感知“利”器|基于微孔径麦克风阵列的运动目标识别

MEMS 2018-03-13 04:12:43

工欲善其事,必先利其器。在全球化的今天,专利已不仅仅是创新的一种保护手段,它已成为商业战场中的利器。麦姆斯咨询倾情打造MEMS、传感器以及物联网领域的专利运营平台,整合全产业链知识产权资源,积极推动知识产权保护与有效利用。

随着科技的发展,图形用户界面已经接近走到了极限。那么,接下来,谁能把人类从纷繁复杂的界面窗口、工具栏以及菜单选项中拯救出来?脑电波、眼球追踪、手势还是语音?今天语音似乎成为了首选项。

物联网(IoT)领域已经出现配置多个高性能麦克风的设备。这些设备使用多个麦克风作为“语音用户界面”,得益于高信噪比,设备性能得到显著提高,而其内置的多个麦克风能进行方向分辨,从而更好地对语音指令做出预判,而一个成功的语音指令最重要的是准确性。

随着“hey Siri”的到来,智能手机中也开始配置多个麦克风,以针对多种用户场景捕获音频,包括电话呼叫、语音指令、用于远场和自拍视频的多媒体记录、电话会议、音乐会录音等。

实现远场识音、更好的降噪,多麦克风方案成为必须



亚马逊于2014年底推出智能音箱Echo,亚马逊在Echo顶部配置了7个MEMS麦克风构成阵列,采用波束成型(Beam-forming)等技术进行降噪语音处理,如今已成为美国使用最广的智能家居产品。根据 CIRP的报告,自2014年11月发布到2017年1月,亚马逊Echo系列(包括Echo、EchoDot和Tap)用户已达到820万,同比增长2倍,较2016年11月时的数据增长60%。而公司2017年的销量目标是1000万。


iPhone 7 Plus前置底部MEMS麦克风由楼氏电子和歌尔股份提供

据System Plus在其最近的《苹果iPhone 7 Plus中的MEMS麦克风》报道,苹果iPhone 7和7 Plus都有四个MEMS麦克风:一个前置顶部麦克风,两个前置底部麦克风和一个后置顶部麦克风。在其研究的每一部iPhone 7 Plus手机中,观察到其后置顶部的麦克风都是楼氏电子(Knowles)的,而前置顶部的麦克风都是意法半导体(ST)的。两个前置底部麦克风则由楼氏电子和歌尔股份提供。

预计2015~2019年全球MEMS麦克风市场将出现13%幅度成长,销售量将达到60亿颗。目前,智能手机市场仍旧是MEMS麦克风厂商主攻的重地,另外还有可穿戴、IoT设备以及MEMS麦克风还未涉及的VR领域。

【推荐发明专利】

《基于微孔径麦克风阵列的运动目标识别》

【技术背景】

当前使用的运动目标识别方法主要包括基于图像、声音和震动等方式。在理想环境下,基于图像的目标识别率可达到90%,然而其识别率容易受到环境和光线的影响,而且安装成本和维护费用较高,不利于大范围使用。基于震动的目标识别方法探测范围远、功耗低,但是目标的震动信号会随着地质条件的变化而变化,某一组分类系数在一种地质条件下能取到良好的分类效果但是在另一种地质条件下分类效果会变差。

基于声音的目标识别方法成本低、分类率高、实施容易,但是环境中的声响噪声,尤其是风噪会对声音目标的分类造成影响。

【发明内容】



本发明将多个麦克风传感器紧密排列成一个微孔径的麦克风阵列,各个麦克风同步采集环境中的声响信号。由麦克风阵列各通道采集到的信号,其蕴含的目标信号成分相关性较强,噪声信号相关性较弱,因此叠加求和的方法可以有效地增强目标信号,从而提高信号的信噪比。利用精简的梅尔倒谱方法进行特征提取,并用高斯混合模型方法进行判决,可以实现对目标的精确分类。

【其它麦克风阵列相关专利】
《一种基于麦克风阵列的运动目标计数方法》
《一种基于麦克风阵列的无线传感器网络运动目标检测方法》
《一种基于麦克风阵列的声目标分类方法》
《一种基于麦克风阵列的风噪声检测方法》

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延伸阅读:


《Vesper压电式MEMS麦克风:VM1000》


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