基于声学特性的仓库扬声器控制方法、系统及介质与流程

本发明涉及扬声器控制，具体涉及基于声学特性的仓库扬声器控制方法、系统及介质。

背景技术：

1、扬声器作为声能器件在生活中随处可见，而扬声器位置和音量等级决定了声信号的接收质量，尤其是在室内场景，听者的主观感受变化尤为明显，如果扬声器控制不当，不但不能使听者产生愉悦的感受，而且接收的声信号忽隐忽现，出现明显的音质瑕疵等。

2、仓库扬声器通常用于宽敞的仓库、物流中心等大型开放空间，这些环境通常具有高天花板、硬质墙壁和地板，扬声器传播和声音反射特性与室内环境截然不同。

3、普通室内扬声器通常设计用于小型办公室、会议室、家庭影院等相对小而封闭的空间，它们可以更容易地控制声音的传播和反射，而仓库内扬声器通常需要更大的扬声器覆盖范围，以确保声音能够覆盖整个仓库空间，因此它们通常具有更强大的声音输出和更广泛的声音分布。

4、对于仓库空间在不同的库存状态下，声信号的接收质量存在着较大的差别，在满库存状态下，可能出现声信号较弱被货物阻隔；在无库存状态下，可能出现声信号强而出现回响噪音的问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：在仓库扬声器控制过程中，传统控制方法主要是对各扬声器同步调控，而且忽略了不同库存状态下的仓库空间，声信号的接收质量存在着较大的差别的影响；本发明目的在于提供基于声学特性的仓库扬声器控制方法、系统及介质，在现有的扬声器控制技术上，进行方法上的改进，通过仓库扬声器信息和仓库库存信息构建阻碍等效覆盖范围模型和扬声器调控模型，并且以原始声音覆盖范围与阻碍等效覆盖范围之和最大为目标，满足仓库内扬声器声音的覆盖和清晰度的关注，避免在大型开放空间中，扬声器声音受到仓库库存等环境因素的影响。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、本发明提供基于声学特性的仓库扬声器控制方法，包括：

4、获取仓库扬声器信息和仓库库存信息，并基于仓库扬声器信息拟合出原始声音覆盖范围；

5、基于仓库扬声器信息和仓库库存信息构建阻碍等效覆盖范围模型；

6、基于阻碍等效覆盖范围模型和扬声器音量等级的约束条件，以原始声音覆盖范围与阻碍等效覆盖范围之和最大为目标，建立扬声器调控模型；

7、将仓库库存信息输入扬声器调控模型，得到仓库扬声器控制策略。

8、本方案工作原理：在仓库扬声器控制过程中，传统控制方法主要是对所有扬声器同步调控，而忽略了不同库存状态下的仓库空间，声信号的接收质量存在着较大的差别的影响；本发明目的在于提供基于声学特性的仓库扬声器控制方法、系统及介质，在现有的扬声器控制技术上，进行方法上的改进，通过仓库扬声器信息和仓库库存信息构建阻碍等效覆盖范围模型和扬声器调控模型，并且以原始声音覆盖范围与阻碍等效覆盖范围之和最大为目标，满足仓库内扬声器声音的覆盖和清晰度的关注，避免在大型开放空间中，扬声器声音受到仓库库存等环境因素的影响。

9、本方案主要是针对宽敞的仓库、工厂、物流中心等大型开放空间，默认扬声器阵列安装在屋顶或侧壁, 大型开放空间环境通常具有高天花板、硬质墙壁、地板和空旷的空间，扬声器传播和声音反射特性与室内环境截然不同；对于宽敞的仓库空间内，有些地方会有货物堆积，有些地方空旷无货物，使用同步控制的扬声器，就会导致有货物堆积的位置声信号被埋没，而空旷无货物的位置声信号较强，还可能会出现回响等现象，严重影响扬声器声信号的接收；鉴于此，本方案一方面对仓库内的扬声器进行分别的单独控制，不同的扬声器处于不同的音量等级或角度，便于对不同音量或角度需求位置的扬声器分别进行调控；另一方面根据仓库扬声器信息和仓库库存信息，以原始声音覆盖范围与阻碍等效覆盖范围之和最大为目标，以单个扬声器音量等级的约束条件为基础，来构建扬声器调控模型，根据仓库内库存情况适时地给出扬声器控制策略，实现对有库存堆积仓库位置或无库存堆积仓库位置的扬声器进行区别调控，以使不同位置的扬声器的性能与所处环境相匹配，解决扬声器声信号受到仓库库存等环境因素影响的问题。

10、进一步优化方案为，所述原始声音覆盖范围的拟合方法包括：

11、获取仓库扬声器的阵列信息和音量等级信息；

12、在不同的音量等级下，计算阵列中各个扬声器的声音覆盖范围；

13、计算阵列中所有扬声器的声音覆盖范围的和：若在当前音量等级下，有重叠声音覆盖范围，则以所有扬声器的声音覆盖范围的和减去重叠声音覆盖范围作为当前音量等级下的原始声音覆盖范围。

14、进一步优化方案为，所述声音覆盖范围的计算方法包括：

15、s1，获取扬声器的对准角度α和覆盖角度β；

16、s2，根据扬声器的对准角度α和覆盖角度β确定出扬声器的声音覆盖空间，获取扬声器的声音覆盖空间与预设听觉空间的重叠部分，以重叠部分的体积作为当前扬声器的声音覆盖范围；所述预设听觉空间根据仓库作业人员的作业空间设定。

17、进一步优化方案为，

18、步骤s2包括：

19、在扬声器垂直于安装面时，对准角度α=0，此时扬声器的声音覆盖空间的确定方法包括：

20、在覆盖角度β内，获取扬声器到听觉区间上限的距离h1，和扬声器到听觉区间下限的距离h2；

21、基于距离h1和覆盖角度β计算扬声器到听觉区间上限的覆盖空间体积v1（根据正弦定律或余弦定理），基于距离h2和覆盖角度β计算扬声器到听觉区间下限的覆盖空间体积v2（根据正弦定律或余弦定理），则：声音覆盖空间= v2-v1

22、若对准角度α≠0，则声音覆盖空间的计算方法包括：

23、获取扬声器的声音覆盖空间与预设听觉空间的重叠部分，以重叠部分的体积作为当前扬声器的声音覆盖范围。

24、进一步优化方案为，所述计算阵列中所有扬声器的声音覆盖范围的和，包括方法：

25、f1，获取各扬声器的声音覆盖空间yj,j=1,2,3，…k；

26、f2，重叠声音覆盖范围的删除：

27、若yj与yj+1之间有重叠声音覆盖范围，判断扬声器j的对准角度αj与扬声器j+1对准角度αj+1：

28、若αj=0且αj+1=0，则扬声器j的声音覆盖范围sj=yj-重叠声音覆盖范围, 扬声器j+1的声音覆盖范围sj+1=yj+1；或扬声器j的声音覆盖范围sj=yj, 扬声器j+1的声音覆盖范围sj+1=yj+1-重叠声音覆盖范围；

29、若αj=0且αj+1=0，则扬声器j的声音覆盖范围sj=yj-重叠声音覆盖范围, 扬声器j+1的声音覆盖范围sj+1=yj+1,或扬声器j的声音覆盖范围sj=yj, 扬声器j+1的声音覆盖范围sj+1=yj+1-重叠声音覆盖范围；

30、若αj=0且αj+1≠0，则扬声器j的声音覆盖范围sj=yj,扬声器j+1的声音覆盖范围sj+1=yj+1-重叠声音覆盖范围。

31、进一步优化方案为，所述基于仓库扬声器信息和仓库库存信息构建阻碍等效覆盖范围模型，包括方法：

32、t1，获取各扬声器的声音覆盖空间；

33、t2，在扬声器的声音覆盖空间内等距选取n个点，n≥3；基于仓库扬声器信息计算各点所在位置的声压级；

34、t3，结合各点的声压级和仓库库存信息构建阻碍等效覆盖范围模型：

35、其中,q表示扬声器的阻碍等效覆盖范围，表示i点所在位置的声压级；表示i点位置的预设声压级；所述预设声压级为此扬声器的声音覆盖空间中无库存情形下i点位置的声压级，表示声音覆盖空间的体积，表示在声音覆盖空间内的库存占用体积，表示库存占用的声音阻碍系数；表示扬声器的灵敏度，w表示扬声器的驱动功率，m表示阵列中到当前扬声器距离小于预设距离的扬声器个数，di表示i点到扬声器的距离。

36、在实际传播过程中，空气对声信号的声波具有衰减作用，且衰减系数与声波的频率以及空气的温度和湿度等因素有关，即远距离处理论计算声压级值比实际的要高，空气对声波的衰减可忽略不计，对于库存货物对声信号的声波衰减作用就无法忽略不计；本方案中通过构建阻碍等效覆盖范围模型，通过阻碍等效覆盖范围将库存货物对声波衰减作用进行量化；其中预设声压级和库存占用的声音阻碍系数通过预先测试获得或者依据经验值获取；库存占用的声音阻碍系数与库存货物的属性相关，不同的货物对声信号的阻隔有不同的效果，为了方便起见可以设定一个可以表征多数库存货物的通用声音阻碍系数；也可以将声信号阻隔效果相近的库存货物堆积在同一个固定的位置，该位置对应的声音阻碍系数就相当于是定值，计算时可以不必频繁更改。

37、进一步优化方案为，所述扬声器调控模型包括：

38、其中，max（*）表示取最大值，s.t(*)表示约束条件，j表示第j个扬声器，k表示扬声器总个数，tj表示扬声器j的音量等级为t，r表示扬声器音量等级的总等级数，sj表示扬声器j的声音覆盖范围，vall表示预设听觉空间的范围，s0表示扬声器在对准角度α为0时的声音覆盖空间，t0表示相邻两个扬声器的音量等级和阈值，pj表示扬声器j的覆盖角度中心线上到听觉区间的最短距离。

39、本方案通过对于相邻的扬声器的音量等级和进行限制，使音量等级和在阈值范围内，防止在无库存位置的扬声器的音量等级过高，而造成资源浪费或噪声现象。

40、进一步优化方案为，根据仓库扬声器控制策略调控各扬声器的对准角度和音量等级。

41、本方案根据仓库扬声器控制策略主要是调控各扬声器的音量等级信息，使各扬声器的音量与所处的环境相匹配的等级，若扬声器的声音覆盖空间内有库存货物，则提升扬声器的音量等级，若扬声器的声音覆盖空间内无库存货物，且周边较为空旷，则降低扬声器的音量等级。

42、若阵列中的扬声器是活性安装，则还可以根据仓库扬声器控制策略调控各扬声器的对准角度，对于扬声器的声音覆盖空间内有库存货物时，可以将扬声器的对准角度朝向库存货物较少的一侧。

43、本方案还提供基于声学特性的仓库扬声器控制系统，其特征在于，用于实现上述的基于声学特性的室内扬声器控制方法，包括：

44、采集模块，用于获取仓库扬声器信息和仓库库存信息，并基于仓库扬声器信息拟合出原始声音覆盖范围；

45、第一构建模块，用于基于仓库扬声器信息和仓库库存信息构建阻碍等效覆盖范围模型；

46、第二构建模块，用于基于阻碍等效覆盖范围模型和扬声器音量等级的约束条件，以原始声音覆盖范围与阻碍等效覆盖范围之和最大为目标，建立扬声器调控模型；

47、计算模块，用于将仓库库存信息输入扬声器调控模型，得到仓库扬声器控制策略。

48、本方案还提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行可实现如上所述的基于声学特性的室内扬声器控制方法。

49、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

50、本发明提供的基于声学特性的仓库扬声器控制方法、系统及介质；在现有的扬声器控制技术上，进行方法上的改进，通过仓库扬声器信息和仓库库存信息构建阻碍等效覆盖范围模型和扬声器调控模型，并且以原始声音覆盖范围与阻碍等效覆盖范围之和最大为目标，满足仓库内扬声器声音的覆盖和清晰度的关注，避免在大型开放空间中，扬声器声音受到仓库库存等环境因素的影响。

51、本发明提供的基于声学特性的仓库扬声器控制方法、系统及介质；提供了一种新的技术构思：通过对仓库类大型场所内的扬声器进行分别的单独调控，不同的扬声器处于不同的音量等级或角度，便于对不同音量或角度需求位置的扬声器分别进行调控，便于适应大范围区间内不同的声信号需求。