAM子集区域136和137已经分别被填充， 则基本上存在潜在触发事件之前、期间和之后的音频数据的记录。在这一点上， 控制电路125发信号给处理器140以从子鮮储区域136和137重新获f轉件 之前和事件之后的采样，并且处理这些代表记录的音频信号的采样。注意使用 RAM 135中的单独指定的存储区域用于事件之前和事件之后的 是一种可能 的实施方式，其他配置也是可以的。事件之后或者触发后的数据也可以包括来 自潜在的触发事件期间的数据。处理器140可以对记录的信号执行一个或多个算法，而不关心由于处理等 待时间信息将丢失。另外，这些算法可以处理发生在触发事件之前和/或之后的 音频以帮助最终确定^控声音是否包fef页定声音事件。例如，处理器140可
以确定潜在的玻璃破碎事件是否应该被宣布为实际的玻璃破碎事件。这个方法和现有的算法兼容，例如那些用在Honeywell FlexGuard FG系列的探测器中 的算法。已知的玻璃破碎探测算法的实例在下列文献中被描述美国专利 6,236,313， Eskildsen等人于2001年5月22日提出并且题目为"GlassBreakage Detector";美国专利6,351,214， Eskildsen等人于2002年2月26日提出并且 题目为"Glass Breakage Detector";以及美国专利6,538,570， Smith于2003 年3月25日提出并且题目为"Glass-Break Detector and Method of Alarm Discrimination "。这里描述的方法提供了优于其他仅实时处理音频数据的系统的优点。这将 这些系统限制于可在音频采样之间执行的算法，其中采样之间的预定改变触发 事件，或者限制于可通过将音频采样与预定阈值比较来执行的算法，其中如果 采样超过预定阈值则触发事件。这些方法还限制了可以被处理的信号的带宽， 因为较高带宽的信号縮短了在音频采样之间的时间，并且从而由于实时进行处 理而縮短了可以在采样之间执行的处理量。相比之下，利用本发明，可以使用 更详细的和可靠的算法。当使用多个算法时，可以把每个算法的结果包括在内 来判定是否有实际的玻璃破碎事件。另外，优先级或者权重可以分配给这些算 法，以便在判定 控声音是否包 舒页定声音事件时对另陛已知更可靠的算法 给与更多的权重。另外，可以使用统计方法，其中一个或多个算法提供受监控 声音包括预定声音事件的概率，并且通过计算每个算法的概率作出最终确定。 本发明也可以只使用一个算法。如果处理器140确定 控声音包 舒页定声音事件，例如鹏破碎事件， 夷P么它可以激活发送器145，例如无线RF縦器，来传送报警信号到安全系 统控制面板150。它也可以通过有线连樹专送报警信号至啦制面板。图2示出了根据本发明的用于声音处理器中的专用集成电路(ASIC)的框 图。在一个可能的方式中，图l中的AMP 115、 ADC 120、控制电路125、触 发器电路130和RAM 135设置在ASIC200中。此处描述的ASIC是定制的集 成电路，用于传声器产生的信号的信号调节以及用于缓冲该信号以施加至U外部 微控制器或DSP集成电路，例如处理器140。在ASIC200的中心是捕获计时和控制功能235，例如接收压控振荡器 (VCO)时钟信号并产生一系列连续脉冲的控制，所述一系列连续脉冲用来在(vco)时钟信号并产生一系列连续脉冲的控制，所述一系列连续脉冲用来在 采样和保持(S/H)电路225处采样W，在ADC120处转换娜，樹共比较 脉冲到与门220，并且在存储器135中存储数据。这些脉冲以同样的重复 频率发生，并且依据S/H、 A/D、 CODEC和存储器计时要求相互之间进行时移。 另外，内部的递减计数时钟产生适飽行例如处理器140的榜姬制器的时钟信 号。关于读(Read)或写(Write)的模式M R/W-PROG输入确定。捕获计 时和控制功能235掛共RDY (准备好)信号给处理器140，以通知处理器该数 据准备好从存储器135输出以进行分析来确定是否发生了实际的玻璃破碎事 件。处理器通漲供 时钟信号DCLK对RDY信号作出响应，该娜时钟 信号DCLK使得在存储器135中的数据输出到处理器。更详细地说，传声器的信号被预先放大，经过均衡 虑波器，并且在AMP115 处被低通滤波。均衡器对来自传声器的减小的高端(high-end)频率响应进行 校正。低通滤波器可以是均衡器的一部分，用于对输入信号进行频带限制以防 止当数字化模拟信号时的图形失真(aliasing)。 AMP115的功能可以组合为单 个的、信号调节电路块。AMP115的输出被发送通过带通滤波器(BPF) 205并且然后通过探测电 路210，期每该AC音频信号转换为缓慢变化的DC电平。在比较器215处， 这个被探测的信号的值与参考阈值电压(VT)比较，并且如果它鹏该阈值， 那么它作为逻辑电平被馈送到M与门220。也就是说，如所述的，捕获计时 和控制逻辑功能235樹共比较舰脉冲到与门220。如果被探测的信号足够大， 那么捕获计时和控制逻辑功能235对与门220的M输出作出响应，用于启动 预置计时器，以便用事件之后的,填充RAM135中的存储体(memoiybank)。AMP115的输出还发送到采样和保持电路225和ADC120，其对音频信号 进行周期性采样并且将其转换成12位数字表示。该M被3^，储在RAM135 中的1KX12环形缓冲器中，并且在1,024个采样后，改写该 。如所述的， 该缓冲器用作事件之前存储器。在一个可能的构造中，RAM135可以是被分成 双4稀储器的8KX12位存储器阵列。当探测到潜在的玻璃破碎事件时，基于 与门220的输出，捕获计时和控制逻辑功能235冻结在RAM135中的环形缓 冲器，并且指示用接收的事件之后翻填充RAM135中的附力啲7kX12存储 体。可以如所希望的那样或者如所需要的那样通过所i舰的探湖慎法设定在事
件之前和事件之后繊之间的RAM135的分配。 一旦存储附加的7K娜，就 冻结并保持存储器中的所有数据，直到其响应于DCLK信号在四，出数据线 D0-D3上!鈔卜部时钟输出到处理器140为止。当存储器135被完全加载时，RDY (准备好)电平^H己信号由捕获计时和控制逻辑功能235产生，指示外部控制 器，例如处理器140，准备好重新获取和处理数据。特别地，当潜在的玻璃破 碎事件已经发生时以及另外当完整的数据记录己经完全存储在内部存储器135 中时，RDY线用于告知。在RDY线上的单个采样时钟周期脉冲掛共这种告知。 类鄉记录完全存储附际是RDY线达到ffl。在DCLK信号的第一负向沿时， 其被恢复到逻辑LO。在功能235内的内部地址计数电路将来自1K环形缓冲器和7K存储器的 数据设置成表现为顺序的、连续的、被存储的、被采样的数据。特别地，捕获 计时和控制逻辑功能235将时钟信号发送到RAM135，其使#^储的 通过 四个并行 线(D0-D3)作为三个4位半字节组输出到处理器140。总共8,192 X3的时钟脉冲完整地读出所有数据。通过变向高的WSTROBE信号识别三个 半字节数据字的第一个半字节的最高有效位(MSB)。特别地，在实例实施方 式中，尽管有12位数据字存储在存储器中，但是只有四条数据输出线。多路 转换器(MUX) 245跟随RAM135并且从12位并行输出字中选择三个4位数 据半字节的一个。随着连续DCLK脉冲进入，MUX245顺序M3l该三个4位 半字节。两个地址线控制半字节选择，其中仅使用四个可能的寻址组合中的三 个。在解码功能250处，半字节的MSB被解码并Ji^来形成WSTROBE信号。DCLK输入 由控制存储器135的地址产生器240掛共的地址指针。当 在ASIC最终测试期间的编程模式时，DCLK还用作时钟，期每数据^A到非 易失性存储器255中。DCLK信号的出现还用于重置RDY信号iH己。另外在 系统测试期间4OT DCLK以将i^时钟输入到NVRAM寄存器和NVRAM中。地址产生器240对DCLK信号作出响应，以便为存储器135产生指针地址， 用来存储和重新获得数据。可以设定地址产生器240，使得在产生RDY信号 以及冻结存储器135中的所有翻后，在DCLK线上传送8，192X3时钟信号 将导致旨记录的数据重新获得。M将跨越四个数据线并行输出。存储在存 储器的1K、事件之前段中的1,024字节可以首先输出，例如，按照先入先出， 首先输出最后面的数据以及最后输出最近的数据。下一字节输出将来自事件之 后、7K存储体段，以刚好在产生比较选通脉冲后的时隙处存储的字节开始。 在一个可能的方式中，当比较舰脉冲产生时，存储器135的输出是不相等地 划分时间的时间序列，且在一个可能的方式中，八分之一的数据在比较选通脉 冲产生之前以及八分之七的数据在比较M脉冲产生之后，产生12.5%触发前 的超前(look ahead) |^。ASIC200可以进一步包括内部调压器，以提供芯片上(on-chip)操作电压 和任何需要的参考电压。在ASIC200内的内部16位非易失性(NVRAM) 255 可以用于预置阈值电压(VT)、在AMP115内的传声器信号的衰减值，以及用 于查看内部测试点。内部压控振荡器(VCO)为外部晶,供参考，并且用于 数字滤波器时钟产生、存储器时钟产生，以及用于输出处理器可以使用的外部 时钟。详细的计时和控制由捕获计时和控制逻辑功能235执行。M移位4位 宽并行数据字，通过四个 线，将NVRAM255载入四个4位寄存器中，并 且使用DCLK线将NVRAM255时钟输入。另外，功率节约逻辑电路可以使用在ASIC200中，以便通过循环关断那些 不要求在某些操作阶段期间为接通的电路来节约电池能量。对此的实例是8K 存储器阵列135的7K事件之后存储区域，其仅在潜在玻璃破碎事件发生后使 用。尽管已经示出并描述了本发明所考虑的，实施例，但是应当理解可以容 易地在形式和细节上进行多种修改和改变，而不脱离本发明的精神。因此不试 图将本发明限于所述和所示的确切形式，而应当将其解释为覆盖所有落入所附权利要求的范围内的修改。
权利要求
1、 一种声音处理器，用来探测预定声音事件，包括 传声器，用来监控声音；存储源，用来存储代表第一时间周期内的 控声音的第一数据； 第一电路，用来确定 控声音是否潜在地包^ 页定声音事件；以及 响应于第一电路的第二电路，当第一电路确定受监控声音潜在地包括预定声音事件时，该第二电路用来存储代穀艮随第一时间周期的第二时间周期内的，控声音的第二 。
2、 如权禾腰求1戶腿的声音处理器，其中 预定声音事件包括玻璃破碎事件。
3、 如权利要求1所述的声音处理器，其中当第一电路确定 控声音潜在地包 舒页定声音事件时，第二电路冻结存储在存储源中的第一i娥。
4、 如权利要求1戶腿的声音处理器，其中第一数据代表在潜在地包括预定声音事件的受监控声音之前的受监控声 音；以及第二数据代表包括潜在地包括预定声音事件的受监控声音以及在潜在地包 舒页定声音事件的，控声音之后的 控声音。
5、 如权利要求1戶皿的声音处理器，进一步包括第三电路，用来处理第一 和第二数据，以便最终确定，控声音是否 包JSf页定声音事件。
6、 如权利要求5所述的声音处理器，其中第三电路对第一数据和第二 运用多个声音探测算法，以便最终确定受 监控声音是否包 gf页定声音事件。
7、 如权禾頓求1戶脱的声音处理器，其中 第一数据和第二 存储在分别指定的存储位置中。
8、 如权利要求1戶诚的声音处理器，其中当接收到 控声音时， :将 控声音的电平与预定阈值进行比较，第一电路确定 控声音是否潜在地包括预定声音事件。
9、 如权禾腰求1戶腿的声音处理器，其中 存储源包括环形缓冲器。
10、 一种声音处理器，用来探测预定声音事件，包括-用于监控声音的装置；用于存储代表第一时间周期内的，控声音的第一数据的装置； 第一装置，用于确定，控声音是否潜在地包Mf页定声音事件；以及 响应于第一装置的第二装置，用于当第一装置确定受监控声音潜在地包括预定声音事件时存储代舞艮随第一时间周期的第二时间周期内的 控声音的第二数据。
11、 如权利要求10所述的声音处理器，其中 预定声音事件包括玻璃破碎事件。
12、 如权禾腰求10戶腿的声音处理器，其中当第一装置确定受监控声音潜在地包括预定声音事件时，第二装置冻结存 储在存^^置中的第一数据。
13、 如权利要求10所述的声音处理器，其中第一数据代表在潜在地包括预定声音事件的受监控声音之前的受监控声 音；以及第二数据代表包括潜在地包括预定声音事件的受监控声音以及在潜在地包 括预定声音事件的，控声音之后的受监控声音。
14、 如权禾腰求10戶脱的声音处理器，进一步包括第三装置，用于处理第一数据和第二数据，以便最终确定 控声音是否 包^ 页定声音事件。
15、 如权利要求14所述的声音处理器，其中第』置对第一数据和第二繊运用多个声音探测算法，以便最终确定受 监控声音是否包括预定声音事件。
16、 一种用来探测预定声音事件的方法，包括 监控声音；存储代表第一时间周期内的 控声音的第一数据； 确定 控声音是否潜在地包括预定声音事件；并且 当确定步骤确定 控声音潜在±也包^ 页定声音事件时，存储代舞艮随第 一时间周期的第二时间周期内的 控声音的第二数据。
17、如权利要求16戶;M的方法，进一步包括当确定步骤确定受监控声音潜在地包撤页定声音剽牛时，冻结第一存储的 数据。
18、 如权利要求16所述的方法，其中第一数据代表在潜在地包括预定声音事件的受监控声音之前的受监控声 音；以及第二数据代表包括潜在地包Mf页定声音事件的受监控声音以及在潜在地包 括预定声音事件的 控声音之后的 控声音。
19、 如权利要求16所述的方法，进一步包括处理第一数据和第二数据，以最终确定受监控声音是否包括预定声音事
20、如权利要求19戶腿的方法，其中所述处舰第一 和第二 运用多个声音探观瞎法，以便最终确定受 监控声音是否包括预定声音事件。
全文摘要
一种用来探测预定声音事件例如打碎玻璃的声音的方法和系统。例如在环形缓冲器中存储代表受监控声音的数据，同时实时地进行初步估计以便确定受监控声音是否潜在地包括预定声音事件。如果存在潜在的对应，那么冻结已经存储的事件之前数据，并且存储包括该事件以及在该事件之后的附加数据。接下来，从存储器中重新获取存储的事件之前和附加数据，并且将其提供给处理器，该处理器运用一个或多个算法以最终确定该事件是否对应于预定声音事件。
文档编号G08B13/00GK101124850SQ200680004202
公开日2008年2月13日 申请日期2006年2月1日 优先权日2005年2月7日
发明者K·G·埃斯基尔德森 申请人:霍尼韦尔国际公司