【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及声音传输控制，特别是一种移动式定向声系统、控制方法、控制装置及存储介质。
技术介绍
1、长久以来，在城市出于就近入学等原因，不少中小学、幼儿园在居民住宅区内或紧挨小区，不乏市民反映校园噪音扰民的情况。现实中，学校是人群集中地，为组织实施正常的教育教学活动，有运用广播的需要，声响在所难免。学校会使用到广播系统用于教学活动，而广播系统的声音必须调制到较高，这样在操场或者是其他位置的学生及老师才能够清晰地听到声音，但这也就意味着扰民情况的产生，在如何规避这一类型问题上，众多机构和部门都投入了大量的举措比如安装声屏障，但实际效果却并不理想。一是城区学校操场不开阔，周边建筑物易造成反射声，混响严重，声场环境差，从而导致常规扩声存在语音清晰度不足的问题。二是传统广播受限于系统架构和设备原因，无法做到对每个扩声源进行单独、精细化的调试来规避声反射问题。
2、针对上述情况，尤其是混响引发的声音语言清晰度不高，以及操场噪音干扰等问题，研发一种能够在满足教育教学活动需要的同时积极降低对周边居民区的声音干扰，从声音源头预防噪声排放和规避噪音的定向声系统是目前亟待解决的难题。
技术实现思路
1、针对上述混响引发的声音语言清晰度不高，以及操场噪音干扰问题，本专利技术提供一种移动式定向声系统、控制方法、控制装置及存储介质，通过对声音输出的波束处理实现可控声音集中精准覆盖指定区域，改善校园操场声环境，在满足教育教学活动需要的同时积极降低对周边居民区的声音干扰，从声音源头预防噪声排放和规
2、为实现上述目的，本专利技术选用如下技术方案：一种移动式定向声系统，包括电源模块、信号输入模块、mcu综合处理模块、fpga模块、功放模块，所述电源模块用于各模块的供电，所述信号输入模块接收外部输入信号且部分信号经过adc模块转换，得到i2s信号输入所述mcu综合处理模块，经过mcu综合处理模块处理后输入fpga模块，所述fpga模块根据声阵参数的配置对声音波束宽度和指向角度调控处理，分12路i2s数据传输通道分别向所述功放模块传输，每个功放模块电性连接有2组或4组扬声器，多个扬声器根据fpga模块的调控处理信号输出以使整个定向声系统输出的声音波束在指定方向上形成集中的声束以完成声音的定向传播。
3、作为本专利技术的进一步改进：所述定向声系统配置有底部滑轮或移动机构以使定向声系统能够根据场景需求进行移动，在预设位置上通过调整多个扬声器的朝向角度控制声束的传播方向，在确定传播方向上通过所述mcu综合处理模块和fpga模块对音频信号在声音波束宽度和指向角度进行调控处理，使得多个扬声器输出的声音波束在指定方向上形成集中的声束以完成声音的定向传播。
4、作为本专利技术的进一步改进：所述电源模块包括电池组、电池升压电路模组和前级供电模组以及电池充电模组，所述电池升压电路模组将电池组的电压升压至24v，通过前级供电模组分别对应各模块对应的电压供电，所述电池充电模组与所述电池组电性连接以用于所述电池充电。
5、作为本专利技术的进一步改进：所述信号输入模块用于接收话筒信号、模拟信号、ip广播信号、定压信号的输入，其中包括有无线话筒电路模组，所述无线话筒电路模组与所述mcu综合处理模块电性连接以使所述无线话筒电路模组直接输出i2s信号传输至所述mcu综合处理模块。
6、作为本专利技术的进一步改进：所述信号输入模块还包括有线话筒电路模组、模拟信号电路模组、定压信号电路模组、ip广播电路模组，所述有线话筒电路模组、模拟信号电路模组、定压信号电路模组、ip广播电路模组输入模拟信号通过adc模块与所述mcu综合处理模块电性连接以使所述adc模块对信号进行模数转换后输入所述mcu综合处理模块。
7、作为本专利技术的进一步改进：所述mcu综合处理模块包括有mcu处理模组、dsp处理模组、eq调节模组、蓝牙连接模组，通过蓝牙连接模组或adc模块接收信号输入模块的数字信号并对信号进行运算处理后向fpga模块输出，所述fpga模块根据所述声阵参数的配置对输入的i2s信号进行声音波束宽度和指向角度调控处理，其中调控处理包括预处理、数据池、波束处理，所述fpga模块与所述功放模块分别建立12路独立调控的i2s数据传输通道，用于控制分别连接所述功放模块的扬声器的输入信号相位和声音输出。
8、作为本专利技术的进一步改进：所述fpga模块的芯片组采用型号为ep3c10e144的fpga芯片。
9、作为本专利技术的进一步改进：所述fpga模块将输入的i2s信号根据声阵参数的配置进行调控和运算处理，对应地向所述功放模块进行i2s信号传输，经过功放模块的处理、放大、滤波进而控制多个扬声器的输出。
10、另一方面，本专利技术选用如下技术方案：一种移动式定向声控制方法，包括如下步骤：
11、接收音频信号的输入，其中所述音频信号包括以下至少之一：话筒信号、模拟信号、定压信号、广播信号；
12、对音频信号进行信号转换及预处理，根据功放模块的阵列配置声阵参数以获得控制信号，所述控制信号包括以下至少之一：单元数量、波束宽度、指向角度；
13、根据功放模块构建多通道独立调控以独立运算处理各个功放模块的输入信号，根据控制信号调节各通道的相位参数，进而控制各个功放模块以及扬声器的波束宽度、指向角度，使得声音在指定区域内集中定位传播。
14、作为本专利技术的进一步改进：所述根据控制信号调节各通道的相位参数包括如下步骤：
15、根据具体声音定向覆盖情况设定功放模块和扬声器的声阵参数，以确定各个功放模块和扬声器的单元数量、波束宽度和指向角度的控制信号；
16、根据所述控制信号对音频信号进行多通道独立调控处理，控制和调节各通道的相位参数；
17、各个功放模块接收对应独立通道的音频信号和控制信号，使得2个或4个扬声器根据输入信号改变声波波束的方向和/或波束的宽度以使声音在指定的区域内集中定向和在指定的区域外降噪。
18、另一方面，本专利技术提供如下技术方案：一种移动式定向声控制装置，包括存储器和处理器，所述处理器通过调用所述存储器中存储的控制程序，以执行如上述的一种移动式定向声控制方法。
19、另一方面，本专利技术提供如下技术方案：一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时使所述处理器执行如上述的一种移动式定向声控制方法。
20、相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
21、本专利技术通过对声音输出的波束处理实现可控声音集中精准覆盖指定区域，并抑制其扩散到周围区域，学校在组织正常的教育教学活动时，系统声音大小和效果能够满足使用需要，同时扩散到周边居民区的声音远低于国家标准规定的环境噪声限值。
22、本专利技术改善校园操场声环境，在满足教育教学活动需要的同时积极降低对周边居民区的声音干扰，从声本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种移动式定向声系统，包括电源模块、信号输入模块、MCU综合处理模块、FPGA模块、功放模块，所述电源模块用于各模块的供电，其特征在于：所述信号输入模块接收外部输入信号且部分信号经过ADC模块转换，得到I2S信号输入所述MCU综合处理模块，经过MCU综合处理模块处理后输入FPGA模块，所述FPGA模块根据声阵参数的配置对声音波束宽度和指向角度调控处理，分12路I2S数据传输通道分别向所述功放模块传输，每个功放模块电性连接有2组或4组扬声器，多个扬声器根据FPGA模块的调控处理信号输出以使整个定向声系统输出的声音波束在指定方向上形成集中的声束以完成声音的定向传播。
2.根据权利要求1所述的一种移动式定向声系统，其特征在于：所述定向声系统配置有底部滑轮或移动机构以使定向声系统能够根据场景需求进行移动，在预设位置上通过调整多个扬声器的朝向角度控制声束的传播方向，在确定传播方向上通过所述MCU综合处理模块和FPGA模块对音频信号在声音波束宽度和指向角度进行调控处理，使得多个扬声器输出的声音波束在指定方向上形成集中的声束以完成声音的定向传播。
3.根据权利要求2
4.根据权利要求2所述的一种移动式定向声系统，其特征在于：所述信号输入模块用于接收话筒信号、模拟信号、IP广播信号、定压信号的输入，其中包括有无线话筒电路模组，所述无线话筒电路模组与所述MCU综合处理模块电性连接以使所述无线话筒电路模组直接输出I2S信号传输至所述MCU综合处理模块。
5.根据权利要求4所述的一种移动式定向声系统，其特征在于：所述信号输入模块还包括有线话筒电路模组、模拟信号电路模组、定压信号电路模组、IP广播电路模组，所述有线话筒电路模组、模拟信号电路模组、定压信号电路模组、IP广播电路模组输入模拟信号通过ADC模块与所述MCU综合处理模块电性连接以使所述ADC模块对信号进行模数转换后输入所述MCU综合处理模块。
6.根据权利要求1所述的一种移动式定向声系统，其特征在于：所述MCU综合处理模块包括有MCU处理模组、DSP处理模组、EQ调节模组、蓝牙连接模组，通过蓝牙连接模组或ADC模块接收信号输入模块的数字信号并对信号进行运算处理后向FPGA模块输出，所述FPGA模块根据所述声阵参数的配置对输入的I2S信号进行声音波束宽度和指向角度调控处理，其中调控处理包括预处理、数据池、波束处理，所述FPGA模块与所述功放模块分别建立12路独立调控的I2S数据传输通道，用于控制分别连接所述功放模块的扬声器的输入信号相位和声音输出。
7.根据权利要求6所述的一种移动式定向声系统，其特征在于：所述FPGA模块将输入的I2S信号根据声阵参数的配置进行调控和运算处理，对应地向所述功放模块进行I2S信号传输，经过功放模块的处理、放大、滤波进而控制多个扬声器的输出。
8.一种移动式定向声控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种移动式定向声控制方法，其特征在于，所述根据控制信号调节各通道的相位参数包括如下步骤：
10.一种移动式定向声控制装置，包括存储器和处理器，其特征在于：所述处理器通过调用所述存储器中存储的控制程序，以执行如权利要求8或9所述的一种移动式定向声控制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种移动式定向声系统，包括电源模块、信号输入模块、mcu综合处理模块、fpga模块、功放模块，所述电源模块用于各模块的供电，其特征在于：所述信号输入模块接收外部输入信号且部分信号经过adc模块转换，得到i2s信号输入所述mcu综合处理模块，经过mcu综合处理模块处理后输入fpga模块，所述fpga模块根据声阵参数的配置对声音波束宽度和指向角度调控处理，分12路i2s数据传输通道分别向所述功放模块传输，每个功放模块电性连接有2组或4组扬声器，多个扬声器根据fpga模块的调控处理信号输出以使整个定向声系统输出的声音波束在指定方向上形成集中的声束以完成声音的定向传播。
2.根据权利要求1所述的一种移动式定向声系统，其特征在于：所述定向声系统配置有底部滑轮或移动机构以使定向声系统能够根据场景需求进行移动，在预设位置上通过调整多个扬声器的朝向角度控制声束的传播方向，在确定传播方向上通过所述mcu综合处理模块和fpga模块对音频信号在声音波束宽度和指向角度进行调控处理，使得多个扬声器输出的声音波束在指定方向上形成集中的声束以完成声音的定向传播。
3.根据权利要求2所述的一种移动式定向声系统，其特征在于：所述电源模块包括电池组、电池升压电路模组和前级供电模组以及电池充电模组，所述电池升压电路模组将电池组的电压升压至24v，通过前级供电模组分别对应各模块对应的电压供电，所述电池充电模组与所述电池组电性连接以用于所述电池充电。
4.根据权利要求2所述的一种移动式定向声系统，其特征在于：所述信号输入模块用于接收话筒信号、模拟信号、ip广播信号、定压信号的输入，其中包括有无线话筒电路模组，所述无线话筒电路模组与所述mcu综合处理模块电性连接以使所述无线话筒电路模组直接输出i2s信号传输至...
【专利技术属性】
技术研发人员：舒敏，刘镇宇，钟建军，
申请(专利权)人：广东天谱电器有限公司，
类型：发明
国别省市：
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