位置引導(dǎo)聲學(xué)陣列和波束形成方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及位置引導(dǎo)聲學(xué)陣列和波束形成方法。方法和系統(tǒng)被提供來用于接收所需的聲音。所述系統(tǒng)包括：位置傳感器，其被構(gòu)造成用以確定正在進(jìn)行說話的乘員在被限定空間內(nèi)的乘員位置，并發(fā)射說話乘員位置。多個(gè)麥克風(fēng)被構(gòu)造成用以接收來自被限定空間內(nèi)的聲音，并發(fā)射與被接收的聲音相對(duì)應(yīng)的音頻信號(hào)。與位置傳感器和麥克風(fēng)通信的處理器被構(gòu)造成用以接收說話乘員位置和音頻信號(hào)，向音頻信號(hào)應(yīng)用波束形成器來引導(dǎo)麥克風(fēng)波束朝向乘員位置，并生成波束形成器輸出信號(hào)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
位置引導(dǎo)聲學(xué)陣列和波束形成方法
本
主要涉及聲學(xué)陣列(acousticarray)和波束形成(beamforming)方法，并且更特別地涉及以聲學(xué)陣列來增強(qiáng)語音的波束形成系統(tǒng)和方法。
技術(shù)介紹
比如汽車等現(xiàn)代交通工具通常利用語音識(shí)別處理來接受來自駕駛員或其它乘員的可聽見輸入和指令。例如，人可以使用可聽見指令來選擇娛樂選項(xiàng)或參與移動(dòng)電話對(duì)話。交通工具中的語音識(shí)別性能可能受到噪聲或其它擾動(dòng)的負(fù)面影響。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、道路噪聲、風(fēng)噪聲和/或娛樂裝置可能產(chǎn)生噪聲，其干擾語音識(shí)別系統(tǒng)用以恰當(dāng)?shù)亟忉屨f話者的可聽見輸入和指令的能力。雖然已經(jīng)在現(xiàn)有技術(shù)中嘗試一些技術(shù)來降低這類擾動(dòng)，但是它們通常不足夠牢固以適應(yīng)于聲學(xué)狀態(tài)例如通常發(fā)生在汽車中的噪聲的快速改變。因此，希望的是提供系統(tǒng)和技術(shù)來限制非所需噪聲和擾動(dòng)在音頻信號(hào)中的影響。更進(jìn)一步，從后續(xù)詳細(xì)描述和所附權(quán)利要求書，結(jié)合附圖和前述
和
技術(shù)介紹
來理解，本專利技術(shù)的其它所需特征和特性將變得清楚明了。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
用于接收所需聲音的適應(yīng)性(adaptive)波束形成方法被提供。在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法包括：確定正在進(jìn)行說話的乘員在被限定空間內(nèi)的乘員位置。所述方法還包括：以多個(gè)麥克風(fēng)接收來自所述被限定空間內(nèi)的聲音。與在所述多個(gè)麥克風(fēng)中的每個(gè)處的被接收聲音相對(duì)應(yīng)的多個(gè)音頻信號(hào)被生成。所述方法還包括：向音頻信號(hào)應(yīng)用波束形成器，來引導(dǎo)麥克風(fēng)波束朝向所確定的乘員位置，并生成波束形成器輸出信號(hào)。一種系統(tǒng)被提供來用于接收所需聲音。在一個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)包括：位置傳感器，其被構(gòu)造成用以確定正在進(jìn)行說話的乘員在被限定空間內(nèi)的乘員位置，并發(fā)射說話乘員位置。多個(gè)麥克風(fēng)被構(gòu)造成用以接收來自被限定空間內(nèi)的聲音，并發(fā)射與被接收的聲音相對(duì)應(yīng)的音頻信號(hào)。所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括：與位置傳感器和麥克風(fēng)通信的處理器。處理器被構(gòu)造成用以接收說話乘員位置和音頻信號(hào)，向音頻信號(hào)應(yīng)用波束形成器來引導(dǎo)麥克風(fēng)波束朝向乘員位置，并生成波束形成器輸出信號(hào)。本專利技術(shù)還提供以下技術(shù)方案：1.一種用于接收所需聲音的適應(yīng)性波束形成方法，所述方法包括：確定正在進(jìn)行說話的乘員在被限定空間內(nèi)的乘員位置；以多個(gè)麥克風(fēng)接收來自所述被限定空間內(nèi)的聲音；生成與在所述多個(gè)麥克風(fēng)中的每個(gè)處的被接收聲音相對(duì)應(yīng)的多個(gè)音頻信號(hào)；以及向音頻信號(hào)應(yīng)用波束形成器，來引導(dǎo)麥克風(fēng)波束朝向所確定的乘員位置，并生成波束形成器輸出信號(hào)。2.如技術(shù)方案1所述的方法，進(jìn)一步包括：向音頻信號(hào)中的每個(gè)應(yīng)用阻塞矩陣，來排除不與正在進(jìn)行說話的乘員相關(guān)聯(lián)的其它位置，并生成與音頻信號(hào)中的每個(gè)相對(duì)應(yīng)的多個(gè)阻塞矩陣輸出信號(hào)；向阻塞矩陣輸出信號(hào)應(yīng)用適應(yīng)性噪聲消除處理來生成適應(yīng)性噪聲消除輸出信號(hào)；以及合計(jì)波束形成器輸出信號(hào)和適應(yīng)性噪聲消除輸出信號(hào)來生成說話乘員輸出信號(hào)。3.如技術(shù)方案1所述的方法，進(jìn)一步包括：將所述說話乘員輸出信號(hào)送至語音識(shí)別系統(tǒng)。4.如技術(shù)方案1所述的方法，進(jìn)一步包括：將所述說話乘員輸出信號(hào)送至電話通信系統(tǒng)。5.如技術(shù)方案1所述的方法，其中，確定乘員位置包括：以多個(gè)發(fā)射器來發(fā)射處于超聲波范圍和射電頻率(RF)范圍中的至少一個(gè)中的波；接收被反射的波；以及分析與被發(fā)射和被反射的波相對(duì)應(yīng)的信號(hào)來確定乘員位置。6.如技術(shù)方案1所述的方法，進(jìn)一步包括：確定乘員正在進(jìn)行說話。7.如技術(shù)方案6所述的方法，其中，確定乘員正在進(jìn)行說話包括：通過搜索與被反射的波相對(duì)應(yīng)的信號(hào)的時(shí)空和/或速率特征中的區(qū)別特征，來辨識(shí)正在進(jìn)行說話的乘員的嘴部的運(yùn)動(dòng)。8.如技術(shù)方案1所述的方法，其中，確定乘員位置包括：分析來自至少一個(gè)座椅傳感器的座椅傳感器數(shù)據(jù)。9.一種用于接收所需聲音的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：位置傳感器，被構(gòu)造成用以確定正在進(jìn)行說話的乘員在被限定空間內(nèi)的乘員位置，并發(fā)射說話乘員位置；多個(gè)麥克風(fēng)，被構(gòu)造成用以接收來自所述被限定空間內(nèi)的聲音，并發(fā)射與被接收的聲音相對(duì)應(yīng)的音頻信號(hào)；和處理器，與所述位置傳感器和所述麥克風(fēng)通信，并被構(gòu)造成用以接收說話乘員位置和音頻信號(hào)，向音頻信號(hào)應(yīng)用波束形成器來引導(dǎo)麥克風(fēng)波束朝向所確定的乘員位置，并生成波束形成器輸出信號(hào)。10.如技術(shù)方案9所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器還被構(gòu)造成用以：向音頻信號(hào)中的每個(gè)應(yīng)用阻塞矩陣，來排除不與正在進(jìn)行說話的乘員相關(guān)聯(lián)的其它位置，用以生成與音頻信號(hào)中的每個(gè)相對(duì)應(yīng)的多個(gè)阻塞矩陣輸出信號(hào)；向阻塞矩陣輸出信號(hào)應(yīng)用適應(yīng)性噪聲消除處理來生成適應(yīng)性噪聲消除輸出信號(hào)；以及合計(jì)波束形成器輸出信號(hào)和適應(yīng)性噪聲消除輸出信號(hào)來生成說話乘員輸出信號(hào)。11.如技術(shù)方案9所述的系統(tǒng)，其中，所述位置傳感器包括：信號(hào)生成器；多個(gè)超聲波發(fā)射器，被電聯(lián)接至所述信號(hào)生成器，并被構(gòu)造成用以生成處于超聲波范圍中的聲波；多個(gè)超聲波接收器，用于接收處于超聲波范圍中的被反射的聲波，并生成與接收到的被反射的聲波相對(duì)應(yīng)的多個(gè)被接收信號(hào)；和處理單元，被電聯(lián)接至所述超聲波接收器和所述處理器，并被構(gòu)造成用以接收所述被接收信號(hào)，確定乘員位置，并將乘員位置提供至所述處理器。12.如技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其中，所述位置傳感器被構(gòu)造成用以通過搜索與被反射的聲波相對(duì)應(yīng)的信號(hào)的時(shí)空和/或速率特征中的區(qū)別特征，來辨識(shí)正在進(jìn)行說話的乘員的嘴部的運(yùn)動(dòng)。13.如技術(shù)方案9所述的系統(tǒng)，其中，所述位置傳感器包括：信號(hào)生成器；多個(gè)RF發(fā)射器，被電聯(lián)接至所述信號(hào)生成器，用于生成處于RF范圍中的RF波；多個(gè)RF接收器，用于接收處于RF范圍中的被反射的RF波，并生成與接收到的被反射的RF波相對(duì)應(yīng)的多個(gè)被接收信號(hào)；和處理單元，被電聯(lián)接至所述RF接收器和所述處理器，并被構(gòu)造成用以接收所述被接收信號(hào)，確定乘員位置，并將乘員位置提供至所述處理器。14.如技術(shù)方案13所述的系統(tǒng)，其中，所述位置傳感器被構(gòu)造成用以通過搜索與被反射的RF波相對(duì)應(yīng)的信號(hào)的時(shí)空和/或速率特征中的區(qū)別特征，來辨識(shí)正在進(jìn)行說話的乘員的嘴部的運(yùn)動(dòng)。15.如技術(shù)方案9所述的系統(tǒng)，其中，所述位置傳感器包括攝像頭。16.一種交通工具，包括：客室；音頻系統(tǒng)，其包括位置傳感器，被構(gòu)造成用以確定正在進(jìn)行說話的乘員在客室內(nèi)的乘員位置，并發(fā)射說話乘員位置；多個(gè)麥克風(fēng)，被構(gòu)造成用以接收來自被限定空間內(nèi)的聲音，并發(fā)射與被接收的聲音相對(duì)應(yīng)的音頻信號(hào)；處理器，與所述位置傳感器和所述麥克風(fēng)通信，并被構(gòu)造成用以接收說話乘員位置和音頻信號(hào)，向音頻信號(hào)應(yīng)用波束形成器來引導(dǎo)麥克風(fēng)波束朝向乘員位置，并生成波束形成器輸出信號(hào)，向音頻信號(hào)中的每個(gè)應(yīng)用阻塞矩陣來排除不與正在進(jìn)行說話的乘員相關(guān)聯(lián)的其它位置用以生成與音頻信號(hào)中的每個(gè)相對(duì)應(yīng)的多個(gè)阻塞矩陣輸出信號(hào)，向阻塞矩陣輸出信號(hào)應(yīng)用適應(yīng)性噪聲消除處理來生成適應(yīng)性噪聲消除輸出信號(hào)，以及合計(jì)波束形成器輸出信號(hào)和適應(yīng)性噪聲消除輸出信號(hào)來生成說話乘員輸出信號(hào)；和語音識(shí)別系統(tǒng)和電話通信系統(tǒng)中的至少一個(gè)，與所述音頻系統(tǒng)通信用于接收所述說話乘員輸出信號(hào)。17.如技術(shù)方案16所述的系統(tǒng)，其中，所述位置傳感器包括：信號(hào)生成器；多個(gè)超聲波發(fā)射器，被電聯(lián)接至所述信號(hào)生成器，并被構(gòu)造成用以生成處于超聲波范圍中的聲波；多個(gè)超聲波接收器，用于接收處于超聲波范圍中的被反射的聲波，并生成與接收到的被反射的聲波相對(duì)應(yīng)的多個(gè)被接收信號(hào)；和處理單元，被電聯(lián)接至所述超聲波接收器和所述處理器，并被構(gòu)造本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于接收所需聲音的適應(yīng)性波束形成方法，所述方法包括：確定正在進(jìn)行說話的乘員在被限定空間內(nèi)的乘員位置；以多個(gè)麥克風(fēng)接收來自所述被限定空間內(nèi)的聲音；生成與在所述多個(gè)麥克風(fēng)中的每個(gè)處的被接收聲音相對(duì)應(yīng)的多個(gè)音頻信號(hào)；以及向音頻信號(hào)應(yīng)用波束形成器，來引導(dǎo)麥克風(fēng)波束朝向所確定的乘員位置，并生成波束形成器輸出信號(hào)。

【技術(shù)特征摘要】
2013.06.14 US 13/9187521.一種用于接收所需聲音的適應(yīng)性波束形成方法，所述方法包括：確定正在進(jìn)行說話的乘員在被限定空間內(nèi)的乘員位置，確定乘員位置包括：以多個(gè)發(fā)射器來發(fā)射處于超聲波范圍和射電頻率(RF)范圍中的至少一個(gè)中的波；接收被反射的波；以及分析與被發(fā)射和被反射的波相對(duì)應(yīng)的信號(hào)來確定乘員位置；以多個(gè)麥克風(fēng)接收來自所述被限定空間內(nèi)的聲音；通過辨識(shí)乘員的嘴部的運(yùn)動(dòng)和搜索與被反射的波相對(duì)應(yīng)的信號(hào)的時(shí)空和/或速率特征中的區(qū)別特征，來確定乘員何時(shí)在進(jìn)行說話；生成與在所述多個(gè)麥克風(fēng)中的每個(gè)處的被接收聲音相對(duì)應(yīng)的多個(gè)音頻信號(hào)；向音頻信號(hào)應(yīng)用波束形成器，來引導(dǎo)麥克風(fēng)波束朝向所確定的乘員位置，并生成波束形成器輸出信號(hào)，其中，應(yīng)用波束形成器包括同時(shí)基于所確定的乘員位置和乘員何時(shí)在進(jìn)行說話兩者來修改波束形成器；以及向音頻信號(hào)中的每個(gè)應(yīng)用阻塞矩陣，來排除不與正在進(jìn)行說話的乘員相關(guān)聯(lián)的其它位置，并生成與音頻信號(hào)中的每個(gè)相對(duì)應(yīng)的多個(gè)阻塞矩陣輸出信號(hào)，從而通過使乘員說話時(shí)的麥克風(fēng)信號(hào)相互關(guān)聯(lián)來計(jì)算相對(duì)傳遞函數(shù)。2.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括：向阻塞矩陣輸出信號(hào)應(yīng)用適應(yīng)性噪聲消除處理來生成適應(yīng)性噪聲消除輸出信號(hào)；以及合計(jì)波束形成器輸出信號(hào)和適應(yīng)性噪聲消除輸出信號(hào)來生成說話乘員輸出信號(hào)。3.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括：將所述說話乘員輸出信號(hào)送至語音識(shí)別系統(tǒng)。4.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括：將所述說話乘員輸出信號(hào)送至電話通信系統(tǒng)。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定乘員位置包括：分析來自至少一個(gè)座椅傳感器的座椅傳感器數(shù)據(jù)。6.一種用于接收所需聲音的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：位置傳感器，被構(gòu)造成用以確定正在進(jìn)行說話的乘員在被限定空間內(nèi)的乘員位置，并發(fā)射說話乘員位置；多個(gè)麥克風(fēng)，被構(gòu)造成用以接收來自所述被限定空間內(nèi)的聲音，并發(fā)射與被接收的聲音相對(duì)應(yīng)的音頻信號(hào)；和處理器，與所述位置傳感器和所述...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：E茨爾克爾漢科克，I比利克，M萊芬菲爾德，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US