本發明屬于骨傳導耳機技術領域，尤其涉及一種骨傳導耳機助聽控制系統及控制方法。

背景技術：

通過空氣傳導聲音的耳機或者助聽器，聲音通過外中耳傳到耳蝸內耳，振動耳膜后引起耳蝸聽神經感受，從而使使用者可以聽到聲音。但對于耳朵有障礙及某些患有傳導性聽力損失疾病、外耳疾病、中耳疾病的使用者來說，不適合佩戴通過空氣傳播聲音的耳機或助聽器，因為此類耳機或助聽器需要塞入或植入外耳道，因與耳膜等距離較近，可能造成聽力系統的二次損傷。而且佩戴過程中需要專業人員用專業儀器進行調試，調試時間長，佩戴不方便。

綜上所述，現有技術存在的問題是：耳機或者助聽器佩戴過程中需要專業人員用專業儀器進行調試，調試時間長，佩戴不方便；現有的助聽控制系統得到的音質效果差。

技術實現要素：

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種骨傳導耳機助聽控制系統及控制方法。

本發明是這樣實現的，一種骨傳導耳機助聽控制系統，所述骨傳導耳機助聽控制系統包括拾音器、藍牙處理器、音頻功放、骨傳導喇叭、微控制器；

所述拾音器分別與所述藍牙處理器相連，該拾音器將外界聲音轉換為電信號；

所述藍牙處理器分別與所述拾音器、所述音頻功放、微控制器相連，用于音頻信號的傳送/接收、音頻信號的ad/da轉換、音頻信號編解碼及藍牙射頻數據流的調制/解調，該藍牙處理器受控于所述微控制器；

所述音頻功放分別與所述骨傳導喇叭、藍牙處理器及微控制器相連，該音頻功放受控于所述微控制器；

所述微控制器通過局域網與移動終端通信；

所述微控制器對跳頻混合信號時頻域矩陣進行預處理，具體包括如下兩步：

第一步，對進行去低能量預處理，即在每一采樣時刻p，將幅值小于門限ε的值置0，得到門限ε的設定可根據接收信號的平均能量來確定；

第二步，找出p時刻(p＝0,1,2,…p-1)非零的時頻域數據，用表示，其中表示p時刻時頻響應非0時對應的頻率索引，對這些非零數據歸一化預處理，得到預處理后的向量b(p,q)＝[b1(p,q),b2(p,q),…,bm(p,q)]^t，其中

所述微控制器利用聚類算法估計每一跳的跳變時刻以及各跳對應的歸一化的混合矩陣列向量、跳頻頻率時，包括以下步驟：

第一步，在p(p＝0，1，2，…p-1)時刻，對表示的頻率值進行聚類，得到的聚類中心個數表示p時刻存在的載頻個數，個聚類中心則表示載頻的大小，分別用表示；

第二步，對每一采樣時刻p(p＝0，1，2，…p-1)，利用聚類算法對進行聚類，同樣可得到個聚類中心，用表示；

第三步，對所有求均值并取整，得到源信號個數的估計即

第四步，找出的時刻，用ph表示，對每一段連續取值的ph求中值，用表示第l段相連ph的中值，則表示第l個頻率跳變時刻的估計；

第五步，根據第二步中估計得到的以及第四步中估計得到的頻率跳變時刻估計出每一跳對應的個混合矩陣列向量具體公式為：

這里表示第l跳對應的個混合矩陣列向量估計值；

第六步，估計每一跳對應的載頻頻率，用表示第l跳對應的個頻率估計值，計算公式如下：

所述骨傳導助聽器還包括噪音處理器，所述噪音處理器分別與所述拾音器和所述音頻功放相連，所述噪音處理器用于拾音器電信號的降噪處理。所述噪音處理器利用得到的信號對回波信號進行直達波及多徑的抑制，按以下進行：

(1)對接收信號s(t)進行非線性變換，按如下公式進行：

其中a表示信號的幅度，a(m)表示信號的碼元符號，p(t)表示成形函數，fc表示信號的載波頻率，表示信號的相位，通過該非線性變換后得到

(2)構造n個信號的多徑空間為：

其中，q為采樣點數，k為最大時延，由最大探測距離rmax/c得到，其中xreci(t)為參考信號，rmax為最大探測距離，c為光速；

(3)然后利用最小二乘法原理抑制直達波及其多徑，將求min||ssur-xref·α||²轉化為求得出：

代入αestim，解得：

其中，ssur為回波通道信號，α為自適應權值，αestim為α的估計值，為xref的轉置，sother為回波通道中最終所剩的回波和噪聲；

所述噪音處理器接收信號的信號模型表示為：

r(t)＝x1(t)+x2(t)+…+xn(t)+v(t)，

其中，xi(t)為時頻重疊信號的各個信號分量，各分量信號獨立不相關，n為時頻重疊信號分量的個數，θki表示對各個信號分量載波相位的調制，fci為載波頻率，aki為第i個信號在k時刻的幅度，tsi為碼元長度，pi(t)為降噪系數為α的升余弦成形濾波函數，且n(t)是均值為0，方差為σ²的平穩高斯白噪聲。

進一步，所述骨傳導助聽器還包括藍牙天線，所述藍牙天線與所述藍牙處理器相連。

進一步，所述藍牙天線為2.4g天線。

進一步，所述骨傳導助聽器還包括蓄電池。

進一步，所述蓄電池為聚合物鋰電池。

進一步，與所述微控制器相連的還包括按鍵組。

進一步，所述按鍵組包括開機啟動鍵、音樂播放鍵、電話接聽鍵、助聽/藍牙模式切換鍵、音量加減鍵。

本發明另一目的在于提供一種骨傳導耳機助聽控制方法，包括：

微控制器設定音頻功放的一音頻頻率臨界值；

根據音頻頻率臨界值判斷一最大可處理負載量；

根據匯集平臺電源管理技術將多個第一工作任務結合為一第一連續工作任務；

判斷第一連續工作任務的一負載量是否大于最大可處理負載量；

當第一連續工作任務的負載量大于最大可處理負載量時，將第一連續工作任務中之一超載部分的第一工作任務移出第一連續工作任務；

當接收到第一連續工作任務時，將微控制器由一休眠模式切換至一操作模式，以及處理第一連續工作任務；以及當第一連續工作任務處理完成后，將微控制器設為休眠模式。

進一步，微控制器的操作頻率在一般操作下具有一正常操作頻率；所述骨傳導耳機助聽控制方法還包括：

根據第一連續工作任務的負載量以及音頻頻率臨界值決定一第一操作頻率；

以及當微控制器切換至操作模式時，將微控制器的操作頻率由正常操作頻率提升至第一操作頻率，并通過第一操作頻率處理第一連續工作任務；

其中第一操作頻率的工作頻率高于正常操作頻率的工作頻率。

進一步，所述骨傳導耳機助聽控制方法還包括：

當第一連續工作任務處理完成并且中央處理單元進入休眠模式后，根據匯集平臺電源管理技術將多個第二工作任務以及超載部分的第一工作任務結合為一第二連續工作任務；

當接收到第二連續工作任務時，將微控制器由休眠模式切換至操作模式；

將微控制器的操作頻率由正常操作頻率提升至一第二操作頻率，通過第二操作頻率處理第二連續工作任務；以及當第二連續工作任務處理完成后，將微控制器設為休眠模式；

其中第一操作頻率的工作頻率高于正常操作頻率的工作頻率；

微控制器使用第一操作頻率將第一連續工作任務處理完成的時間點與開始接收到第二連續工作任務的時間點之間具有一第一間隔時間，而使用正常頻率將第一連續工作任務處理完成與接收到第二連續工作任務之間具有一第二間隔時間，其中第一間隔時間小于第二間隔時間。

本發明的優點及積極效果為：無需佩戴于耳道內，通過微控制器、拾音器、藍牙處理器及音頻功放、噪音處理器的共同作用，將外部聲音的放大，并通過骨傳導喇叭振動使用者的皮膚或者骨骼將聲音傳遞至人的聽覺中樞，不會對聽覺障礙的使用者造成二次損傷，佩戴者使用過程中，通過微控制器控制音頻功放對聲音進行調試，使得聲音大小符合自身情況，佩戴過程簡便，并通過藍牙天線及藍牙處理器的配合，可實現藍牙音樂播放，使得本藍骨傳導助聽器將助聽、藍牙接聽電話、藍牙音樂播放多個功能集為一體。

本發明的噪音處理器降噪處理方法保證了噪音的去處，得到清晰的音頻信號。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的骨傳導耳機助聽控制系統結構示意圖；

圖中：11、拾音器；12、藍牙處理器；13、音頻功放；14、骨傳導喇叭；15、微控制器；16、噪音處理器；17、藍牙天線；18、按鍵組；19、蓄電池；20、局域網；21、移動終端。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

下面結合附圖對本發明的應用原理作詳細的描述。

如圖1所示，本發明實施例提供的骨傳導耳機助聽控制系統包括拾音器11、藍牙處理器12、音頻功放13、骨傳導喇叭14、微控制器15、局域網20、移動終端21。

微控制器15通過局域網20與移動終端21通信。

所述拾音器11與所述藍牙處理器12相連，該拾音器11將外界聲音轉換為電信號；

所述藍牙處理器12分別與所述拾音器11、所述音頻功放13、所述微控制器15相連，該藍牙處理器12用于音頻信號的傳送/接收、音頻信號的ad/da轉換、音頻信號編解碼及藍牙射頻數據流的調制/解調，所述藍牙處理器12受控于所述微控制器15；

所述音頻功放13分別與所述骨傳導喇叭14、藍牙處理器12及微控制器15相連，所述音頻功放13受控于微控制器15。

所述微控制器對跳頻混合信號時頻域矩陣進行預處理，具體包括如下兩步：

第一步，對進行去低能量預處理，即在每一采樣時刻p，將幅值小于門限ε的值置0，得到門限ε的設定可根據接收信號的平均能量來確定；

第二步，找出p時刻(p＝0,1,2,…p-1)非零的時頻域數據，用表示，其中表示p時刻時頻響應非0時對應的頻率索引，對這些非零數據歸一化預處理，得到預處理后的向量b(p,q)＝[b1(p,q),b2(p,q),…,bm(p,q)]^t，其中

所述微控制器利用聚類算法估計每一跳的跳變時刻以及各跳對應的歸一化的混合矩陣列向量、跳頻頻率時，包括以下步驟：

第一步，在p(p＝0，1，2，…p-1)時刻，對表示的頻率值進行聚類，得到的聚類中心個數表示p時刻存在的載頻個數，個聚類中心則表示載頻的大小，分別用表示；

第二步，對每一采樣時刻p(p＝0，1，2，…p-1)，利用聚類算法對進行聚類，同樣可得到個聚類中心，用表示；

第三步，對所有求均值并取整，得到源信號個數的估計即

第四步，找出的時刻，用ph表示，對每一段連續取值的ph求中值，用表示第l段相連ph的中值，則表示第l個頻率跳變時刻的估計；

第五步，根據第二步中估計得到的以及第四步中估計得到的頻率跳變時刻估計出每一跳對應的個混合矩陣列向量具體公式為：

這里表示第l跳對應的個混合矩陣列向量估計值；

第六步，估計每一跳對應的載頻頻率，用表示第l跳對應的個頻率估計值，計算公式如下：

本發明提供的骨傳導助聽器，使用過程中骨傳導喇叭14的兩端夾持于耳廓附近，骨傳導喇叭14無需塞入耳道內，通過拾音器11，藍牙處理器12及音頻功放13的共同作用，將外部聲音通過骨傳導喇叭14傳導至佩戴者的聽覺中樞，不會對有聽覺障礙的使用者造成聽覺系統的二次損傷。佩戴者使用過程中，可通過微控制器15控制音頻功放13，根據自身情況對本骨傳導助聽器進行聲音校準調試，佩戴過程簡便。

該骨傳導助聽器還包括噪音處理器16，所述噪音處理器16分別與所述拾音器11和所述音頻功放13相連，所述噪音處理器16用于拾音器11電信號的降噪處理。所述噪音處理器利用得到的信號對回波信號進行直達波及多徑的抑制，按以下進行：

(1)對接收信號s(t)進行非線性變換，按如下公式進行：

其中a表示信號的幅度，a(m)表示信號的碼元符號，p(t)表示成形函數，fc表示信號的載波頻率，表示信號的相位，通過該非線性變換后得到：

(2)構造n個信號的多徑空間為：

其中，q為采樣點數，k為最大時延，由最大探測距離rmax/c得到，其中xreci(t)為參考信號，rmax為最大探測距離，c為光速；

(3)然后利用最小二乘法原理抑制直達波及其多徑，將求min||ssur-xref·α||²轉化為求得出：

代入αestim，解得：

其中，ssur為回波通道信號，α為自適應權值，αestim為α的估計值，為xref的轉置，sother為回波通道中最終所剩的回波和噪聲；

所述噪音處理器接收信號的信號模型表示為：

r(t)＝x1(t)+x2(t)+…+xn(t)+v(t)，

其中，xi(t)為時頻重疊信號的各個信號分量，各分量信號獨立不相關，n為時頻重疊信號分量的個數，θki表示對各個信號分量載波相位的調制，fci為載波頻率，aki為第i個信號在k時刻的幅度，tsi為碼元長度，pi(t)為降噪系數為α的升余弦成形濾波函數，且n(t)是均值為0，方差為σ²的平穩高斯白噪聲。

本發明提供一種骨傳導耳機助聽控制方法，包括：

微控制器設定音頻功放的一音頻頻率臨界值；

根據音頻頻率臨界值判斷一最大可處理負載量；

根據匯集平臺電源管理技術將多個第一工作任務結合為一第一連續工作任務；

判斷第一連續工作任務的一負載量是否大于最大可處理負載量；

當第一連續工作任務的負載量大于最大可處理負載量時，將第一連續工作任務中之一超載部分的第一工作任務移出第一連續工作任務；

當接收到第一連續工作任務時，將微控制器由一休眠模式切換至一操作模式，以及處理第一連續工作任務；以及當第一連續工作任務處理完成后，將微控制器設為休眠模式。

進一步，微控制器的操作頻率在一般操作下具有一正常操作頻率；所述骨傳導耳機助聽控制方法還包括：

根據第一連續工作任務的負載量以及音頻頻率臨界值決定一第一操作頻率；

以及當微控制器切換至操作模式時，將微控制器的操作頻率由正常操作頻率提升至第一操作頻率，并通過第一操作頻率處理第一連續工作任務；

其中第一操作頻率的工作頻率高于正常操作頻率的工作頻率。

進一步，所述骨傳導耳機助聽控制方法還包括：

當第一連續工作任務處理完成并且中央處理單元進入休眠模式后，根據匯集平臺電源管理技術將多個第二工作任務以及超載部分的第一工作任務結合為一第二連續工作任務；

當接收到第二連續工作任務時，將微控制器由休眠模式切換至操作模式；

將微控制器的操作頻率由正常操作頻率提升至一第二操作頻率，通過第二操作頻率處理第二連續工作任務；以及當第二連續工作任務處理完成后，將微控制器設為休眠模式；

其中第一操作頻率的工作頻率高于正常操作頻率的工作頻率；

微控制器使用第一操作頻率將第一連續工作任務處理完成的時間點與開始接收到第二連續工作任務的時間點之間具有一第一間隔時間，而使用正常頻率將第一連續工作任務處理完成與接收到第二連續工作任務之間具有一第二間隔時間，其中第一間隔時間小于第二間隔時間。

本發明的骨傳導助聽器設置有本地助聽模式，通過微控制器15控制藍牙處理器12切換到本地助聽模式，拾音器11將外部的聲音轉換為電信號，噪音處理器16對所述電信號中的噪音進行抑制后傳遞至音頻功放13，音頻供放13通過骨傳導喇叭14將聲音傳導至使用者的聽覺中樞，在此模式下，有聽力障礙的使用者可以清晰地“聽”到自己的聲音，或者進行聽音樂，接聽電話等，聽覺正常的使用者可關閉此模式。

所述骨傳導助聽器還包括藍牙天線17，所述藍牙天線17與所述藍牙處理器12相連。

本發明的骨傳導助聽器還包括藍牙模式，通過藍牙天線17與藍牙播放器相關設備(未圖示)對碼連接，藍牙天線17接收到相關音頻信號傳遞至藍牙處理器12，藍牙處理器12對音頻信號進行處理并通過骨傳導喇叭14將聲音傳遞至使用者，在此模式下，使用者可進行藍牙音樂賞析。

所述藍牙天線17作為無線收發的關鍵器件，可將藍牙處理器12的信號發射至外部的接收終端，也可接收外部的信號，使得本發明的骨傳導助聽器將藍牙電話接聽，藍牙音樂播放等功能集為一體。

所述藍牙天線17為2.4g天線，通用性較高。

所述骨傳導助聽器還包括蓄電池19。所述蓄電池19為聚合物鋰電池。所述蓄電池19為可充電電池，續航能力強。

與所述微控制器15相連的還包括按鍵組18。所述按鍵組18包括開機啟動鍵、音樂播放鍵、電話接聽鍵、助聽/藍牙模式切換鍵、音量加減鍵等。

使用者通過按鍵組18可進行多種操作，如按下音量加減鍵進行音量大小調節，通過長按開機啟動鍵進行開關機操作，按下音樂播放鍵收聽音樂，按下電話接聽鍵進行電話接聽掛斷操作等，使用方便。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。