UWB技術在展館智能語音導覽系統中的應用

2023-03-27 13:40:56

語音導覽系統概述

在一些實體會展場館活動中,往往采用現場講解人員的介紹,為了讓參與者都能夠了解展覽的詳細內容,通常采用講解人員配備語音導覽設備的形式,目前所廣泛使用的語音導覽設備主要有手持擴音器、頭戴式話筒麥克風、耳掛無線收音器。根據技術特點來看,無線形式的導覽設備無疑是目前應用技術中較為先進的一種,是由硬件組件搭配軟件所構成,依托其技術可通過后臺調控的形式實現多信息、跨語言內容的傳輸,使參與者能夠根據自身的需求進行調整選擇,但這種設備在使用過程中卻存在較為明顯的缺點,如設備的操作較為的復雜,對于文化程度較低的老年人、兒童或外國人員等,無法在短時間內熟悉設備的操作流程,其次是設備的派發與回收中存在較大的不便性,且設備本身也易在使用過程中出現無法及時補充電量或是損壞等情況。

 

UWB技術概述

主要原理分析

UWB技術是以沖擊脈沖信號作為載體的無載波擴譜技術,與其他通信方式不同的是,其能夠對急劇上升及下降時間的沖擊脈沖進行一定的調制。UWB技術能夠發射沖擊脈沖串,信號的性質屬于基帶信號或是射頻信號,不具有中頻和射頻。UWB技術下的數據傳輸速率可達到MHz~GHz量級,其不需要依托載波實現信號的傳輸和底層通信技術,通過信號脈沖的形式便能完成信號傳輸,并且信號傳輸中信號脈沖時間可達到納秒級,能夠有效提升傳輸帶寬。UWB技術具有更為突出的通信連接以及精確定位的功能,相對于傳統無線通信傳輸技術在信號的傳輸穩定性更為的顯著,首先對信道衰落的敏感性較差,截獲能力弱、定位精度較高、具有較為迅速的數據傳輸速度,另外由于UWB技術較為成熟,具有較高的安全性,且應用功耗低,具有極為廣闊的發展前景。就UWB技術而言,目前最佳的應用場景是室內或較為封閉的環境中。UWB技術應用中的詳細參數如表1所示。

 

 

定位技術

由于UWB技術在信號傳輸穿透方面具有較為良好的優點,可適用于不同的環境場景中,尤其是在室內及封閉的場景的定位應用中。UWB技術中定位模式主要分為TDOA定位(時間差定位法)、AOA(波達角或波達方向)。其中目前主流采用的是TDOA定位技術,其原理是根據基站時間為參照,且基站僅單向接收標簽信號傳輸數據,在這過程中,標簽與基站的定位呈現不斷變化的狀態,脈沖信號到達基站的時間便存在差異,而利用恒定光速便可對時間差進行計算獲得標簽與基站的距離,即基于延遲計算出標簽所在位置的坐標軸,其中距離差便是長軸的雙曲線,曲線的交點便是目標點的位置信息,主要原理如圖1所示。

 

 

定位維度

UWB技術中室內定位基站布置原則主要有零維定位、一維定位、二維定位、三維定位。零維定位中通常僅應用單臺基站進行目標的測量,可以理解為存在性檢測;一維定位實則為測距應用,只測量目標的縱向相對位置;二維定位中,通過三個以上的基站,可檢測到目標的X軸、Y軸坐標,經過計算后便可得到基站的二維坐標系;三維定位是在二維定位測量的基礎上增加Z軸坐標數據的測量,具有更加精準的測量結果。對于本研究而言,由于展館的導覽活動多為發生在平面中,因此不考慮三維定位。

 

基于UWB技術在展館智能語音導覽系統的原理分析

系統構架

智能語音導覽系統中定位技術主要采用UWB技術TDOA定位法,對于較大場景的應用將會采用時空維度進行計算,主要根據所設置的基站采集標簽信號,進行空間坐標的分析,并將數據傳輸至業務層,信號在得到解析后便會對功放系統發送指令,實現控制操作。

 

系統功能流程分析

智能語音導覽系統的應用流程為:①依據TDOA定位技術獲取到標簽信息的位置信息;②通過軟件對位置信息進行計算、解析,從而判斷標簽的坐標,之后向后臺發送指令匹配語音音源以及功放系統;③功放系統在指令下向后臺發送命令,實現對音源的自動分區分配,并經過揚聲設備實現區域內實時發聲,且在此過程中不會對其他分區產生影響。

 

某展館項目案例分析

應用場景分析

某企業展館所使用的為傳統形式的頭戴式話筒麥克風配合隨身擴音器使用,不僅擴音后的音質較差,而且由于使用的設備較多,現場操作較為復雜,這種情況與該企業高端定位的品牌形成極為不相符,且不利于參觀賓客的現場體驗,因此,該企業在新展館的建設中針對智能語音導覽系統的設計進行重點的調研與分析,經過多方的論證后擬采用基于UWB技術的智能語音導覽系統。

 

新建場館總建筑面積為1.7×104m2,屬于大型展館建筑,建筑的主體呈現為兩道圓弧圍合布局,建筑內部又被劃分了企業發展歷史區、產品區、體驗區、黨建區、多功能區、綜合區、休息區等不同的獨立或半獨立功能分區,詳細的參觀講解路線可根據參觀者的不同或介紹目的的不同進行自由設置。后根據新場館的實際需求、場景空間的特性等,在經過與設計方、施工方以及方案提供方的反復討論中最終對基于UWB技術的智能語音導覽系統進行完善。

 

新建場館所使用的智能語音導覽系統著重應用了移動講解無線傳輸相關的技術與設備,可有效滿足新建場館中的應用需求,另外,在新技術的加持下可實現針對同一個場館內的不同分區,基于不同講解人員帶領下的不同批次參觀人員的講解,并且講解人員在整個講述介紹過程中無需佩戴擴音器材,僅使用隨身麥克風便可實現現場的擴音。講解人員在講解時,聲音經過無線傳輸設備收入到后臺系統后,便會聯動其所在的區域的揚聲設備實現聲音的無損外放,并且在這一過程中不會對臨近區域的講解活動產生干擾。新場館使用的基于UWB技術的智能語音導覽系統,相較于傳統形式的語音導覽設備具有更高的音質,并且在環境聲學以及揚聲設備的支持下能夠對講解人員的聲音進行解析,使人聲更加的純凈,并且在聲卡設備的渲染下,即使參觀人員在移動中也能夠聽到清晰的語音介紹。

 

分區規劃中智能語音導覽系統的應用

依據新建場館的布局設置、功能分區以及各講解路線,對基于UWB技術的展館智能語音導覽系統的硬件進行了針對性地設計。其中展館中共劃分為18個分區,其中一層4個、二層14個,針對不同分區均設置獨立的基站,并配置三個基站交換機用于網絡傳輸,對于不同的分區設置其所需要的功能處理。詳細的分區規劃如圖2所示。

 

 

分區基站設置

場館中基站數量需要根據實際需要設置,如分區的形狀、大小、與相鄰分區之間的間隔等,避免不同分區之間發生信號的交叉以及相互的干擾。本研究中分區的定位方法主要采用零維定位、一維定位、二維定位,根據分區的性質決定,各分區所對應的基站數量也各不相同。本研究中新建場館分區的基站共設置55個,其中一層4個分區配置10個基站,二層14個分區配置45個基站。

 

揚聲控制系統

結合以往參觀的講解經驗,本研究中將參觀講解的大飽和量設定為四個團隊,其中應用4個講解員以及各個分區揚聲控制系統同時運行。

 

1)控制程序

在智能語音導覽系統中,當講解員進入到某個分區的信號設定范圍后,系統將會根據標簽信號啟用該分區的功放擴聲裝置,此時將鎖定該講解員的無線語音信號為唯一狀態;之后當講解員移動到下一個分區后,系統將根據標簽信號位置的改變自動進行解析,此時將關閉當前分區功放擴聲裝置,并開啟下一個分區的功放擴聲裝置,實現語音的不間斷跨區播放;當講解員離開或關閉標簽信號后系統將會解除與講解員的匹配。

 

2)跨區信號傳輸切換

講解員跨區移動時,語音切換功能的實現主要分為下列接三種形式:①無過渡切換,當檢測到講解員的標簽信號存在跨區行為后,將會立即啟用新分區中的功放擴聲裝置,并在同時關閉前一個分區的功放擴聲裝置;②過渡切換,當檢測到講解員的標簽信號存在跨區行為后,將會立即啟用新分區中的功放擴聲裝置,而上一個分區的功放擴聲裝置將在設定的時間結束后進行關閉,所設定的時間值通常由講解員的行走速度或是依據講解員標簽在分區位置中出現的偏移量來確定;③漸變過渡切換,此形式基于過渡切換,而在跨區的傳輸切換中增加聲音的淡入淡出的效果,此切換模式比較適合于低空間場景中,可以使音頻的區域切換更加柔順。

 

3)多標簽同步順序

不同分區中同時均有講解員的存在時,系統將會自動將各個分區中的功放擴聲裝置與講解員的信號標簽相鎖定,避免出現相鄰分區間的信號干擾。若多個講解員同時進入一個分區時,系統將會根據講解員進入分區的先后順序進行信號的解析,并將前端信號作為第一聲源處理,避免同一場景中出現兩個及以上的聲源信號。

 

結語

在空間較大、布局較為復雜的展館應用基于UWB技術在展館智能語音導覽系統不僅能夠實現對講解人員的精準定位,而且還能準確的判斷人員的位置,從而能夠實現分區中功放設備的精確匹配。

 

(來源:網絡,侵刪)

2020亚洲视频免费在线观看,中国国产高清免费AV片,暖暖在线观看视频播放 视频,中文字幕乱在线伦视频