專利名稱：一種用于移動便攜式設(shè)備的聲信號處理系統(tǒng)及其處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信號處理方法及系統(tǒng)，具體地是涉及一種用于移動便攜式設(shè)備的聲信號處理系統(tǒng)及其處理方法。
背景技術(shù)：
聲音尤其是噪聲影響著人們的正常生活、工作和學(xué)習(xí)。人們在噪聲環(huán)境下，心情煩燥、注意力分散、易疲勞、反應(yīng)遲鈍，從而導(dǎo)致工作、學(xué)習(xí)效率降低，影響工作進(jìn)度，降低工作質(zhì)量，還容易出差錯和引起事故；噪音干擾人們睡眠，危害人們身心健康，降低人們的生活質(zhì)量。噪聲不僅損害人的聽覺，引起聽力下降和噪聲性耳聾，而且對神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、消化系統(tǒng)以及視覺、智力等都有不同程度的影響。長期暴露在高噪聲環(huán)境中，聽覺器官不斷受到噪聲的刺激，久而久之，聽覺器官疲憊不堪，就會發(fā)生器質(zhì)性病變。國外研究表明，噪聲引起的耳蝸毛細(xì)胞損失可以導(dǎo)致聽覺神經(jīng)纖維的變性、螺旋神經(jīng)節(jié)變性可以導(dǎo)致耳蝸神經(jīng)核體積的減小，細(xì)胞凋亡及細(xì)胞核減?。?同時噪聲刺激可引起內(nèi)毛細(xì)胞、聽神經(jīng)以及內(nèi)毛細(xì)胞與聽神經(jīng)形成的突觸水腫、變性甚至壞死；國內(nèi)也有研究表明，噪聲暴露不僅引起外毛細(xì)胞的損傷，還可以引起內(nèi)毛細(xì)胞及傳入神經(jīng)纖維的損傷；耳蝸外毛細(xì)胞和內(nèi)毛細(xì)胞的損傷或丟失，會造成暫時性或永久性的聽覺閡移。面對如此現(xiàn)狀，一種現(xiàn)實的辦法是時刻了解周圍環(huán)境的噪聲情況，選擇安靜適宜的地方生活同時也是保護自己的聽力和身體，這就需要能實時知道自己所處環(huán)境及周圍更大區(qū)域的噪聲情況，這也就是本發(fā)明的初衷?，F(xiàn)有測量環(huán)境噪聲的方法和設(shè)備主要集中為專業(yè)化的聲級計，具體而言，一方面近幾年技術(shù)的發(fā)展使聲級計結(jié)構(gòu)已經(jīng)從模擬式邁向數(shù)字式，測量動態(tài)范圍更大，測量更加精確，但是由于是專業(yè)化設(shè)備，價格昂貴，維護困難，不適合大規(guī)模使用，更難做到人人一部。另一方面目前的移動便攜式設(shè)備已具備了較為準(zhǔn)確的測量聲信號各項指標(biāo)的硬件基礎(chǔ)且隨著技術(shù)的方法該硬件平臺可以更好的滿足不同聲信號測量的需求。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種用于移動便攜式設(shè)備的聲信號處理系統(tǒng)及其處理方法，可以精確地檢測終端用戶所處環(huán)境的聲信號情況。本發(fā)明要解決的就是如何充分利用現(xiàn)有移動便攜式設(shè)備的軟硬件平臺，實現(xiàn)終端和服務(wù)器端兩地計算方式，獲得所需聲音原始信號，并經(jīng)過合理簡化的計算快速得到本地和更大區(qū)域聲信號的各項參數(shù)指標(biāo)。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于移動便攜式設(shè)備的聲信號處理系統(tǒng)， 包括終端處理子系統(tǒng)和服務(wù)器端處理子系統(tǒng)，終端處理子系統(tǒng)包括聲信號采集模塊、預(yù)處理模塊、終端信號處理模塊、終端顯示模塊、終端數(shù)據(jù)儲存模塊、終端數(shù)據(jù)融合/解算模塊、終端信息模塊、通訊模塊和終端校準(zhǔn)模塊，其中，聲信號采集模塊的輸出端與預(yù)處理模塊的輸入端相連，預(yù)處理模塊的輸出端與終端數(shù)據(jù)儲存模塊和終端信號處理模塊的輸入端相連，終端信號處理模塊的輸出端與終端數(shù)據(jù)儲存模塊、終端顯示模塊、終端數(shù)據(jù)融合/解算模塊的輸入端相連，終端數(shù)據(jù)融合/解算模塊的輸出端與通訊模塊的輸入端相連，終端信息模塊的輸出端與終端數(shù)據(jù)融合/解算模塊的輸入端相連，終端校準(zhǔn)模塊的輸出端與預(yù)處理模塊的輸入端相連；服務(wù)器端處理子系統(tǒng)包括服務(wù)器端數(shù)據(jù)融合/解算模塊、服務(wù)器端信號處理模塊、服務(wù)器端顯示模塊、服務(wù)器端校準(zhǔn)模塊、地理信息系統(tǒng)模塊和服務(wù)器端數(shù)據(jù)儲存模塊， 其中，服務(wù)器端數(shù)據(jù)融合/解算模塊、服務(wù)器端校準(zhǔn)模塊和地理信息系統(tǒng)模塊的輸出端分別與服務(wù)器端信號處理模塊的輸入端相連，服務(wù)器端信號處理模塊的輸出端與服務(wù)器端數(shù)據(jù)融合/解算模塊、服務(wù)器端顯示模塊和服務(wù)器端數(shù)據(jù)儲存模塊的輸入端分別相連；其中，終端子系統(tǒng)的通訊模塊與服務(wù)器端處理子系統(tǒng)的服務(wù)器端數(shù)據(jù)融合/解算模塊相連接。所述終端信號處理模塊包括時間計權(quán)模塊、特殊計權(quán)模塊、頻率計權(quán)模塊、能量計算模塊和倍頻程分析模塊，時間計權(quán)模塊、特殊計權(quán)模塊、頻率計權(quán)模塊和能量計算模塊依次串聯(lián)后與倍頻程分析模塊并聯(lián)。所述服務(wù)器端信號處理模塊包括串聯(lián)而成的聲壓預(yù)測模塊、特殊數(shù)據(jù)處理&預(yù)警模塊和數(shù)據(jù)壓縮模塊。所述移動便攜式設(shè)備包括手機、便攜式個人電腦、平板電腦、個人數(shù)字助理，音樂和視頻播放器。本發(fā)明還提供了一種用于移動便攜式設(shè)備的聲信號處理方法，包括以下步驟Si.由終端處理子系統(tǒng)從終端用戶的環(huán)境聲信號中提取終端用戶的本地聲特性指標(biāo)，并上傳給服務(wù)器端處理子系統(tǒng)；S2.由服務(wù)器端處理子系統(tǒng)獲取區(qū)域聲特性指標(biāo)，結(jié)合接收的本地聲特性指標(biāo)計算出關(guān)于終端用戶的終端聲特性指標(biāo)，根據(jù)終端聲特性指標(biāo)繪制出關(guān)于終端用戶的噪聲空間分布圖。所述步驟Sl中，終端處理子系統(tǒng)是利用移動便攜式設(shè)備軟硬件平臺完成對終端用戶本地聲信號的采集、分析和儲存工作，同時在用戶授權(quán)允許和通訊條件允許下將部分?jǐn)?shù)據(jù)上傳至服務(wù)器端為獲得更大范圍的聲信號特性提供數(shù)據(jù)分享并可接受服務(wù)器端運算得到的更大區(qū)域聲性能特性數(shù)據(jù)，包括以下步驟在聲信號采集模塊中利用移動便攜式設(shè)備的麥克風(fēng)硬件和相應(yīng)的驅(qū)動程序完成對終端周圍聲音信號的采集工作；在預(yù)處理模塊中，根據(jù)各種移動便攜式設(shè)備中使用麥克風(fēng)的型號不同，依據(jù)麥克風(fēng)的靈敏度和頻率特性對采集到的聲音信號進(jìn)行補償和修正，形成預(yù)處理聲信號并傳送給終端信號處理模塊進(jìn)行運算；根據(jù)用戶控制信號對采集的原始聲信號進(jìn)行壓縮，并將壓縮后聲信號傳送給終端數(shù)據(jù)儲存模塊進(jìn)行儲存；根據(jù)終端校準(zhǔn)模塊給出的校準(zhǔn)信號對終端處理子系統(tǒng)設(shè)定校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；在終端信號處理模塊作用中對輸入的預(yù)處理聲信號根據(jù)用戶控制信號進(jìn)行運算得出本地聲特性指標(biāo)，通過終端數(shù)據(jù)儲存模塊進(jìn)行保存、通過終端顯示模塊將結(jié)果顯示或
6者發(fā)送給終端數(shù)據(jù)融合/解算模塊做進(jìn)一步數(shù)據(jù)處理；在終端顯示模塊中利用移動便攜式設(shè)備中的顯示屏顯示本地聲特性指標(biāo)；在終端數(shù)據(jù)儲存模塊中利用移動便攜式設(shè)備中的儲存介質(zhì)，根據(jù)用戶儲存控制信號選擇對壓縮后聲信號和聲特性處理結(jié)果進(jìn)行保存；在終端數(shù)據(jù)融合/解算模塊中在終端用戶授權(quán)允許和通訊條件允許下，完成對上傳本地的本地聲特性指標(biāo)和終端位置和時間信息的融合和打包，同時對來自與服務(wù)器端的回傳數(shù)據(jù)進(jìn)行解算并將終端周圍更大區(qū)域的終端聲特性指標(biāo)傳送給終端顯示模塊進(jìn)行顯示；在終端信息模塊中在終端用戶授權(quán)允許和通訊條件允許下，利用移動便攜式設(shè)備現(xiàn)有的硬件資源，將此時終端的位置信號和時間信息傳送給終端數(shù)據(jù)融合/解算模塊；在通訊模塊中在終端用戶授權(quán)允許和通訊條件允許下，完成終端數(shù)據(jù)和服務(wù)器端數(shù)據(jù)的雙向傳遞工作；由終端校準(zhǔn)模塊根據(jù)校準(zhǔn)信號對終端處理子系統(tǒng)進(jìn)行聲測量校準(zhǔn)，使其可以更加準(zhǔn)確的對聲音進(jìn)行測量。所述步驟Sl還包括在終端信號處理模塊的倍頻程分析模塊中根據(jù)預(yù)處理聲信號進(jìn)行倍頻程運算，并將處理結(jié)果作為運算本地聲特性指標(biāo)進(jìn)行輸出，其中倍頻程分析模塊用于實現(xiàn)1、1/3、1/6、1/12、1Λ4、1/48、1/96倍頻程及FFT頻譜分析，時間計權(quán)模塊、頻率計權(quán)模塊和能量計算模塊參照 IEC61672-ianternational Electrotechnical Commission 61672-1，國際電工委員會第61672-1號標(biāo)準(zhǔn))執(zhí)行得到的聲特性離散數(shù)據(jù)結(jié)果，并加入到本地聲特性指標(biāo)中進(jìn)行輸出，特殊計權(quán)模塊用于根據(jù)用戶特殊需要而對本地聲特性指標(biāo)進(jìn)行補償。所述步驟S2中，服務(wù)器端處理子系統(tǒng)解包來自各個位于不同位置終端上傳的信息，在這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，融合地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行更準(zhǔn)確的聲性能預(yù)測，從而構(gòu)建成一張更全面、更大區(qū)域的聲性能分布圖用于顯示、儲存和回傳終端用戶，包括以下步驟在服務(wù)器端數(shù)據(jù)融合/解算模塊中完成對各個終端用戶上傳數(shù)據(jù)的解包任務(wù)和服務(wù)器端最終計算結(jié)果的打包壓縮任務(wù)；在服務(wù)器端信號處理模塊中根據(jù)各個離散終端提供的聲信息，結(jié)合服務(wù)器端校準(zhǔn)模塊和地理信息系統(tǒng)模塊，完成對各個終端用戶所在更大區(qū)域的聲特性融合與預(yù)測，并回傳給服務(wù)器端數(shù)據(jù)融合/解算模塊；在服務(wù)器端顯示模塊結(jié)合區(qū)域聲特性指標(biāo)和地理特性信息進(jìn)行顯示；在服務(wù)器端校準(zhǔn)模塊中利用現(xiàn)有社會公共資源，包括標(biāo)準(zhǔn)噪聲檢測站等為整個測量系統(tǒng)提供可靠而準(zhǔn)確的分布聲信息，該模塊依靠精密專業(yè)的聲采集和分析系統(tǒng)，對周圍聲信號進(jìn)行準(zhǔn)確的測量并將此數(shù)據(jù)回傳至服務(wù)器端信號處理模塊以供其在這些精確測試系統(tǒng)所在位置處校準(zhǔn)聲信號數(shù)據(jù)使整個預(yù)測更加準(zhǔn)確；在地理信息系統(tǒng)模塊中提供地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)，使其可以根據(jù)不同的地形地貌和地上建筑物更加準(zhǔn)確的預(yù)測聲壓；在服務(wù)器端數(shù)據(jù)儲存模塊中完成服務(wù)器端區(qū)域聲信號特性壓縮數(shù)據(jù)G4)的保存。所述步驟S2還包括服務(wù)器端信號處理模塊中的聲壓預(yù)測模塊完成更大區(qū)域的聲場特性融合與預(yù)測的工作，特殊數(shù)據(jù)處理&預(yù)警模塊可根據(jù)計算得到的區(qū)域聲性能結(jié)果根據(jù)之前設(shè)定的門限預(yù)警高聲壓區(qū)域，起到實時監(jiān)測和預(yù)警各類災(zāi)害的作用，同時可以根據(jù)用戶提供的猝發(fā)高聲壓信號數(shù)據(jù)及地點時間信息定位出具體發(fā)生高聲壓所在區(qū)域，完成對社會事件和監(jiān)控和預(yù)警，并將這些處理數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)壓縮模塊打包壓縮成服務(wù)器端區(qū)域聲信號特性壓縮數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)器端數(shù)據(jù)存儲模塊進(jìn)行保存，同時就將包括完整信息的服務(wù)器端區(qū)域聲信號特性數(shù)據(jù)直接發(fā)送給服務(wù)器端顯示模塊進(jìn)行顯示，并將終端用戶關(guān)注的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)鏈回傳給終端用戶。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的的有益效果是1、本發(fā)明能夠利用現(xiàn)有移動便攜式設(shè)備的軟硬件系統(tǒng)平臺實現(xiàn)多種聲分析功能的測試系統(tǒng)。在采集到用戶所處環(huán)境的聲信號后，采用本發(fā)明的方法可以分析得到聲壓級、 聲暴露級和頻譜特性等結(jié)果，利用通訊功能將本地數(shù)據(jù)傳送給服務(wù)器后，在融合各個用戶傳送數(shù)據(jù)和位置及時間信息后，服務(wù)器可以預(yù)測出用戶所在周圍更大區(qū)域的聲分布情況， 并將這些信息回傳給用戶。這樣就可以使用用戶不僅可以知道當(dāng)前位置的聲情況還可以清楚知道周圍更大區(qū)域聲情況，為保護自己聽力和身體提供可能的選擇。2、充分利用現(xiàn)有移動便攜式設(shè)備的軟硬件平臺，測試系統(tǒng)搭建方便，成本低，使用戶可以時刻了解自己平常生活中的聲音情況。3、由于可以充分利用現(xiàn)有移動便攜式設(shè)備，通過終端-服務(wù)器端(C/S)模式，可以充分利用所有資源監(jiān)測環(huán)境聲音情況，降低整體測量更大區(qū)域聲情況的成本，更準(zhǔn)確的實現(xiàn)檢測更大區(qū)域的聲情況。4、特有靈活的用戶授權(quán)模式可以使授權(quán)上傳數(shù)據(jù)的終端用戶獲得所在更大區(qū)域聲音情況信息，而更加注重個人隱私的終端用戶也可以在較大實用性范圍內(nèi)獲得自己周圍聲特性信息。


圖1為本發(fā)明所述用于移動便攜式設(shè)備的聲信號處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為本發(fā)明所述用于移動便攜式設(shè)備的聲信號處理系統(tǒng)的終端信號處理模塊的結(jié)構(gòu)原理圖；圖3為本發(fā)明所述用于移動便攜式設(shè)備的聲信號處理系統(tǒng)的服務(wù)器端信號處理模塊的結(jié)構(gòu)原理圖；圖4為本發(fā)明所述用于移動便攜式設(shè)備的聲信號處理系統(tǒng)的服務(wù)器端顯示的結(jié)果示意圖。
具體實施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的器件或具有相同或類似功能的器件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。按照圖1組建本發(fā)明的用于移動便攜式設(shè)備的聲信號處理系統(tǒng)，該處理系統(tǒng)包括終端處理子系統(tǒng)1和服務(wù)器端處理子系統(tǒng)2。終端處理子系統(tǒng)1包括聲信號采集模塊3、預(yù)處理模塊4、終端信號處理模塊5、終端顯示模塊6、終端數(shù)據(jù)儲存模塊7、終端數(shù)據(jù)融合/解算模塊8、終端信息模塊9、通訊模塊 10和終端校準(zhǔn)模塊11，其中，聲信號采集模塊3的輸出端與預(yù)處理模塊4的輸入端相連，預(yù)處理模塊4的輸出端與終端數(shù)據(jù)儲存模塊7和終端信號處理模塊5的輸入端相連，終端信號處理模塊5的輸出端與終端數(shù)據(jù)儲存模塊7、終端顯示模塊6、終端數(shù)據(jù)融合/解算模塊8 的輸入端相連，終端數(shù)據(jù)融合/解算模塊8的輸出端與通訊模塊10的輸入端相連，終端信息模塊9的輸出端與終端數(shù)據(jù)融合/解算模塊8的輸入端相連，終端校準(zhǔn)模塊11的輸出端與預(yù)處理模塊4的輸入端相連；服務(wù)器端處理子系統(tǒng)2包括服務(wù)器端數(shù)據(jù)融合/解算模塊12、服務(wù)器端信號處理模塊13、服務(wù)器端顯示模塊14、服務(wù)器端校準(zhǔn)模塊15、地理信息系統(tǒng)模塊16和服務(wù)器端數(shù)據(jù)儲存模塊17，其中，服務(wù)器端數(shù)據(jù)融合/解算模塊12、服務(wù)器端校準(zhǔn)模塊15和地理信息系統(tǒng)模塊16的輸出端分別與服務(wù)器端信號處理模塊13的輸入端相連，服務(wù)器端信號處理模塊13的輸出端與服務(wù)器端數(shù)據(jù)融合/解算模塊12、服務(wù)器端顯示模塊14和服務(wù)器端數(shù)據(jù)儲存模塊17的輸入端分別相連；其中，終端子系統(tǒng)1的通訊模塊10與服務(wù)器端處理子系統(tǒng)2的服務(wù)器端數(shù)據(jù)融合 /解算模塊12相連接。從圖2可以看出，終端信號處理模塊5包括時間計權(quán)模塊18、特殊計權(quán)模塊19、 頻率計權(quán)模塊20、能量計算模塊21和倍頻程分析模塊22，時間計權(quán)模塊18、特殊計權(quán)模塊 19、頻率計權(quán)模塊20和能量計算模塊21依次串聯(lián)后與倍頻程分析模塊22并聯(lián)。從圖3可以看出，服務(wù)器端信號處理模塊13包括串聯(lián)而成的聲壓預(yù)測模塊23、特殊數(shù)據(jù)處理&預(yù)警模塊M和數(shù)據(jù)壓縮模塊25。移動便攜式設(shè)備至少應(yīng)具有麥克風(fēng)、計算單元和顯示單元，不具備通訊功能的只能實現(xiàn)終端處理子系統(tǒng)1的功能，而具有通訊功能的可實現(xiàn)本發(fā)明的全部功能。這里提到的移動便攜式設(shè)備可以包括但不限于手機、便攜式個人電腦、平板電腦、個人數(shù)字助理，音樂和視頻播放器等。本發(fā)明還提供了一種用于移動便攜式設(shè)備的聲信號處理方法，包括以下步驟Si.由終端處理子系統(tǒng)1從終端用戶的環(huán)境聲信號中提取終端用戶的本地聲特性指標(biāo)，并上傳給服務(wù)器端處理子系統(tǒng)2 ；S2.由服務(wù)器端處理子系統(tǒng)2獲取區(qū)域聲特性指標(biāo)，結(jié)合接收的本地聲特性指標(biāo)計算出關(guān)于終端用戶的終端聲特性指標(biāo)，根據(jù)終端聲特性指標(biāo)繪制出關(guān)于終端用戶的噪聲空間分布圖。步驟Sl中，終端處理子系統(tǒng)1利用移動便攜式設(shè)備軟硬件平臺完成對終端用戶本地聲信號的采集、分析和儲存工作，同時在用戶授權(quán)允許和通訊條件允許下將部分?jǐn)?shù)據(jù)上傳至服務(wù)器端為獲得更大范圍的聲信號特性提供數(shù)據(jù)分享并可接受服務(wù)器端運算得到的更大區(qū)域聲性能特性數(shù)據(jù)。聲信號采集模塊3利用移動便攜式設(shè)備的麥克風(fēng)硬件和相應(yīng)的驅(qū)動程序完成對終端周圍聲音信號的采集工作。考慮目前移動便攜式設(shè)備中使用的麥克風(fēng)型號不同以及使用麥克風(fēng)陣列，可由控制信號選擇工作麥克風(fēng)采集聲信號，從而將采集到的聲音信號傳送至預(yù)處理模塊4。預(yù)處理模塊4完成以下三個工作一、根據(jù)各種移動便攜式設(shè)備中使用麥克風(fēng)的型號不同，依據(jù)麥克風(fēng)的靈敏度和頻率特性對采集到的聲音信號進(jìn)行補償和修正，形成預(yù)處理聲信號并傳送給終端信號處理模塊5進(jìn)行運算；二、根據(jù)用戶控制信號對采集的原始聲信號進(jìn)行壓縮，并將壓縮后聲信號傳送給終端數(shù)據(jù)儲存模塊7進(jìn)行儲存；三、根據(jù)終端校準(zhǔn)模塊給出的校準(zhǔn)信號對終端處理子系統(tǒng)1設(shè)定校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。終端信號處理模塊5作用是對輸入的預(yù)處理聲信號根據(jù)用戶控制信號進(jìn)行所需的各種運算得出本地聲特性指標(biāo)，這些運算結(jié)果可通過終端數(shù)據(jù)儲存模塊進(jìn)行保存，通過終端顯示模塊6將結(jié)果顯示，也可發(fā)送給終端數(shù)據(jù)融合/解算模塊8做進(jìn)一步數(shù)據(jù)處理。終端信號處理模塊5的具體描述如圖2所示，包括以下處理模塊倍頻程分析模塊22根據(jù)預(yù)處理聲信號進(jìn)行倍頻程運算，并將處理結(jié)果作為運算本地聲特性指標(biāo)的一部分進(jìn)行輸出，其中倍頻程分析模塊22的分析過程和方法可參照IECU60 1995標(biāo)準(zhǔn) (International Electrotechnical Commission 1260，國際電工委員會第 U60 號標(biāo)準(zhǔn) 1995年)執(zhí)行，但并不限制于此標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)1、1/3、1/6、1/12、l/M、1/48、1/96倍頻程及FFT 頻譜分析。時間計權(quán)模塊18、頻率計權(quán)模塊20和能量計算模塊21參照IEC61672-1 (Inter nationalElectrotechnical Commission 61672-1，國際電工委員會第 61672-1 號標(biāo)準(zhǔn))執(zhí)行，但并不限制于此標(biāo)準(zhǔn)，得到的離散數(shù)據(jù)結(jié)果49中包括瞬時聲壓級Lp、連續(xù)等效聲壓級 Lrai、聲暴露級Lse、最大聲壓級Lmax、最小聲壓級Lmin等，也將作為運算本地聲特性指標(biāo)的另一部分進(jìn)行輸出。例如在計算T時間A計權(quán)連續(xù)等效聲壓級時，采用如下公式進(jìn)行計算
權(quán)利要求
1.一種用于移動便攜式設(shè)備的聲信號處理系統(tǒng)，其特征在于包括終端處理子系統(tǒng)和服務(wù)器端處理子系統(tǒng)，所述終端處理子系統(tǒng)包括聲信號采集模塊、預(yù)處理模塊、終端信號處理模塊、終端顯示模塊、終端數(shù)據(jù)儲存模塊、終端數(shù)據(jù)融合/解算模塊、終端信息模塊、通訊模塊和終端校準(zhǔn)模塊，其中，所述聲信號采集模塊的輸出端與所述預(yù)處理模塊的輸入端相連，所述預(yù)處理模塊的輸出端與所述終端數(shù)據(jù)儲存模塊和所述終端信號處理模塊的輸入端相連，所述終端信號處理模塊的輸出端與所述終端數(shù)據(jù)儲存模塊、所述終端顯示模塊、所述終端數(shù)據(jù)融合/ 解算模塊的輸入端相連，所述終端數(shù)據(jù)融合/解算模塊的輸出端與所述通訊模塊的輸入端相連，所述終端信息模塊的輸出端與所述終端數(shù)據(jù)融合/解算模塊的輸入端相連，所述終端校準(zhǔn)模塊的輸出端與所述預(yù)處理模塊的輸入端相連；所述服務(wù)器端處理子系統(tǒng)包括服務(wù)器端數(shù)據(jù)融合/解算模塊、服務(wù)器端信號處理模塊、服務(wù)器端顯示模塊、服務(wù)器端校準(zhǔn)模塊、地理信息系統(tǒng)模塊和服務(wù)器端數(shù)據(jù)儲存模塊， 其中，所述服務(wù)器端數(shù)據(jù)融合/解算模塊、所述服務(wù)器端校準(zhǔn)模塊和所述地理信息系統(tǒng)模塊的輸出端分別與所述服務(wù)器端信號處理模塊的輸入端相連，所述服務(wù)器端信號處理模塊的輸出端與所述服務(wù)器端數(shù)據(jù)融合/解算模塊、所述服務(wù)器端顯示模塊和所述服務(wù)器端數(shù)據(jù)儲存模塊的輸入端分別相連；其中，所述終端子系統(tǒng)的所述通訊模塊與所述服務(wù)器端處理子系統(tǒng)的所述服務(wù)器端數(shù)據(jù)融合/解算模塊相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于移動便攜式設(shè)備的聲信號處理系統(tǒng)，其特征在于所述終端信號處理模塊包括時間計權(quán)模塊、特殊計權(quán)模塊、頻率計權(quán)模塊、能量計算模塊和倍頻程分析模塊，所述時間計權(quán)模塊、特殊計權(quán)模塊、頻率計權(quán)模塊和能量計算模塊依次串聯(lián)后與所述倍頻程分析模塊并聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于移動便攜式設(shè)備的聲信號處理系統(tǒng)，其特征在于所述服務(wù)器端信號處理模塊包括串聯(lián)而成的聲壓預(yù)測模塊、特殊數(shù)據(jù)處理&預(yù)警模塊和數(shù)據(jù)壓縮模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于移動便攜式設(shè)備的聲信號處理系統(tǒng)，其特征在于移動便攜式設(shè)備包括手機、便攜式個人電腦、平板電腦、個人數(shù)字助理，音樂和視頻播放器。
5.權(quán)利要求1所述的用于移動便攜式設(shè)備的聲信號處理系統(tǒng)的處理方法，其特征在于，包括以下步驟51.由終端處理子系統(tǒng)從終端用戶的環(huán)境聲信號中提取終端用戶的本地聲特性指標(biāo)， 并上傳給服務(wù)器端處理子系統(tǒng)；52.由所述服務(wù)器端處理子系統(tǒng)獲取區(qū)域聲特性指標(biāo)，結(jié)合接收的所述本地聲特性指標(biāo)計算出關(guān)于所述終端用戶的終端聲特性指標(biāo)，根據(jù)所述終端聲特性指標(biāo)繪制出關(guān)于所述終端用戶的噪聲空間分布圖。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于移動便攜式設(shè)備的聲信號處理系統(tǒng)的處理方法，其特征在于所述步驟Sl中，所述終端處理子系統(tǒng)是利用移動便攜式設(shè)備軟硬件平臺完成對終端用戶本地聲信號的采集、分析和儲存工作，同時在用戶授權(quán)允許和通訊條件允許下將部分?jǐn)?shù)據(jù)上傳至服務(wù)器端為獲得更大范圍的聲信號特性提供數(shù)據(jù)分享并可接受服務(wù)器端運算得到的更大區(qū)域聲性能特性數(shù)據(jù)，包括以下步驟在聲信號采集模塊中利用移動便攜式設(shè)備的麥克風(fēng)硬件和相應(yīng)的驅(qū)動程序完成對終端周圍聲音信號的采集工作；在預(yù)處理模塊中，根據(jù)各種移動便攜式設(shè)備中使用麥克風(fēng)的型號不同，依據(jù)麥克風(fēng)的靈敏度和頻率特性對采集到的聲音信號進(jìn)行補償和修正，形成預(yù)處理聲信號并傳送給終端信號處理模塊進(jìn)行運算；根據(jù)用戶控制信號對采集的原始聲信號進(jìn)行壓縮，并將壓縮后聲信號傳送給終端數(shù)據(jù)儲存模塊進(jìn)行儲存；根據(jù)終端校準(zhǔn)模塊給出的校準(zhǔn)信號對終端處理子系統(tǒng)設(shè)定校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；在終端信號處理模塊作用中對輸入的預(yù)處理聲信號根據(jù)用戶控制信號進(jìn)行運算得出本地聲特性指標(biāo)，通過終端數(shù)據(jù)儲存模塊進(jìn)行保存、通過終端顯示模塊將結(jié)果顯示或者發(fā)送給終端數(shù)據(jù)融合/解算模塊做進(jìn)一步數(shù)據(jù)處理；在終端顯示模塊中利用移動便攜式設(shè)備中的顯示屏顯示本地聲特性指標(biāo)； 在終端數(shù)據(jù)儲存模塊中利用移動便攜式設(shè)備中的儲存介質(zhì)，根據(jù)用戶儲存控制信號選擇對壓縮后聲信號和聲特性處理結(jié)果進(jìn)行保存；在終端數(shù)據(jù)融合/解算模塊中在終端用戶授權(quán)允許和通訊條件允許下，完成對上傳本地的本地聲特性指標(biāo)和終端位置和時間信息的融合和打包，同時對來自與服務(wù)器端的回傳數(shù)據(jù)進(jìn)行解算并將終端周圍更大區(qū)域的終端聲特性指標(biāo)傳送給所述終端顯示模塊進(jìn)行顯示；在終端信息模塊中在終端用戶授權(quán)允許和通訊條件允許下，利用移動便攜式設(shè)備現(xiàn)有的硬件資源，將此時終端的位置信號和時間信息傳送給終端數(shù)據(jù)融合/解算模塊；在通訊模塊中在終端用戶授權(quán)允許和通訊條件允許下，完成終端數(shù)據(jù)和服務(wù)器端數(shù)據(jù)的雙向傳遞工作；由終端校準(zhǔn)模塊根據(jù)校準(zhǔn)信號對終端處理子系統(tǒng)進(jìn)行聲測量校準(zhǔn)，使其可以更加準(zhǔn)確的對聲音進(jìn)行測量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于移動便攜式設(shè)備的聲信號處理系統(tǒng)的處理方法，其特征在于所述步驟Sl還包括在所述終端信號處理模塊的倍頻程分析模塊中根據(jù)預(yù)處理聲信號進(jìn)行倍頻程運算，并將處理結(jié)果作為運算本地聲特性指標(biāo)進(jìn)行輸出，其中倍頻程分析模塊用于實現(xiàn)1、1/3、1/6、1/12、1/24、1/48、1/96倍頻程及FFT頻譜分析，時間計權(quán)模土夬、頻率計權(quán)模塊和能量計算模塊參照IEC61672-ianternational Electrotechnical Commission 61672-1，國際電工委員會第61672-1號標(biāo)準(zhǔn))執(zhí)行得到的聲特性離散數(shù)據(jù)結(jié)果，并加入到所述本地聲特性指標(biāo)中進(jìn)行輸出，特殊計權(quán)模塊用于根據(jù)用戶特殊需要而對所述本地聲特性指標(biāo)進(jìn)行補償。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于移動便攜式設(shè)備的聲信號處理系統(tǒng)的處理方法，其特征在于所述步驟S2中，所述服務(wù)器端處理子系統(tǒng)解包來自各個位于不同位置終端上傳的信息，包括以下步驟在服務(wù)器端數(shù)據(jù)融合/解算模塊中完成對各個終端用戶上傳數(shù)據(jù)的解包任務(wù)和服務(wù)器端最終計算結(jié)果的打包壓縮任務(wù)；在服務(wù)器數(shù)端信號處理模塊中根據(jù)各個離散終端提供的聲信息，結(jié)合服務(wù)器端校準(zhǔn)模塊和地理信息系統(tǒng)模塊，完成對各個終端用戶所在更大區(qū)域的聲特性融合與預(yù)測，并回傳給服務(wù)器端數(shù)據(jù)融合/解算模塊；在服務(wù)器端顯示模塊結(jié)合區(qū)域聲特性指標(biāo)和地理特性信息進(jìn)行顯示； 在服務(wù)器端校準(zhǔn)模塊中利用現(xiàn)有社會公共資源，包括標(biāo)準(zhǔn)噪聲檢測站，為整個測量系統(tǒng)提供可靠而準(zhǔn)確的分布聲信息，該模塊依靠精密專業(yè)的聲采集和分析系統(tǒng)，對周圍聲信號進(jìn)行準(zhǔn)確的測量并將此數(shù)據(jù)回傳至服務(wù)器端信號處理模塊以供其在這些精確測試系統(tǒng)所在位置處校準(zhǔn)聲信號數(shù)據(jù)使整個預(yù)測更加準(zhǔn)確；在地理信息系統(tǒng)模塊中提供地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)，使其可以根據(jù)不同的地形地貌和地上建筑物更加準(zhǔn)確的預(yù)測聲壓；在服務(wù)器端數(shù)據(jù)儲存模塊中完成服務(wù)器端區(qū)域聲信號特性壓縮數(shù)據(jù)的保存。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于移動便攜式設(shè)備的聲信號處理系統(tǒng)的處理方法，其特征在于所述步驟S2還包括所述服務(wù)器端信號處理模塊中的聲壓預(yù)測模塊完成所述更大區(qū)域的聲場特性融合與預(yù)測的工作，特殊數(shù)據(jù)處理和預(yù)警模塊可根據(jù)計算得到的區(qū)域聲性能結(jié)果根據(jù)之前設(shè)定的門限預(yù)警高聲壓區(qū)域，起到實時監(jiān)測和預(yù)警各類災(zāi)害的作用，同時可以根據(jù)用戶提供的猝發(fā)高聲壓信號數(shù)據(jù)及地點時間信息定位出具體發(fā)生高聲壓所在區(qū)域， 完成對社會事件和監(jiān)控和預(yù)警，并將這些處理數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)壓縮模塊打包壓縮成服務(wù)器端區(qū)域聲信號特性壓縮數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)器端數(shù)據(jù)存儲模塊進(jìn)行保存，同時就將包括完整信息的服務(wù)器端區(qū)域聲信號特性數(shù)據(jù)直接發(fā)送給服務(wù)器端顯示模塊進(jìn)行顯示，并將終端用戶關(guān)注的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)鏈回傳給終端用戶。
全文摘要
一種用于移動便攜式設(shè)備的聲信號處理系統(tǒng)及其處理方法，利用現(xiàn)有移動便攜式設(shè)備上具有的麥克風(fēng)采集當(dāng)前移動設(shè)備周圍聲音信號和運算單元計算此時環(huán)境的多項聲特性指標(biāo)，通過顯示屏將各種分析結(jié)果和圖形顯示，并針對分析結(jié)果給出用戶建議。如果移動便攜式設(shè)備具有通訊網(wǎng)絡(luò)，則本發(fā)明還能夠?qū)⒎治鼋Y(jié)果和此時移動設(shè)備所處的方位傳送給服務(wù)器，后者可以利用各個用戶回傳的數(shù)據(jù)結(jié)合地理信息系統(tǒng)預(yù)測并繪制出更大區(qū)域內(nèi)的聲分布圖，并可以將匯總結(jié)果回傳給各個用戶供其使用，為大區(qū)域噪聲實時監(jiān)測、分析和預(yù)警。
文檔編號H04M1/725GK102158470SQ20111003268
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月30日
發(fā)明者楊益, 韋峻峰 申請人:韋峻峰