一種識別兒童哭叫聲的可穿戴監(jiān)護(hù)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及音頻處理領(lǐng)域，特別設(shè)及一種識別兒童哭叫聲的可穿戴監(jiān)護(hù)器。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前對于雙親全職工作的家庭，兒童校外的安全監(jiān)護(hù)主要依靠家中的老人或者雇 傭的保姆。隨著社會的發(fā)展，人力成本昂貴等問題逐漸涌現(xiàn)，勢必增加聘請保姆監(jiān)護(hù)兒童的 年輕父母的負(fù)擔(dān)。如果讓家中的老人照看兒童，由于老人年邁，照看起來可能會有所疏忽， 會出現(xiàn)兒童走丟或被人拐走卻無人曉等現(xiàn)象。因此，人們迫切需要一種可穿戴的智能安全 監(jiān)護(hù)設(shè)備，能夠幫助人們對兒童的人身安全狀況進(jìn)行實時監(jiān)控，由此來分擔(dān)照看人的一部 分工作，彌補(bǔ)人力看管的不足之處。
[0003] 目前市場上出現(xiàn)了一些所謂的智能安全監(jiān)護(hù)器(例如智能安全報警手環(huán)），具有一 鍵緊急呼叫功能：即出現(xiàn)緊急情況時，兒童通過長時間按下緊急求助鍵，監(jiān)護(hù)器就可W撥打 預(yù)設(shè)的電話號碼進(jìn)行求助。然而，在緊急情況下，由于缺乏社會經(jīng)驗兒童往往會不知所措或 忘記或來不及按下求助鍵，就已經(jīng)被人劫走或走丟或出現(xiàn)其他安全事故。因此，當(dāng)緊急情況 出現(xiàn)時能自動觸發(fā)報警，而不是人工長時間按鍵觸發(fā)報警的智能可穿戴兒童安全監(jiān)護(hù)器就 更適合兒童運類弱勢人群。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有可穿戴兒童安全監(jiān)護(hù)器不能自動觸發(fā)報警的缺 點與不足，提供一種識別兒童哭叫聲的可穿戴監(jiān)護(hù)器，能夠?qū)崟r監(jiān)控兒童是否哭叫，并在兒 童哭叫時將兒童所在位置及事先編輯好的報警信息發(fā)送給預(yù)設(shè)手機(jī)號碼，同時撥打預(yù)設(shè)電 話號碼并將現(xiàn)場聲音傳送給電話接聽者。該安全監(jiān)護(hù)器可W佩戴在兒童的手上（智能安全 手環(huán))或者掛在脖子上(智能安全掛環(huán))或者戴在頭上(智能安全帽子）。
[0005] 本實用新型的目的通過W下的技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0006] -種識別兒童哭叫聲的可穿戴監(jiān)護(hù)器，包括主控模塊、兒童哭叫聲識別模塊、GPS 定位模塊、短信發(fā)送模塊和現(xiàn)場音傳送模塊，其中
[0007] 主控模塊，收到兒童哭叫聲識別模塊發(fā)過來的兒童正在哭叫的信息后，讀取GPS定 位模塊的位置信息，將該位置信息及預(yù)設(shè)的報警文字信息傳輸給短信發(fā)送模塊，并控制現(xiàn) 場音傳送模塊撥打預(yù)設(shè)電話號碼實時傳送現(xiàn)場聲音；
[000引GPS定位模塊，與主控模塊相連，將現(xiàn)場位置信息發(fā)送給主控模塊；
[0009] 短信發(fā)送模塊，與主控模塊相連，接收到主控模塊發(fā)送的兒童正在哭叫的信息及 現(xiàn)場位置信息后，向預(yù)設(shè)的手機(jī)號碼發(fā)送報警短信；
[0010] 兒童哭叫聲識別模塊，與主控模塊相連，實時采集周圍環(huán)境聲音，并從采集到的聲 音信號中提取基頻特征，將兒童哭叫聲與其他環(huán)境聲音區(qū)分開；
[0011] 現(xiàn)場音傳送模塊，與主控模塊相連，接收到主控模塊發(fā)送的兒童正在哭叫的信息 后，撥打預(yù)設(shè)手機(jī)號碼在對方接通電話時將現(xiàn)場聲音實時傳送給對方。
[0012]所述兒童哭叫聲識別模塊包括聲音采集模塊、基頻提取模塊和聲音判決模塊，聲 音采集模塊實時采集周圍環(huán)境聲音，基頻提取模塊從采集到的聲音信號中提取基頻特征， 聲音判決模塊將兒童哭叫聲與其他環(huán)境聲音區(qū)分開。
[OOU] -種識別兒童哭叫聲的方法，包含W下順序的步驟：
[0014] S1、兒童哭叫聲識別模塊實時采集環(huán)境聲音，并從采集到的聲音信號中提取基頻 特征，根據(jù)基頻特征判決聲音信號是否為兒童哭叫聲，排除其他聲音(比如兒童或其他人發(fā) 出的語音、其他背景音）；
[0015] S2、如果是兒童哭叫聲，則向主控模塊發(fā)送觸發(fā)報警信號，主控模塊采集到該報警 信號之后，控制GPS定位模塊向主控模塊傳輸現(xiàn)場位置信息，主控模塊將現(xiàn)場位置信息及事 先編輯好的報警文字信息傳輸給短信發(fā)送模塊，控制短信發(fā)送模塊向預(yù)設(shè)的手機(jī)號碼發(fā)送 報警短信；
[0016] S3、主控模塊控制現(xiàn)場音傳送模塊撥打預(yù)設(shè)的電話號碼，在被撥電話接通之后，將 現(xiàn)場聲音傳送給電話接聽者，通過聲音實時獲知兒童現(xiàn)場情況，從而實現(xiàn)哭叫聲自動觸發(fā) 報警、位置信息發(fā)送及現(xiàn)場音傳送等功能。
[0017] 所述兒童哭叫聲識別模塊包括聲音采集模塊、基頻提取模塊和聲音判決模塊，聲 音采集模塊實時采集周圍環(huán)境聲音，基頻提取模塊從采集到的聲音信號中提取基頻特征， 聲音判決模塊將兒童哭叫聲與其他環(huán)境聲音區(qū)分開。
[0018] 所述識別兒童哭叫聲的方法，具體包含W下順序的步驟：
[0019] (1)通過聲音采集模塊實時采集環(huán)境聲音；
[0020] (2)基頻提取模塊首先將采集到的聲音信號切分為音頻帖，然后對各帖信號進(jìn)行 加漢明窗處理，最后采用自相關(guān)方法估計各帖信號的基頻值，假設(shè)第i帖信號為xi(n)，信號 采樣頻率為fs，帖長化對應(yīng)的采樣點個數(shù)N=int(fsX化），其中1含η含N，int( ·)表示取整 數(shù)運算；
[0021] (3)對第i帖信號的基頻值f(i)，進(jìn)行Ξ點中值濾波處理：
[0022] f' (i) =median([f (i-1) ,f (i) ,f (i+1)])
[00Z3]其中f'（i)是ミ點中值濾波之后的基頻值，median( ·)表示取中值運算；
[0024] (4)聲音判決模塊將各帖信號的基頻值與基頻口限500赫茲進(jìn)行比較，將基頻值大 于基頻口限的信號帖標(biāo)記為哭叫聲帖，當(dāng)連續(xù)150帖里有100帖W上為哭叫聲帖時，則認(rèn)為 檢測到兒童哭叫聲，并向主控模塊發(fā)送觸發(fā)報警信號。
[0025] 所述音頻帖的帖長化為40毫秒，音頻帖的帖移化為20毫秒。
[0026] 步驟(2)中，所述采用自相關(guān)方法估計各帖信號的基頻值，具體為：
[0027] A、對第i帖信號xi(n)進(jìn)行中心削波處理：
[002引
[0029] 其中，yi(n)是中屯、削波后的信號，Cl是削波口限；
[0030] B、對yi(n)進(jìn)行Ξ電平量化處理：
[0031]
[0032] C、計算yi(n)與y'i(n)的互相關(guān)值：
[0033]
[0034] 其中，k取整數(shù)，R(0)對應(yīng)于短時能量；
[0035] D、計算R化)的最大值Rmax，其中k的取值范圍為
，kmax表示 在R化)取得最大值Rmax時所對應(yīng)的k值；
[0036] E、如果Rmax<0.3R(0)或者
或者R化）的均值mean(R化））大于 0.5Rmax，則第i帖信號的基頻值f ( i )等于0，否則：
[0037] 步驟A中，所述削波口限Cl取值為xi(n)的最大幅度的0.68倍。
[0038] 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果：
[0039] 1、通過辨識兒童哭叫聲自動觸發(fā)報警，自動化程度高、使用方便:本實用新型的可 穿戴兒童安全監(jiān)護(hù)器能24小時監(jiān)控兒童是否哭叫，并在兒童哭叫時自動將報警信息發(fā)送給 監(jiān)護(hù)人(或110報警平臺），能有效彌補(bǔ)人工按鍵觸發(fā)報警的缺點，W及人力看管存在疏忽的 不足。
[0040] 2、自動將兒童所在位置信息及現(xiàn)場聲音實時傳送給監(jiān)護(hù)人:為實時了解兒童人身 安全狀況及采取有效施救措施提供了保障。
[0041] 3、成本低:整套設(shè)備是可穿戴的，體積小重量輕，能代替一部分人力勞動，降低人 力