本發(fā)明涉及擴音系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種基于定位信標(biāo)的智能擴音器。

背景技術(shù)：

1、擴音器是一種用于放大聲音的電子設(shè)備，可以使聲音傳播得更遠。?它通常用于教學(xué)、導(dǎo)游、娛樂等場合，幫助人們更清晰地聽到聲音?。

2、現(xiàn)有的擴音器通常會被使用者固定于使用頻率較高的地方，都不便于移動，無法滿足用戶在某些場景下的需求。例如，風(fēng)景旅游景點、公園、博物館、展覽館、參觀場所等設(shè)置有電子導(dǎo)覽器，它為個體游客提供了導(dǎo)游/講解服，固定設(shè)置的電子導(dǎo)覽器不具有跟隨功能，無法帶給游客便捷性、趣味性、文化性的體驗。又例如，用戶通過藍牙連接擴音器播放音樂，但是用戶可能會因為某些原因需要在房間內(nèi)走動，當(dāng)與擴音器藍牙連接的移動終端距離擴音器較遠時藍牙連接信號變?nèi)?，甚至斷開連接，影響人們聽音樂的體驗效果。

3、因此，需要提供一種基于定位信標(biāo)的智能擴音器，用于基于定位信標(biāo)，實現(xiàn)擴音器的智能跟隨，提高用戶體驗。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于定位信標(biāo)的智能擴音器，包括：跟隨定位模塊，包括設(shè)置在被跟隨物上的定位信標(biāo)、設(shè)置在擴音器上的主基站和多個從基站以及定位分析單元，任意兩個所述從基站位于不同高度，任意一個從基站與所述主基站位于不同高度，所述定位分析單元用于根據(jù)所述定位信標(biāo)與所述主基站和所述多個從基站的交互信息，確定所述定位信標(biāo)與所述主基站的實時相對位置關(guān)系；信息獲取模塊，用于獲取實時環(huán)境信息；擴音跟隨模塊，用于根據(jù)所述定位信標(biāo)與所述主基站的實時相對位置關(guān)系、所述實時環(huán)境信息和所述定位信標(biāo)與所述主基站的歷史相對位置關(guān)系，確定跟隨路徑及跟隨參數(shù)，其中，所述跟隨參數(shù)至少包括跟隨速度，并根據(jù)所述跟隨路徑及跟隨參數(shù)，控制行走組件帶動所述擴音器移動；擴音調(diào)整模塊，用于根據(jù)所述定位信標(biāo)與所述主基站的實時相對位置關(guān)系、所述實時環(huán)境信息及所述跟隨路徑，確定實時擴音參數(shù)，其中，所述實時擴音參數(shù)至少包括實時音量及實時擴音位姿，根據(jù)所述實時擴音位姿控制位姿調(diào)整組件調(diào)整所述擴音器的位姿，并根據(jù)所述實時音量調(diào)整所述擴音器的輸出音量。

2、進一步地，所述跟隨定位模塊在擴音器上設(shè)置多個從基站，包括：在所述擴音器確定多個第一測試位置，其中，任意兩個所述第一測試位置位于不同高度，任意一個所述第一測試位置與所述主基站位于不同高度；在多種測試場景下，分別獲取多個第一測試位置的第一定位測試數(shù)據(jù)；根據(jù)所述多個第一測試位置的第一定位測試數(shù)據(jù)，計算任意兩個所述第一測試位置之間的信號相似度；通過聚類算法根據(jù)任意兩個所述第一測試位置之間的信號相似度，對所述多個第一測試位置進行聚類，得到聚類結(jié)果；根據(jù)所述聚類結(jié)果，確定多個第二測試位置，其中，任意兩個所述第二測試位置位于不同高度，任意一個所述第二測試位置與所述主基站位于不同高度；在多種測試場景下，分別獲取主基站的第二定位測試數(shù)據(jù)和多個第二測試位置的第三定位測試數(shù)據(jù)；根據(jù)所述主基站的第二定位測試數(shù)據(jù)和所述第二測試位置的第三定位測試數(shù)據(jù)，計算所述主基站與所述第二測試位置的信號相似度；根據(jù)所述主基站與所述第二測試位置的信號相似度，對所述多個第二測試位置進行篩選，確定多個第三測試位置；根據(jù)所述多個第三測試位置，確定多個位置組合，其中，每個所述位置組合包括至少兩個第三測試位置；在多種測試場景下，獲取每個位置組合的第四定位測試數(shù)據(jù)，其中，所述第四定位測試數(shù)據(jù)包括主基站的測試數(shù)據(jù)和所述位置組合包括的每個第三測試位置的測試數(shù)據(jù)；根據(jù)所述主基站的第二定位測試數(shù)據(jù)、多個第二測試位置的第三定位測試數(shù)據(jù)以及每個位置組合的第四定位測試數(shù)據(jù)，確定最優(yōu)位置組合，根據(jù)所述最優(yōu)位置組合，在所述擴音器上設(shè)置多個從基站。

3、進一步地，所述定位分析單元根據(jù)所述定位信標(biāo)與所述主基站和所述多個從基站的交互信息，確定所述定位信標(biāo)與所述主基站的實時相對位置關(guān)系，包括：根據(jù)所述主基站與所述定位信標(biāo)之間的時間延遲，判斷是否進行跟隨；若判定進行跟隨，根據(jù)所述主基站與所述定位信標(biāo)之間的時間延遲和每個所述從基站與所述定位信標(biāo)之間的時間延遲，確定所述定位信標(biāo)與所述主基站之間的實時距離以及所述定位信標(biāo)與每個所述從基站之間的實時距離；通過多元回歸模型根據(jù)所述定位信標(biāo)與所述主基站之間的實時距離以及所述定位信標(biāo)與每個所述從基站之間的實時距離，確定所述定位信標(biāo)與所述主基站之間的實時相對方向，其中，所述定位信標(biāo)與所述主基站的實時相對位置關(guān)系包括所述定位信標(biāo)與所述主基站之間的實時距離和實時相對方向。

4、進一步地，所述信息獲取模塊包括障礙檢測單元及路面檢測單元，其中，所述障礙檢測單元用于獲取障礙物與擴音器之間的相對位置，所述路面檢測單元用于獲取路面粗糙度。

5、進一步地，所述路面檢測單元包括振動檢測組件、超聲波檢測組件和粗糙度分析組件，其中，所述振動檢測組件安裝在所述行走組件上，用于采集所述行走組件的振動數(shù)據(jù)，所述超聲波檢測組件安裝在所述行走組件上，所述超聲波檢測組件用于獲取路面的超聲波檢測數(shù)據(jù)；所述粗糙度分析組件根據(jù)所述振動檢測組件采集的所述行走組件的振動數(shù)據(jù)和所述路面的超聲波檢測數(shù)據(jù)確定路面粗糙度。

6、進一步地，所述粗糙度分析組件根據(jù)所述振動檢測組件采集的所述行走組件的振動數(shù)據(jù)和所述路面的超聲波檢測數(shù)據(jù)確定路面粗糙度，包括：從路面的超聲波檢測數(shù)據(jù)中提取反射回波的特征，至少包括幅值、頻率；從行走組件在多個連續(xù)時間點的速度信息中提取速度特征，至少包括速度均值、速度標(biāo)準(zhǔn)差；根據(jù)速度特征，對振動檢測組件在多個連續(xù)時間點采集的行走組件的振動數(shù)據(jù)進行變分模態(tài)分解，生成多個振動模態(tài)分量，提取振動模態(tài)分量的分量特征；通過粗糙度確定模型根據(jù)多個反射回波的特征以及中心頻率位于速度特征對應(yīng)的中心頻率范圍內(nèi)的振動模態(tài)分量的分量特征，確定路面粗糙度。

7、進一步地，所述擴音跟隨模塊根據(jù)所述定位信標(biāo)與所述主基站的實時相對位置關(guān)系、所述實時環(huán)境信息和所述定位信標(biāo)與所述主基站的歷史相對位置關(guān)系，確定跟隨路徑，包括：根據(jù)所述定位信標(biāo)與所述主基站的歷史相對位置關(guān)系，分析用戶移動特征，其中，所述用戶移動特征包括用戶相對方向變化范圍及用戶速度變化特征；根據(jù)所述定位信標(biāo)與所述主基站的實時相對位置關(guān)系和所述相對方向變化范圍，確定目標(biāo)跟隨位置；使用路徑搜索算法根據(jù)所述目標(biāo)跟隨位置以及障礙物與擴音器之間的相對位置，確定所述跟隨路徑。

8、進一步地，所述擴音跟隨模塊根據(jù)所述定位信標(biāo)與所述主基站的歷史相對位置關(guān)系，分析用戶移動特征，包括：通過特征分析模型基于所述定位信標(biāo)與所述主基站的歷史相對位置關(guān)系，提取所述用戶速度變化特征。

9、進一步地，所述擴音跟隨模塊根據(jù)所述定位信標(biāo)與所述主基站的實時相對位置關(guān)系、所述實時環(huán)境信息和所述定位信標(biāo)與所述主基站的歷史相對位置關(guān)系，確定跟隨參數(shù)，包括：根據(jù)所述跟隨路徑、用戶速度變化特征以及路面粗糙度，確定所述跟隨速度。

10、進一步地，所述擴音調(diào)整模塊根據(jù)所述定位信標(biāo)與所述主基站的實時相對位置關(guān)系、所述實時環(huán)境信息及所述跟隨路徑，確定實時擴音參數(shù)，包括：根據(jù)所述跟隨路徑以及所述定位信標(biāo)與所述主基站的實時相對位置關(guān)系，確定實時擴音位姿；根據(jù)所述跟隨路徑、所述定位信標(biāo)與所述主基站的實時相對位置關(guān)系以及障礙物與擴音器之間的相對位置，確定實時音量。

11、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的一種基于定位信標(biāo)的智能擴音器，至少具備以下有益效果：

12、1、通過定位信標(biāo)與主基站及多個從基站的交互信息，系統(tǒng)能夠?qū)崟r確定被跟隨物（如演講者、表演者等）與擴音器之間的相對位置關(guān)系。多個從基站位于不同高度，使得系統(tǒng)能夠更準(zhǔn)確地感知三維空間中的位置變化。擴音跟隨模塊根據(jù)實時相對位置關(guān)系、歷史相對位置關(guān)系和實時環(huán)境信息，能夠確定最優(yōu)的跟隨路徑和跟隨參數(shù)（如跟隨速度）。這確保了擴音器能夠緊密跟隨被跟隨物，同時避免碰撞和干擾。信息獲取模塊能夠?qū)崟r感知環(huán)境變化，如人群密度、障礙物位置等。根據(jù)這些信息動態(tài)調(diào)整跟隨路徑和跟隨參數(shù)，確保擴音器在復(fù)雜環(huán)境中仍能穩(wěn)定跟隨。擴音調(diào)整模塊根據(jù)實時相對位置關(guān)系和實時環(huán)境信息，能夠動態(tài)調(diào)整擴音器的輸出音量。這確保了聽眾在不同位置和不同環(huán)境下都能獲得清晰、均勻的音質(zhì)。能夠根據(jù)實時擴音參數(shù)（如實時擴音位姿）控制位姿調(diào)整組件調(diào)整擴音器的位姿。這有助于優(yōu)化擴音效果，減少聲音傳播過程中的衰減和干擾。實現(xiàn)了自動化操作，無需人工干預(yù)即可實現(xiàn)擴音器的精準(zhǔn)跟隨和擴音效果的優(yōu)化。降低了操作難度和人力成本，提高了工作效率。

13、2、通過在擴音器上確定多個第一測試位置，并分別獲取這些位置的第一定位測試數(shù)據(jù)，利用聚類算法對第一測試位置進行聚類，可以根據(jù)信號相似度找到最佳的測試位置分布，從而優(yōu)化從基站的布局。通過進一步篩選和組合第三測試位置，能夠找到最優(yōu)的位置組合，確保從基站能夠準(zhǔn)確接收定位信標(biāo)的信號，提高定位精度。在多種測試場景下獲取定位測試數(shù)據(jù)，可以確保定位能夠適應(yīng)不同的環(huán)境和條件。通過優(yōu)化從基站的布局和數(shù)量，能夠更好地應(yīng)對信號干擾和衰減，提高系統(tǒng)的魯棒性。

14、3、通過主基站接收的定位信標(biāo)在多個連續(xù)時間點發(fā)送的信號的信號強度，能夠判斷是否需要跟隨定位信標(biāo)。這種基于信號強度的判斷方式，能夠避免誤跟隨或漏跟隨的情況，提高跟隨決策的準(zhǔn)確性。對主基站和多個從基站接收的信號強度進行修正，以消除環(huán)境噪聲、信號衰減等因素對信號強度的影響。這種修正能夠確保計算出的距離和方向更加準(zhǔn)確。根據(jù)修正后的信號強度，能夠確定定位信標(biāo)與主基站之間的實時距離，以及定位信標(biāo)與每個從基站之間的實時距離。同時，通過多元回歸模型，系統(tǒng)還能夠確定定位信標(biāo)與主基站之間的實時相對方向。這種實時的距離和方向信息，為擴音器的精準(zhǔn)跟隨提供了有力支持。通過連續(xù)監(jiān)測多個時間點的信號強度，能夠更準(zhǔn)確地反映定位信標(biāo)與基站之間的相對位置關(guān)系。這種連續(xù)監(jiān)測的方式，能夠減少因偶然因素導(dǎo)致的誤差，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。能夠適應(yīng)不同的環(huán)境條件和噪聲水平，通過信號強度修正和多元回歸模型，確保在復(fù)雜環(huán)境中仍能準(zhǔn)確計算距離和方向。這種適應(yīng)性使得系統(tǒng)具有更強的魯棒性。

15、4、能夠?qū)崟r檢測障礙物與擴音器之間的相對位置，為擴音器的移動提供避障信息，確保擴音器在復(fù)雜環(huán)境中能夠安全、順暢地移動。通過振動檢測組件和超聲波檢測組件，能夠準(zhǔn)確獲取路面的粗糙度信息，為擴音器的移動路徑規(guī)劃和跟隨速度調(diào)整提供依據(jù)。根據(jù)定位信標(biāo)與主基站的歷史相對位置關(guān)系，能夠分析用戶的移動特征，包括方向變化范圍和速度變化特征，從而更準(zhǔn)確地預(yù)測用戶的移動趨勢。結(jié)合實時相對位置關(guān)系和用戶移動特征，能夠確定目標(biāo)跟隨位置，確保擴音器能夠始終跟隨用戶并保持適當(dāng)?shù)木嚯x和方向。利用障礙檢測信息，使用路徑搜索算法確定最優(yōu)的跟隨路徑，避免與障礙物碰撞，提高跟隨效率和安全性。根據(jù)跟隨路徑、用戶速度變化特征以及路面粗糙度，動態(tài)調(diào)整擴音器的跟隨速度，確保在不同路況和用戶移動速度下都能保持穩(wěn)定的跟隨效果。根據(jù)跟隨路徑、實時相對位置關(guān)系以及障礙物信息，系統(tǒng)能夠動態(tài)調(diào)整擴音器的位姿和音量，確保聲音能夠始終覆蓋用戶所在區(qū)域，并減少不必要的噪音干擾。根據(jù)實時環(huán)境信息和用戶移動特征，動態(tài)調(diào)整擴音參數(shù)，確保聲音清晰、均勻，提升用戶的聽覺體驗。