一种超声波指向性颈戴式音响系统技术方案

本发明专利技术涉及一种音响系统，具体地说，涉及一种超声波指向性颈戴式音响系统。其包括硬件装置和终端设备，所述硬件装置内部承载有数据接收模块、头部角度感应模块、数据处理模块和超声波指向性发射装置，其中：所述数据接收模块接收终端设备输出的音频信号；所述头部角度感应模块用于获取使用者头部扭动的角度信息；所述超声波指向性发射装置获取数据处理模块PWM调制过的音频信号，并通过超声波换能阵列以波束成形的方式输出音频信号。本发明专利技术中形成的随动声场可以方便地保证运动过程中使用者的音频隐私，并且在不限制使用者头部姿态的情况下使使用者独享个性化的声学环境。况下使使用者独享个性化的声学环境。况下使使用者独享个性化的声学环境。

【技术实现步骤摘要】
一种超声波指向性颈戴式音响系统


[0001]本专利技术涉及一种音响系统，具体地说，涉及一种超声波指向性颈戴式音响系统。

技术介绍

[0002]超声波频率在人耳的听力范围之外，故超声波不会对人耳传递任何听觉影响。然而超声波在空气中传播具有高指向性与非线性原理，因此将音频信号以幅度调制的方式加载于超声信号之上可以产生高指向性音频波束，所述高指向性音频波束在空气中传播能够自解调后，从而传达所述音频信号。
[0003]目前市面上的颈挂式音响虽然已经经过设计，极力避免影响到除使用者以外的人，但是由于全向发声单元的使用，导致目前市面上的颈挂式音响仍会有漏音的现象发生，从而导致使用者的音频隐私泄露。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种超声波指向性颈戴式音响系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种超声波指向性颈戴式音响系统，包括硬件装置和终端设备，所述硬件装置内部承载有数据接收模块、头部角度感应模块、数据处理模块和超声波指向性发射装置，其中：所述数据接收模块形成硬件装置的输入端与终端设备输出端连接，以接收终端设备输出的音频信号；所述头部角度感应模块用于获取使用者头部扭动的角度信息；所述数据处理模块输入端与数据接收模块和头部角度感应模块连接，所述数据处理模块用于获取数据接收模块获得的音频信号以及头部角度感应模块获得的使用者头部扭动的角度信息，并根据所述头部角度信息计算声学波束成形所需参数；所述超声波指向性发射装置输入端与数据处理模块输出端连接，用于获取数据处理模块PWM调制过的音频信号，并通过超声波换能阵列以波束成形的方式输出音频信号，且音频信号输出方向在所述角度信息形成的参数调整下始终朝向使用者的耳朵。
[0006]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1.本专利技术所提供的超声波指向性颈戴式音响系统中，形成的随动声场可以方便地保证运动过程中使用者的音频隐私，并且在不限制使用者头部姿态的情况下使使用者独享个性化的声学环境；而且配合人工智能与数字信号处理的方法生成一种可以跟随使用者的具有极强指向性的声场，该声场在保证使用者的电话、语音信息隐私的前提下，也不会对使用者之外的人群产生影响。
[0007]2.本专利技术所提供的超声波指向性颈戴式音响系统中，陀螺仪检测的角度变化数据输入至人工神经网络，在肩部角度下倾超过10
‑
20度时以及颈部扭转角度超过30
‑
55度时，
人工神经网络的输出端控制位于扭转侧的超声波指向性发射装置的声音降低，以便于驾驶员进行沟通，还能降低声音对驾驶员的干扰。
[0008]3.本专利技术所提供的超声波指向性颈戴式音响系统中，通过人工神经网络控制超声波指向性发射装置改变发射超声波的角度，而且跑步过程中颈戴圈角度变化频率往往是固定的，所以可以直接通过人工神经网络计算出该规律，直接控制超声波指向性发射装置成规律性发出对应角度的超声波，这样会更加的高效，超声波指向性也会更加精准。
附图说明
[0009]图1为本专利技术整体模块装置示意图；图2为本专利技术数据处理模块结构示意图；图3为本专利技术数字信号采集模块电路原理示意图；图4为本专利技术中信号发送和接收电路原理示意图；图5为本专利技术中滤波器电路原理示意图；图6为本专利技术中编码模块原理示意图；图7为本专利技术中超声波驱动芯片内部电路示意图；图8为本专利技术中有声区、无声区形成示意图；图9为本专利技术中硬件装置结构示意图。
[0010]图中各个标号意义为：100、颈戴圈；100a、肩部状态检测区；100b、颈部状态检测区。
具体实施方式
[0011]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0012]本专利技术提供一种超声波指向性颈戴式音响系统，如图1所示，该音响系统包括硬件装置和终端设备，终端设备与硬件装置双向连接，而硬件装置内部承载有数据接收模块、头部角度感应模块、数据处理模块、超声波指向性发射装置和语音接收装置，其中：数据接收模块形成硬件装置的输入端与终端设备输出端连接，以接收终端设备输出的音频信号，这里数据接收模块的数据接收形式为有线连接方式或者无线连接方式；头部角度感应模块用于获取使用者头部扭动的角度信息，头部角度感应模块对头部扭动角度信息的获取可使用陀螺仪感应肩颈部肌肉起伏，或使用面向使用者头部的声学、光学雷达进行直接测量；语音接收装置形成硬件装置的输出端与终端设备输入端连接，用以接收使用者的说话信息，并将说话信息反馈至终端设备，常见的使用方式就是接收使用者接打电话或者回复信息的说话信息，在终端设备允许的情况下，可以利用说话信息配合终端设备完成一些指令的控制，例如：语音切歌、语音拨打电话等等；上述的数据接收模块和头部角度感应模块的输出端均与数据处理模块输入端相连，数据处理模块用于获取数据接收模块获得的音频信号以及头部角度感应模块获得的使
用者头部扭动的角度信息，并根据头部角度信息计算声学波束成形所需参数；超声波指向性发射装置输入端与数据处理模块输出端连接，用于获取数据处理模块PWM调制过的音频信号，并通过超声波换能阵列以波束成形的方式输出音频信号，且音频信号输出方向在角度信息形成的参数调整下始终朝向使用者的耳朵，请参阅图8所示，在使用者耳朵和超声波指向性发射装置之间形成有声区，其余空间内均为无声区，从而形成随动声场。
[0013]需要说明的是，硬件装置形状可塑，从而为使用者提供最佳使用状态，图8中，佩戴于人体颈部具有开口的弧状结构为硬件装置，其开口供硬件装置套在颈部外，再利用肩部以及脊椎对硬件装置进行支撑，而且形状可塑的硬件装置能够调节开口的开度大小，以适应颈部粗细不同的使用者佩戴，保证硬件装置能够为使用者提供最佳使用状态。
[0014]进一步说明的是，终端设备为智能手机、平板电脑或者PC机。
[0015]本实施例中数据处理模块依据声学波束成形参数对获得的音频信号进行数字信号处理，并对数字信号处理过的音频信号进行PWM调制，将数字信号处理过的音频信号调制在40KHz的方波之上。
[0016]具体的如图2所示，数据处理模块包括滤波器、压缩模块、数字信号编码模块、信号调整模块和数据信号输出模块，滤波器的输出端与压缩模块的输入端连接，压缩模块的输出端与数据信号编码模块的输入端连接，数据信号编码模块的输出端与信号调整模块的输入端连接，信号调整模块的输出端与数据信息输出模块的输入端连接，其中：滤波器用于滤除数据信息，压缩模块在滤波器滤除数据信息后将数字信号空间压缩，然后数字信号编码模块对超声波指向发声数据信息（也就是上述的音频信号）进行编码，编码的依据是波束成形的参数，编码后，信号调整模块利用PWM调制超声波指向发声数据信息，最后通过数据信息输出模块将调制后的超声波指向发声数据信息向超声波指向性发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声波指向性颈戴式音响系统，包括硬件装置和终端设备，其特征在于：所述硬件装置内部承载有数据接收模块、头部角度感应模块、数据处理模块和超声波指向性发射装置，其中：所述数据接收模块形成硬件装置的输入端与终端设备输出端连接，以接收终端设备输出的音频信号；所述头部角度感应模块用于获取使用者头部扭动的角度信息；所述数据处理模块输入端与数据接收模块和头部角度感应模块连接，所述数据处理模块用于获取数据接收模块获得的音频信号以及头部角度感应模块获得的使用者头部扭动的角度信息，并根据所述头部角度信息计算声学波束成形所需参数；所述超声波指向性发射装置输入端与数据处理模块输出端连接，用于获取数据处理模块PWM调制过的音频信号，并通过超声波换能阵列以波束成形的方式输出音频信号，且音频信号输出方向在所述角度信息形成的参数调整下始终朝向使用者的耳朵。2.根据权利要求1所述的超声波指向性颈戴式音响系统，其特征在于：所述数据接收模块的数据接收形式为有线连接方式或者无线连接方式。3.根据权利要求1所述的超声波指向性颈戴式音响系统，其特征在于：所述硬件装置为形状可塑且具有开口的弧状结构。4.根据权利要求1所述的超声波指向性颈戴式音响系统，其特征在于：所述终端设备包括智能手机、平板电脑或者PC机。5.根据权利要求1所述的超声波指向性颈戴式音响系统，其特征在于：所述数据处理模块包括滤波器、压缩模块、数字信号编码模块、信号调整模块和数据信号输出模块，所述滤波器的输出端与压缩模块的输入端连接，所述压缩模块的输出端与数据信号编码模块的输入端连接，所述数据信号编码模块的输出端与信号调整模块的输入端连接，所述信号调整模块的输出端与数据信息输出模块的输入端连接，其中：滤波器用于滤除数据信息，压缩模块在滤波器滤除数据信息后将数字信号空间压缩，然后数字信号编码模块对音频信号进行编码，编码后，信号调整模块利用PWM调制音频信号，最后通过数据信息输出模块将调制后的音频信号向超声波指向性发射装置输出。6.根据权利要求1所述的超声波指向性颈戴式音响系统，其特征在于：所述滤波器包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、三极管q1、三极管q2、三极管q3、三极管q4、二极管d1、二极管d2和芯片u，其中，所述电阻r1的第一端连接于信号输入端vi，所述电阻r1的第二端连接于所述电容c1的第一端，所述电容c1的第二端连接于所述二极管d1的p极和所述电阻r2的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟昱鑫，
申请(专利权)人：广州晨安网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：