一种可跟随声源位置移动的智能话筒的制作方法

本发明涉及控制工程技术领域，特别涉及一种可跟随声源位置移动的智能话筒。

背景技术：

随着人们生活水平的不断提高，话筒在人们日常生活中的使用频率越来越高。比如，在歌唱比赛、演讲比赛或者是舞台剧等应用场合中，经常会使用到话筒，并且，用户为了取得较好的声音效果，通常会根据用户的发声位置来不断移动话筒的位置。但是，用户在使用话筒的过程中，需要不断根据用户的发声位置来调整话筒的位置，这样就大大降低了用户在使用话筒过程中的用户体验。

由此可见，如何提供一种能够跟随声源位置进行移动的智能话筒，以提高用户在使用话筒过程中的用户体验，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可跟随声源位置移动的智能话筒，以提高用户在使用话筒过程中的用户体验。其具体方案如下：

一种可跟随声源位置移动的智能话筒，应用于安装有n个声音采集器的目标场地；其中，所述n个声音采集器用于采集所述目标场地中目标声源的声音信息，并且，n≥3；该智能话筒包括：用于固定话筒本体，并且，可沿竖直方向和水平方向移动的话筒支架，所述话筒支架上设置有用于获取所述声音信息的声音接收器，所述话筒支架上还设置有用于基于被动声源定位算法，根据所述声音信息定位出所述目标声源的声源位置的控制器，并且，所述话筒支架上还设置有与所述控制器通信相连，用于驱动所述话筒支架移动至所述声源位置的驱动装置。

优选的，所述话筒支架上还设置有用于利用红外感应技术对所述话筒本体进行唤醒操作或关机操作的红外感应器。

优选的，所述话筒支架为可折叠的话筒支架。

优选的，所述话筒支架上还设置有用于保护所述话筒本体的保护壳。

优选的，所述话筒支架的底部还设置有行走轮。

优选的，所述驱动装置包括用于驱动所述行走轮进行转动的第一电机。

优选的，所述驱动装置包括用于驱动所述话筒支架在竖直方向进行升降的第二电机，所述第二电机上设置有可转动的齿轮，并且，所述话筒支架的竖直方向上设置有用于配合所述齿轮进行转动的齿槽，所述齿轮与所述齿槽齿和连接。

优选的，所述话筒支架的顶部设置有用于夹持所述话筒本体的话筒夹。

优选的，所述控制器具体为mcu或单片机。

可见，在本发明中，首先是在使用智能话筒的目标场地中，安装n个用于采集目标场地中目标声源的声音信息的声音采集器；然后，在话筒本体上设置有用于固定话筒本体，并且，可沿着竖直方向和水平方向进行移动的话筒支架；再在话筒支架上设置用于获取目标场地中n个声音采集器所采集到的声音信息的声音接收器；这样话筒支架上的控制器就可以基于被动声源定位算法，并根据声音接收器所获取到的n个声音采集器所采集到的声音信息定位出目标声源的声源位置。之后，话筒支架上与控制器通信连接的驱动装置就可以根据控制器所定位出的目标声源的声源位置，将话筒支架驱动至声源位置处，并将话筒支架上的话筒本体带动到目标声源的声源位置处。显然，相较于现有技术，通过本发明所提供的智能话筒，能够使得话筒本体跟随目标声源的声源位置进行移动，这样就避免了工作人员需要人工手动移动话筒支架的问题，由此就大大提高了用户在使用话筒过程中的用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种可跟随声源位置移动的智能话筒的结构图；

图2为本发明实施例提供的一种在目标场地中使用智能话筒的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种可跟随声源位置移动的智能话筒，应用于安装有n个声音采集器的目标场地；其中，n个声音采集器用于采集目标场地中目标声源的声音信息，并且，n≥3；该智能话筒包括：用于固定话筒本体11，并且，可沿竖直方向和水平方向移动的话筒支架12，话筒支架12上设置有用于获取声音信息的声音接收器13，话筒支架12上还设置有用于基于被动声源定位算法，根据声音信息定位出目标声源的声源位置的控制器14，并且，话筒支架12上还设置有与控制器14通信相连，用于驱动话筒支架12移动至声源位置的驱动装置15。

在本实施例中，为了使得智能话筒能够跟随声源位置进行移动，首先是在使用智能话筒的目标场地中设置n个声音采集器，以利用目标场地中的这n个声音采集器来采集目标声源的声音信息；其次，再设置一个用于固定话筒本体11，并且，可沿竖直方向和水平方向进行移动的话筒支架12；然后，在话筒支架12上设置一个用于获取声音采集器采集到的目标声源的声音信息的声音接收器13，这样话筒支架12上的声音接收器13就可以和目标场地中安装的n个声音采集器建立通信连接；最后，在话筒支架12上设置控制器14，并且，在控制器14中存储有被动声源定位算法的程序，这样控制器14就可以基于被动声源定位算法，以及声音接收器13所获取到的声音采集器所采集到的声音信息定位出目标声源的声源位置。

请参见图2，图2为本发明实施例提供的一种在目标场地中使用智能话筒的示意图；假设在目标场地中安装了3个声音采集器h1、声音采集器h2和声音采集器h3，并且，这3个声音采集器h1、h2和h3呈均匀直线阵的排列方式，为了计算方便起见，假设声音采集器h2为坐标原点，也即，声音采集器h2的坐标为(0,0)，声音采集器h1、声音采集器h2和声音采集器h3之间的距离为d＝10m。假设目标声源s的坐标为(x,y)，则声音采集器h1的坐标为(-10,0)，声音采集器h3的坐标为(10,0)，那么，目标声源s到声音采集器h1、声音采集器h2和声音采集器h3的距离分别为r1、r2和r3，此时，可得下列关系式：

在本实施例中，假设目标场地中的空气均匀，目标声源s所发出的声音信号在空气中的传播速度为v；并且，目标声源s所发出的声音信号到达声音采集器h1、声音采集器h2和声音采集器h3的时间分别为t1、t2和t3，此时，可得下列关系式：

式中，d12为目标声源s到达声音采集器h1和声音采集器h2的时间延迟，d13为目标声源s到达声音采集器h1和声音采集器h3的时间延迟，d23为目标声源s到达声音采集器h2和声音采集器h3的时间延迟。

假设声音采集器h1、声音采集器h2和声音采集器h3采集到的目标声源s所发出的声音信号分别为x1(r)、x2(r)和x3(r)，s(t)为目标声源所发出的声音信号，d为时间延迟，n1(t)、n2(t)和n3(t)为加性噪声；假设n1(t)、n2(t)、n3(t)和s(t)互不相关，那么，声音采集器h1、声音采集器h2和声音采集器h3采集到的目标声源s所发出的声音信号模型为：

式中，δt1、δt2和δt3分别是目标声源s所发出的声音信号到达声音采集器h1、声音采集器h2和声音采集器h3的延时时间，a1、a2和a3分别为声音采集器h1、声音采集器h2和声音采集器h3在采集目标声源s所发出的声音信号时的幅度衰减因子。

通过上述关系表达式，以及基于被动声源定位算法就可以计算出目标声源所处的声源位置，因为该计算方法为本领域技术人员所熟知的内容，所以，在本实施例中，对控制器14利用被动声源定位算法计算目标声源的声源位置的计算方式不作具体赘述。能够想到的是，当控制器14计算得到了目标声源的声源位置时，控制器14就可以向驱动装置15发送相应的驱动信号，并通过驱动装置15将话筒支架12移动至目标声源的声源位置处。

需要说明的是，在本实施例中，是以在目标场地中呈直线式的方式均匀排列了3个声音采集器为例进行具体说明。在实际应用当中，还可以将目标场地中安装的n个声音采集器设置为呈平面阵的排列方式或者是均匀圆阵的排列方式等等。

并且，在实际应用当中，可以将声音采集器设置为麦克风、集音器、拾音器等等；可以将声音接收器13设置为收音机、声音适配器和声音传感器等等；可以将控制器14设置为任意一种可编程逻辑器件；可以将驱动装置15设置为电机、电动驱动器、液压驱动器或者是气动驱动器等等。总之，能够达到实际应用目的即可，在本实施例中，对声音采集器、声音接收器13、控制器14和驱动装置15的类型不作具体限定。

显然，通过本实施例所提供的智能话筒，可以使得话筒支架随着目标声源的声源位置进行移动，这样就避免了用户人工手动对话筒支架的调整，由此便就可以提高用户在使用话筒中的用户体验。

可见，在本实施例中，首先是在使用智能话筒的目标场地中，安装n个用于采集目标场地中目标声源的声音信息的声音采集器；然后，在话筒本体上设置有用于固定话筒本体，并且，可沿着竖直方向和水平方向进行移动的话筒支架；再在话筒支架上设置用于获取目标场地中n个声音采集器所采集到的声音信息的声音接收器；这样话筒支架上的控制器就可以基于被动声源定位算法，并根据声音接收器所获取到的n个声音采集器所采集到的声音信息定位出目标声源的声源位置。之后，话筒支架上与控制器通信连接的驱动装置就可以根据控制器所定位出的目标声源的声源位置，将话筒支架驱动至声源位置处，并将话筒支架上的话筒本体带动到目标声源的声源位置处。显然，相较于现有技术，通过本实施例所提供的智能话筒，能够使得话筒本体跟随目标声源的声源位置进行移动，这样就避免了工作人员需要人工手动移动话筒支架的问题，由此就大大提高了用户在使用话筒过程中的用户体验。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，具体的，话筒支架12上还设置有用于利用红外感应技术对话筒本体11进行唤醒操作或关机操作的红外感应器。

在本实施例中，为了避免用户需要手动开启或者关闭话筒本体11，还在话筒支架12上设置了红外感应器，也即，通过红外感应器来对话筒本体11进行唤醒操作或关机操作，这样就避免了用户需要手动开启或关闭话筒本体11的繁琐步骤。具体的，当红外感应器感应到用户在距离话筒本体11的10m位置处时，就可以对话筒本体11进行唤醒操作，当红外感应器感应到用户距离话筒本体11为20米时，就可以对话筒本体11进行关机操作。当然，在实际应用当中，红外感应器开启或者是关闭话筒本体11的距离，可以根据实际情况的不同进行适应性的调整。

此外，还可以利用红外感应器对目标声源的声源位置进行精确定位，因为当用户距离话筒本体11和话筒支架12的位置越近时，红外感应器感应到话筒本体11的红外数据就会更为精确，这样控制器14就可以利用红外感应器所感应的红外数据对目标声源的声源位置进行更为精确的定位，由此就能够使得智能话筒更为精确地跟踪到目标声源的声源位置。

可见，通过本实施例所提供的技术方案，可以进一步增加用户在使用智能话筒过程中的便捷性。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，具体的，话筒支架12为可折叠的话筒支架。

在实际应用中，还可以将智能话筒的话筒支架12设置为可折叠的话筒支架，这样用户就可以对话筒支架12进行折叠，从而使得话筒支架12占据更小的空间，由此就更加方便了用户的出行与携带。

比如：可以将支撑话筒支架12设置为内外套接的第一空心管和第二空心管，然后，通过第一空心管和第二空心管的相互作用来调节话筒支架12的高度；或者是在话筒支架12的底部设置三脚支架，然后，通过三脚支架的撑开角度来调整话筒支架12的高度，此类连接结构为本领域技术人员所熟知的内容，所以，在本实施例中，对其不作具体赘述。

显然，通过本实施例所提供的技术方案，可以使得智能话筒更加方便于人们的出行携带。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，具体的，话筒支架12上还设置有用于保护话筒本体11的保护壳。

在本实施例中，为了保证智能话筒在后续使用过程中的发声效果，还可以在话筒支架12上设置用于保护话筒本体11的保护壳，这样当用户不使用话筒时，就可以将话筒本体11放入保护壳内，以避免外界环境中的灰尘和水珠进入话筒本体11内部，并对话筒本体11内部的电路结构造成损坏。

可见，通过本实施例所提供的技术方案，可以相对避免对话筒本体所造成的损伤。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，具体的，话筒支架12的底部还设置有行走轮。

为了使得话筒支架12可以在水平方向上进行移动，还可以在话筒支架12底部设置行走轮，这样话筒支架12底部所设置的行走轮就可以带动话筒支架12上的话筒本体11在不同的空间位置进行移动。并且，行走轮具有较高的硬度，所以，行走轮具有较好的耐磨性和抗疲劳性，由此就相对增加了智能话筒在使用过程中的使用寿命。

可见，通过本实施例所提供的技术方案，可以使得话筒支架在水平方向上进行移动。

作为一种优选的实施方式，驱动装置15包括用于驱动行走轮进行转动的第一电机。

在本实施例中，是利用第一电机来驱动话筒支架12底部的行走轮，因为该种类型的驱动装置15在日常生活中较为常见，这样就能够相对降低智能话筒在制造过程中的制造难度。具体的，在实际应用当中，可以通过控制第一电机的正反转来控制行走轮的行走方向，并以此来控制话筒支架12在水平方向上的移动走向。

可见，通过本实施例所提供的技术方案，进一步保证了话筒支架在水平方向上进行自由移动的可实施性。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，具体的，驱动装置15包括用于驱动话筒支架在竖直方向进行升降的第二电机，第二电机上设置有可转动的齿轮，并且，话筒支架12的竖直方向上设置有用于配合齿轮进行转动的齿槽，齿轮与齿槽齿和连接。

具体的，在本实施例中，可以利用第二电机来驱动话筒支架12在竖直方向上的移动，也即，通过在第二电机上设置可转动的齿轮，并且，在话筒支架的竖直方向上设置用于配合第二电机上的齿轮进行转动的齿槽，这样通过齿轮和齿槽的齿合连接，再通过第二电机来驱动齿轮的转动，就可以带动话筒支架12在竖直方向上进行移动。

另外，在实际应用当中，还可以在话筒支架12上设置内外套接的内杆和外杆，具体的，可以在内杆的外壁上设置外螺纹，在外杆的内壁上设置内螺纹，这样用户就可以通过外螺纹和内螺纹的相互配合，来灵活调整话筒支架12在竖直方向上的位置。当然，在实际应用当中，还可以通过其他方式来对话筒支架12在竖直方向上的位置进行调整。

可见，通过本实施例所提供的技术方案，可以对话筒支架在竖直方向上的位置进行灵活调整。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，具体的，话筒支架12的顶部设置有用于夹持话筒本体11的话筒夹。

在本实施例中，可以在话筒支架12的顶部设置话筒夹，并利用话筒夹来对话筒本体11进行固定。可以理解的是，话筒夹在日常生活当中较为常见，所以，通过在话筒支架12的顶部设置话筒夹来固定话筒本体11，不仅可以使得智能话筒在使用过程中话筒本体11更加稳固，而且，也可以相对降低智能话筒在制造过程中的制造难度。

可见，通过本实施例所提供的技术方案，可以进一步提高智能话筒在使用过程中稳固性。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，控制器14具体为mcu或单片机。

具体的，可以将控制器14设置为mcu(microcontrollerunit，微控制单元)，因为mcu的体积小巧、价格低廉，所以，当将控制器14设置为mcu时，可以相对降低智能话筒的制造成本。在实际应用中，除了可以将控制器14设置为mcu，还可以将控制器14设置为单片机，因为单片机可以无故障工作10⁶～10⁷小时以上，所以，当将控制器14设置为单片机时，可以保证智能话筒在使用过程中的安全性以及可靠性。

可见，通过本实施例所提供的技术方案，可以使得控制器的设置方式更加多样化。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种可跟随声源位置移动的智能话筒进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。