一種骨傳導發(fā)箍的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種骨傳導發(fā)箍，包括：柔性可延展的馬蹄鐵形發(fā)箍本體、吸音棉層、布藝包裹層、裝飾層、至少2個骨傳導振子、至少2個防漏音緩沖器、至少2個海綿套、至少1個空氣傳導麥克風、至少1個骨傳導麥克風、電路主板、可充電電池和1個一分多音頻功分器；一分多音頻功分器連接發(fā)箍本體的外側的電路主板和內側的骨傳導振子，通過一分多音頻功分器將骨傳導振子與電路主板上的骨傳導振子驅動器的端口相連接。該發(fā)箍實現了功能多樣化，可以通過無線連接和有線連接的方式進行實施，解決了漏音和周圍環(huán)境噪聲干擾問題，實現了高品質骨傳導音頻，簡化了電路設計，降低了成本，降低了功耗，具備智能個人助理功能，使骨傳導發(fā)箍與用戶的交互更加友好。
【專利說明】
一種骨傳導發(fā)箍
技術領域
[0001] 本實用新型涉及一種骨傳導發(fā)箍，屬于智能硬件穿戴設備技術領域。
【背景技術】
[0002] 現有技術中，人們通常采用發(fā)箍固定頭發(fā)，維持發(fā)型，另外傳統(tǒng)的發(fā)箍還具有裝飾 美觀的功能。但是這種傳統(tǒng)的發(fā)箍功能單一，不具備聽音樂、接打電話、個人語音助理等智 能化的功能。
[0003] 為了使發(fā)箍具備語音交互等智能化的功能，需要引入聲音傳導技術。通常，我們聽 到的大部分聲音是由聲波通過空氣傳導的?？諝鈧鲗У穆暡ㄍㄟ^外耳、中耳到達耳蝸、內耳 而被聽覺神經所感知。除此之外，聲波還可以轉化為不同頻率的機械振動，通過人的顱骨、 顳骨、骨迷路、內耳淋巴液傳遞、螺旋器、聽神經、聽覺中樞來傳遞聲波，這就是骨傳導技術。 空氣傳導聲波是指通過外耳、中耳向內耳傳輸;骨傳導則是振動顱骨或者顳骨，不通過外耳 與中耳直接傳輸到內耳當中。相對于傳統(tǒng)的通過喇叭振膜產生聲波的空氣傳導方式，骨傳 導省去了許多聲波傳遞的步驟，能在嘈雜的環(huán)境中實現清晰的聲音還原，而且聲波也不會 因為在空氣中擴散而影響到他人。骨傳導技術的電聲器件分為骨傳導振子和骨傳導麥克 風。骨傳導振子用于受話，受話即聽取聲音?，F有技術中的空氣傳導揚聲器是把電信號轉化 為聲波傳至聽神經。而骨傳導振子則是將電信號轉化的振動信號直接通過骨頭傳至聽神 經。兩者的區(qū)別是聲波(振動信號）的傳遞介質不同。骨傳導麥克風技術用于送話，送話即收 集聲音。氣導送話是聲波通過空氣傳至麥克風，而骨傳導送話則直接通過骨頭傳遞振動信 號。相比之下，骨傳導技術具有以下優(yōu)點：
[0004] 1.使耳朵自由感知周圍的環(huán)境聲音，因此可以開放雙耳，提高用戶感知環(huán)境的能 力和使用的安全性。
[0005] 2 .骨傳導設備不入耳，不傷害鼓膜，避免聽力受損，可以提高使用舒適性和安全 性。
[0006] 3.骨傳導麥克風通過振動收集用戶語音，可以實現語音通信的降噪，完全屏蔽掉 環(huán)境噪聲。
[0007] 使用傳統(tǒng)的空氣傳導耳機時，環(huán)境噪聲通常會阻礙用戶受話和送話，因為環(huán)境噪 聲和語音在空氣傳導過程中相互混淆，都會被傳導至聽覺神經。當用戶進行復雜環(huán)境活動 時，例如，跑步健身、駕駛車輛時，由于空氣傳導耳機需要入耳或者覆蓋整個用戶耳道，用戶 很難感知到周圍環(huán)境的聲音，例如：附近駛過的汽車，其他人的呼喚等。這常常會給用戶帶 來不便甚至安全隱患。此外，長期使用入耳空氣傳導耳機會損害用戶的聽力，嚴重的可以導 致失聰。
[0008] 但是，現有技術中的骨傳導技術還具有下面幾個缺點：
[0009] 1.骨傳導聲音的質量與接觸骨骼的位置有關。
[0010] 2.骨骼和人體組織會對振動信號產生具有頻率選擇性的幅度衰減和延時，高保真 或者寬帶的音頻信號很難通過骨骼傳導到聽覺神經。
[0011] 3.利用骨傳導技術受話或者送話，骨傳導器件必須緊貼骨頭，聲波直接通過骨頭 傳至聽神經。佩戴方式決定骨傳導設備必須將骨傳導器件高度壓迫在骨骼上進行傳導，一 旦松懈就會影響音頻傳遞的質量。這種高度壓迫骨骼的佩戴方式使用戶在使用過程中的舒 適感、皮膚健康等受到不同程度的影響。
[0012] 4.因為固體傳導振動的特性，現有技術均沒有真正解決骨傳導漏音的問題。這是 因為現有技術都是通過大音量、大振動信號來補償與頻率相關的人體骨骼和組織衰減振動 信號的，但是這種方法會導致漏音嚴重，或者需要更大的功率，骨傳導振子體積、重量大大 增加，導致設備整體過于沉重。 【實用新型內容】
[0013] 本實用新型為了解決上述現有技術中的不足，提供一種新型的骨傳導發(fā)箍。該骨 傳導發(fā)箍首先是個發(fā)飾，具備裝飾和固定頭發(fā)的基本功能。在此基礎上，結合骨傳導和互聯(lián) 網技術，為用戶提供多種獨特的信息溝通體驗。
[0014] 本實用新型所述的骨傳導發(fā)箍包括:柔性可延展的馬蹄鐵形發(fā)箍本體、吸音棉層、 布藝包裹層、裝飾層、至少2個骨傳導振子、至少2個防漏音緩沖器、至少2個海綿套、至少1個 空氣傳導麥克風、至少1個骨傳導麥克風、電路主板、可充電電池和1個一分多音頻功分器， 所述的吸音棉層固定設置在發(fā)箍本體的外側，所述的布藝包裹層和裝飾層將發(fā)箍本體和吸 音棉層包裹在內；至少2個骨傳導振子設置在發(fā)箍本體內側的末端;防漏音緩沖器設置在骨 傳導振子與發(fā)箍本體之間的接觸的結合部位;海綿套包裹骨傳導振子，并與用戶皮膚接觸； 空氣傳導麥克風集成設置在電路主板上;骨傳導麥克風設置在發(fā)箍本體的內側；電路主板 設置在發(fā)箍本體的外側，其厚度與吸音棉相同，并且平行嵌入在兩塊吸音棉層之間，并固定 在發(fā)箍本體的外側;所述的電路主板上還集成設置有數字信號處理和無線收發(fā)單元、天線、 骨傳導振子驅動器、至少1組運動傳感器、至少1組健康傳感器和1個控制按鍵;可充電電池 固定在發(fā)箍本體另一半的外側，與電路主板相對，可以維持發(fā)箍重量的平衡，并且可充電電 池被連接到電路主板上;一分多音頻功分器連接發(fā)箍本體的外側的電路主板和內側的骨傳 導振子，通過一分多音頻功分器將骨傳導振子與電路主板上的骨傳導振子驅動器的端口相 連接。與外部設備的連接方式既可以支持有線連接，也可以支持無線連接。
[0015] 所述的運動傳感器包括計步器、陀螺儀和/或氣壓計；健康傳感器包括心率傳感 器、血氧傳感器和/或溫度計;數字信號處理和無線收發(fā)單元包括無線連接的收發(fā)器、天線、 微處理器、音頻編解碼器、音頻驅動放大器、基帶數字信號處理器和存儲器單元。
[0016] 所述的發(fā)箍本體包括主體和兩個可延展體，兩個可延展體按照預定的曲率分別連 接到主體的兩端，并且兩個可延展體允許調整其各自的長度。
[0017] 至少有2個骨傳導振子分別位于發(fā)箍本體的兩端，至少有1個骨傳導麥克風位于發(fā) 箍本體內側的中間位置，當用戶佩戴骨傳導發(fā)箍的時候，2個骨傳導振子分別緊貼在耳朵后 側的顳骨部分，骨傳導麥克風位于顱骨頂端的位置。
[0018] 所述的骨傳導振子包括金屬外殼，與金屬外殼連接的振子元件，金屬外殼的一側 設置有音頻輸入端子，振子元件與音頻輸入端子之間通過音頻導線連接;金屬外殼的下方 設置有外部半金屬層和外部半固體層;外半金屬層和外部半固體層構成外部復合止振層， 外部復合止振層的下方設置有吸音棉層。
[0019] 所述的振子元件的外徑為13mm，從振子元件的最外側邊緣到外部半金屬層的垂直 高度為l〇mm，金屬外殼134的外徑為18mm。
[0020] 所述的吸音棉層為橡塑材質，采用氣泡閉孔設計;所述的半固體層的材料構成為 橡膠，包括丁基橡膠、天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠、異戊橡膠、丁晴橡膠、乙丙 橡膠或氫化丁晴橡膠;所述的半金屬層為鋁箱或者銅箱。
[0021] 所述的骨傳導麥克風和空氣傳導麥克風交替工作進行送話，由一個預先定義的骨 傳導振子的輸入功率閾值來判斷骨傳導麥克風是否應被激活，當骨傳導振子的輸入功率超 過預先定義的閾值時，禁用骨傳導麥克風送話通道，同時激活空氣傳導麥克風進行送話;當 骨傳導振子的輸入功率低于預先定義的閾值時，激活骨傳導麥克風進行送話，同時關閉空 氣傳導麥克風送話通道。
[0022] 多個骨傳導麥克風分別設置在不同的位置，多個骨傳導振子分別設置在不同的位 置，由多個骨傳導麥克風和多個骨傳導振子同時提供接收側(送話)和發(fā)射側(受話)的多路 徑分集。
[0023] 所述的1個控制按鍵能夠完成接打電話、播放音樂和自拍照相功能，發(fā)箍與藍牙移 動設備配對后，當有電話打進來時，按一次控制按鍵是接電話;通話結束后，再次按一次控 制按鍵是掛電話;不方便接電話時，長按控制按鍵2秒能夠掛斷電話;在開機狀態(tài)下，按兩次 控制按鍵是快速重撥;開機時長按控制按鍵5秒鐘，是關機的操作;對于音樂播放控制，按1 次控制按鍵是音樂的播放或暫停;使用遠程自拍功能時需要打開藍牙連接的移動設備的相 機界面，長按發(fā)箍的控制按鍵1秒能夠實現自拍。
[0024] 所述的骨傳導發(fā)箍具備智能個人助理功能，由所述的健康傳感器感應用戶的心 率、血氧和體溫溫度，如果發(fā)現傳感器數據超過預定的閾值，智能個人助理的聲音將被觸 發(fā)，提醒用戶的健康參數超出閾值;所述的骨傳導發(fā)箍還能夠將健康傳感器的檢查數據遠 程傳輸給云服務器，由云服務器計算并檢索健康數據庫來判斷獲得的數據是否超出健康或 安全范圍，最后將計算的結果和結論通過無線返回給發(fā)箍。
[0025] 所述的骨傳導發(fā)箍能夠記錄用戶通過骨傳導麥克風和空氣傳導麥克風發(fā)出的語 句中詞頻較高的語句，上傳到云服務器進行計算檢索，云服務器對語句進行計算并且提取 高詞頻關鍵詞，比對最近一段時間的歷史數據庫，檢索關鍵詞，判斷提取的高詞頻關鍵詞與 數據庫中的高詞頻關鍵詞是否匹配，如果提取的高詞頻關鍵詞在數據庫中未檢索到，則將 未檢索到的新關鍵詞存入高詞頻關鍵詞數據庫；如果匹配，則觸發(fā)云服務器上的智能個人 助理引擎檢索互聯(lián)網，并通過卷積神經網絡算法計算出該關鍵詞能夠產生的事件，將優(yōu)先 級最高的事件的建議、答案、下一步問題返回給發(fā)箍，通過語音播報給用戶。
[0026] 本實用新型還提出一種有源有線骨傳導發(fā)箍，該有線骨傳導發(fā)箍包括發(fā)箍本體， 吸音棉層，布藝包裹層、裝飾層、骨傳導振子、海綿套、漏音緩沖器、骨傳導麥克風、骨傳導線 控驅動器主板、USB 0TG供電接口、3.5mm音頻接口和USB 0TG轉換器，發(fā)箍本體內側兩端固 定兩個骨傳導振子，兩個骨傳導振子通過一分多音頻功分器連接到骨傳導線控驅動器主 板，該骨傳導線控驅動器主板上設置有一個骨傳導驅動放大器、一個音量控制按鍵和至少1 個氣傳導麥克風，骨傳導線控驅動器主板的音頻輸入端口連接一條音頻線，音頻線末端的 3.5mm音頻接口是一個通用的3.5mm音頻連接器公頭，線控驅動器主板的供電端口連接一條 USB線，USB線末端是一個通用的USB Type-A型公頭連接器。
[0027] 與現有技術相比，本實用新型所述的骨傳導發(fā)箍的有益效果在于：
[0028] 1、實現了骨傳導發(fā)箍的功能多樣化，保持了傳統(tǒng)布藝發(fā)箍的美學吸引力、舒適、健 康等特點，增加了遙控自拍、防丟、環(huán)境健康監(jiān)測、智能個人語音助理、無線語音通話、聽音 樂等功能。
[0029] 2、解決了骨傳導技術的漏音問題，有力地保護了用戶在使用過程中的個人隱私。
[0030] 3、解決了骨傳導技術在送話過程中，周圍環(huán)境噪聲干擾的問題。本實用新型可以 抵消環(huán)境噪聲，保證在通話中，只有純凈的用戶語音。
[0031] 4、實現了現有技術無法實現的高品質骨傳導音頻，解決了人體骨骼和組織對振動 信號的衰減作用。
[0032] 5、簡化了骨傳導發(fā)箍的電路設計復雜度，降低了成本，降低了功耗。
[0033] 6、解決了現有塑料骨傳導發(fā)箍導致的用戶佩戴不舒適、容易造成皮膚過敏的問 題，本實用新型通過特定的結構將布藝設計與骨傳導發(fā)箍相結合。
[0034] 7、簡化了骨傳導發(fā)箍的輸入操作，實現了唯一一個按鍵就能完成所有操作的方 法，使骨傳導發(fā)箍與用戶的交互更加友好。
[0035] 8、本實用新型既可以通過無線連接的方式進行實施，也可以通過有線的方式進行 連接。通過3.5mm音頻連接器和USB Type-A型連接器，可以通用連接現有設備，無需電池供 電，可以實現全天候的使用。有線連接方式是無線連接方式的重要補充，來滿足不同用戶對 于不同應用場景的需要。
【附圖說明】
[0036] 圖1-3是本實用新型中的無線骨傳導發(fā)箍的外觀結構示意圖。
[0037] 圖4是本實用新型的一分多音頻功分器的結構示意圖。
[0038] 圖5是本實用新型采用空氣傳導和骨傳導麥克風相結合抵消設備送話過程中的環(huán) 境噪聲的工作流程圖。
[0039] 圖6是本實用新型中激活空氣傳導麥克風送話通道和骨傳導麥克風送話通道的流 程圖。
[0040] 圖7是本實用新型中多路徑分集振動信號技術進行送話的原理示意圖。
[0041] 圖8是本實用新型中多路徑分集振動信號技術進行受話的原理示意圖。
[0042] 圖9是本實用新型中多路徑分集中兩個不同位置的骨傳導器件傳導振動信號的相 對幅度隨著距聽神經的距離或傳導時間的變化圖。
[0043] 圖10是本實用新型中歸一化的骨傳導路徑損耗相對于信噪比的曲線示意圖。
[0044] 圖11a是現有技術中骨傳導振動信號單一路徑送話和受話的原理示意圖。
[0045] 圖lib是本實用新型中多路徑分集骨傳導的原理示意圖。
[0046] 圖12是本實用新型中由2個骨傳導振子被配置成多路徑分集的原理示意圖。
[0047] 圖13是本實用新型中的具有復合止振層的骨傳導振子的結構示意圖。
[0048] 圖14是本實用新型結合了傳感器實時數據和關鍵字詞頻檢測的融合識別技術流 程圖。
[0049] 圖15是本實用新型中有源有線骨傳導發(fā)箍的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0050] 下面將結合附圖對本申請中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實 施例僅僅是本申請的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域 普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保 護的范圍。
[0051] 如圖1-3所示，本實用新型所述的骨傳導發(fā)箍包括:柔性可延展的馬蹄鐵形發(fā)箍本 體100、吸音棉層1、布藝包裹層、裝飾層、至少2個骨傳導振子2、至少2個防漏音緩沖器3、至 少2個海綿套4、至少1個空氣傳導麥克風（圖中未示出）、至少1個骨傳導麥克風5、電路主板 6、可充電電池7和1個一分多音頻功分器（圖中未示出），所述的吸音棉層1固定設置在發(fā)箍 本體100的外側10上，所述的布藝包裹層和裝飾層將發(fā)箍本體100和吸音棉層1包裹在內；至 少2個骨傳導振子2設置在發(fā)箍本體100的末端;防漏音緩沖器3設置在骨傳導振子2與發(fā)箍 本體100接觸的結合部位;海綿套4設置在骨傳導振子2的頂端;空氣傳導麥克風集成設置在 電路主板6上；骨傳導麥克風設置在發(fā)箍本體100的內側20上；電路主板6設置在發(fā)箍本體 100的外側10與吸音棉層1之間，并固定在發(fā)箍本體100的外側;所述的電路主板6上還集成 設置有數字信號處理和無線收發(fā)單元、天線、1個骨傳導振子驅動器、至少1組運動傳感器、 至少1組健康傳感器和1個控制按鍵;可充電電池7固定在發(fā)箍本體100的外側，并且可充電 電池被連接到電路主板上;一分多音頻功分器連接發(fā)箍本體100的外側的電路主板6和內側 兩端的骨傳導振子2,通過一分多音頻功分器將骨傳導振子與電路主板上的骨傳導振子驅 動器的端口相連接。
[0052] 所述的運動傳感器包括計步器、陀螺儀和/或氣壓計；健康傳感器包括心率傳感 器、血氧傳感器和/或體溫計;數字信號處理和無線收發(fā)單元包括微處理器、音頻編解碼器 和無線連接模塊。
[0053]所述的發(fā)箍本體100包括主體和兩個可延展體8,兩個可延展體按照預定的曲率分 別連接到主體的兩端，并且兩個可延展體允許調整其各自的長度。
[0054]具體地，發(fā)箍本體采用柔性材料制作，通常采用無毒害、不引起皮膚過敏的聚碳酸 酯(PC)材料。發(fā)箍本體有一個曲率，附著于頭發(fā)保持部分。發(fā)箍本體包括主體，兩個可延展 體按照一定的曲率分別連接到主體的兩端，并且兩個延展體分別附著于頭發(fā)保持部分并且 允許調整其各自長度。這種設計的目的是用來適應不同用戶的顱骨輪廓，以進一步保證骨 傳導振子和相關傳感器可以接觸皮膚區(qū)域，而不是覆蓋著濃密的毛發(fā)區(qū)。毛發(fā)的覆蓋范圍 將大大降低骨傳導和健康傳感器的性能和精度。因此，通過靈活的調整發(fā)箍的延展體，可以 實現將其鎖定在最合適的接觸位置用來保證適當的功能性。
[0055]在發(fā)箍本體外側依次固定電路主板和可充電電池，兩者分布在發(fā)箍本體兩側保持 重量的平衡。在發(fā)箍本體內側均勻地固定著骨傳導振子和骨傳導麥克風;至少有2個骨傳導 振子分別位于發(fā)箍本體兩端，緊貼在耳朵后側的顳骨部分，因為顳骨是最好的骨傳導部位。 其中，骨傳導振子與發(fā)箍本體之間通過防漏音緩沖器進行連接。發(fā)箍本體需要和防漏音緩 沖器緊密粘合，用來防止骨傳導振子將振動傳到發(fā)箍本體，導致其振動產生漏音。骨傳導振 子接觸顱骨的方向上需要通過海綿套包裹，這樣當骨傳導振子和皮膚接觸過程中，海綿套 會位于兩者之間在既可以舒適直接地將振動傳到顱骨，又可以通過濾除一些振子的高頻音 頻部分，使得骨傳導的聲音聽起來更加柔和，不干澀刺耳。至少有1個骨傳導麥克風需要位 于顱骨頂端位置，也就是發(fā)箍本體內側的中間位置。因為顱骨頂端皮膚較薄，可以很好的收 集顱骨傳遞來的聲音。
[0056]數字信號處理和無線收發(fā)單元包括無線收發(fā)器(TRX)，例如通過藍牙、無線局域網 (WLAN)、紫蜂(Zigbee)標準等技術實現無線連接;至少一個天線;音頻處理包括編碼器和解 碼器(編解碼器），音頻驅動放大器，以驅動所述骨傳導振子，基帶數字信號處理器(DSP)，用 于增強的性能，例如噪聲消除，信號特性和質量控制等，微處理器單元(MCU)作為主控，用于 計算和控制其外圍模塊，存儲器單元包括只讀存儲器(ROM)和隨機存取存儲器(RAM)，可充 電電池被連接到電路主板，骨傳導振子和所述電路主板經由彈性音頻一分多音頻功分器實 現連接。
[0057]圖4是本實用新型的一分多音頻功分器的一種典型的結構示意圖。一分多音頻功 分器用于降低電路復雜度和生產制造成本。如圖4所示，一分多音頻功分器通過對插端子與 電路主板上的骨傳導振子驅動器的端口相連接，經過熱縮套管封閉的焊接部分以后分成多 路音頻線材輸出的正負信號;音頻線材的金屬芯連接多個骨傳導振子。圖4示意性地示出了 連接兩個骨傳導振子（圖4中骨傳導振子1和骨傳導振子2)的情況，但是本領域技術人員完 全能夠理解，這里可以連接多于兩個的骨傳導振子。
[0058] 本實用新型為了解決環(huán)境噪聲干擾問題，提出了噪聲抵消技術。本實用新型有幾 種類型的骨傳導音頻元件被布置。其中骨傳導振子被設置在發(fā)箍本體內側并且可以接觸到 用戶的顳骨外的皮膚，并非頭發(fā)遮住區(qū)部分。顳骨會直接傳導振動給用戶的耳蝸神經，讓用 戶聽到通過振動傳導的聲音。本實用新型的發(fā)箍本體的尺寸應合理設計，用于與顳骨外部 皮膚接觸的發(fā)箍本體材料和形狀設計保證可以提供足夠高的壓迫力。至少2個骨傳導振子 分別設置在顱骨兩側的顳骨上。因為骨傳導振子和骨傳導麥克風不可以在同一時間通過振 動傳遞聲音而沒有混淆，所以，至少1個空氣傳導麥克風被用于本實用新型;至少1個空氣傳 導麥克風被放置在電路主板上，通過麥克風陣列設計實現了定向拾音器的功能；可以在固 定方向上高靈敏度地收集聲音，尤其是口腔的方向。此外，至少有一個骨傳導麥克風也設置 在發(fā)箍本體頂部內側，它可以和顱骨外比較薄的皮膚接觸來傳遞聲音。這樣，在骨傳導振子 不工作的時候，可以通過骨傳導麥克風收集聲音，來實現降噪的目的。因為其振動傳遞聲音 的原理，環(huán)境噪聲不會干擾骨傳導麥克風。另外，當骨傳導振子工作時，骨傳導麥克風可以 輔助空氣傳導麥克風實現一種檢測并抵消環(huán)境噪音的功能，如圖5所示，本實用新型系統(tǒng)檢 測到骨傳導振子正在工作狀態(tài)，同時骨傳導麥克風和空空氣傳導麥克風都是活動的，然而， 他們沒有直接輸出所檢測的信號到無線連接模塊。空氣傳導麥克風同時探測環(huán)境噪聲和用 戶的語音，而骨傳導麥克風由于自身的性質只能檢測由振動產生的用戶的語音。然后，使用 適當的相關性，并用調整前的空氣傳導麥克風的檢測信號減去骨傳導麥克風的檢測信號， 環(huán)境噪聲信號就可以通過數字信號處理方法被提取出來。然后，被提取出來的環(huán)境噪聲會 與氣導麥克風信號進行同步，它們之間進行減法操作，這樣空氣傳導麥克風收集到的環(huán)境 噪聲就可以完全被抵消掉。因此，在本實用新型中，無論骨傳導振子是否工作，空氣傳導麥 克風或者是骨傳導麥克風所收集的聲音都可以對環(huán)境噪聲達到消除的目的。這也是本實用 新型引入兩種麥克風類型的最終目的。
[0059] 具體來說，本實用新型的骨傳導麥克風只檢測用戶語音信號A，空氣傳導麥克風檢 測到用戶語音信號A和環(huán)境噪聲信號B的混合信號C，即C = A+B;判斷骨傳導振子的輸入功率 是否超過閾值(這里的閾值是指由用戶預先輸入或預先定義的輸入功率的閾值），如果否， 則由骨傳導麥克風檢測到的信號即可獲得純凈的用戶語音信號A，環(huán)境噪聲信號B可以忽 略;如果是，則進行信號相關性運算，歸一化幅度，將信號C與信號A做減法得到歸一化的環(huán) 境噪聲信號B，即B = C-A;對空氣傳導麥克風檢測到的混合信號C進行延時，對歸一化的環(huán)境 噪聲信號B進行幅度調整，將延時的混合信號C與歸一化的環(huán)境噪聲信號B做減法，獲得純凈 的語音信號A，此時環(huán)境噪聲信號B被消除，空氣傳導和骨傳導麥克風相結合抵消設備送話 過程中的環(huán)境噪聲的工作流程結束。
[0060] 在本實用新型中其中一種實現方式是，骨傳導麥克風和空氣傳導麥克風可以交替 工作進行送話。切換的觸發(fā)信號取決于骨傳導振子的輸入功率的大小。由一個預先定義的 骨傳導振子的輸入功率閾值來判斷骨傳導麥克風是否應被激活。圖6示出該過程的工作流 程圖。當骨傳導麥克風檢測有一個輸入信號時，首先會進行一個檢測骨傳導振子的輸入功 率判斷。如果輸入功率超過預先定義的閾值，則意味著該骨傳導振子已經占用了骨傳導振 動。因此，它會觸發(fā)禁用骨傳導麥克風將振動信號傳遞到無線通信單元但是其并沒有被關 閉，只是送話通道中斷，以避免混淆。并且與此同時，它會激活空氣傳導麥克風來代替骨傳 導麥克風傳輸音頻信號至無線通信單元，但是這個過程中，骨傳導麥克風會將收集到的用 戶語音進行歸一化處理，并且與歸一化的空氣傳導麥克風收集到的語音和環(huán)境噪聲混合信 號做減法操作，進而獲得環(huán)境噪聲的歸一化值。然后，另外一個通道會將延時的空氣傳導麥 克風收集到的混合歸一化信號與計算所得的環(huán)境歸一化噪聲再次做減法，最終獲得抵消掉 環(huán)境噪聲的空氣傳導語音，實現降噪的目的。另一方面，如果骨傳導振子的輸入功率低于閾 值時，則激活骨傳導麥克風進行送話，由骨傳導麥克風傳輸音頻信號至無線通信單元，與此 同時，空氣傳導麥克風的送話通道被關閉。這樣本實用新型就可以在任何情況下提供環(huán)境 噪聲消除后的語音通信。
[0061] 本實用新型還解決了人體骨骼、組織衰減信號的問題。骨傳導技術的一個缺點在 現有技術中并沒有得到很好的解決，這就是振動信號頻率分量在顱骨、顳骨和其他人體組 織吸收存在的情況下使高品質音頻的傳導變得困難。因為這些人體骨骼和肌肉組織會對不 同音頻頻段的信號產生不同程度的衰減，也就是說骨骼和肌肉組織對音頻的衰減具有選擇 性，因此不同的骨和組織的振動將吸收不同頻率的分量。更值得注意的是，用戶不同的體 格、胖瘦會使這種情況變得更為復雜。這使得骨傳導技術的音頻設備很難和空氣傳導音頻 設備的音頻性能相媲美。在現有的骨傳導技術中，克服這種人體衰減效應的方法是在骨傳 導的傳播路徑上提供更多的信號幅度余量，來抵消這種衰減，或者通過選擇最佳的骨傳導 振子接觸皮膚的位置來解決。但是，在骨傳導的情況下頻率相關音頻衰減仍然發(fā)生，傳播到 聽覺神經的信號并沒有被均衡，信號保真度會惡化。另外，通過增大信號幅度來實現，會導 致骨傳導振子振動周圍空氣，引起次生的空氣傳導聲音，產生嚴重的漏音，這會導致用戶的 個人隱私被泄露。這種方法在現有技術中常常被詬病，因為用戶覺得這種所謂的骨傳導技 術就像是在耳朵邊上佩戴高音喇叭，沒有個人隱私可言。而且，對于寬頻帶振動信號，又稱 為高保真振動信號，這種增加信號幅度的方法對于高保真音頻來說，會使情況變得更加嚴 峻，太多衰減的發(fā)生可能會產生非常嚴重的聲音失真。
[0062] 因此，本實用新型提供了一種通過骨骼和組織的不同位置多路傳輸的方法，以彌 補、均衡音頻傳輸過程中的損耗。
[0063] 理想的情況下，由于振動引起的骨傳導傳遞函數預期為表征一個平坦衰減的過程 (恒定衰減與頻率)和一個單一的固定的時間延遲。然而，實際情況下產生的振動傳遞函數 卻提供振幅不對稱和頻率相關的衰減，以及一個可變延遲響應的信號。因此要實現與傳統(tǒng) 的空氣傳導音頻器件相同的性能，本實用新型采用多個骨傳導電聲器件進行接觸位置的選 擇分集，與信號強度恢復技術相結合來補償由骨骼和人體組織吸收造成的具有頻率選擇性 的衰減效應。
[0064] 在骨傳導過程中，當信號帶寬超過一定的帶寬閾值時，頻率選擇性衰減就會發(fā)生。 為了補償其影響，本實用新型提出多個骨傳導器件同時作用在不同的位置，經由各個骨傳 導路徑中遇到的傳遞函數必須在的數字信號處理器中被均衡。這個方法在理想的情況下， 如果信號在被聽覺神經檢測到之前，各個傳遞函數的逆函數可被應用到各路徑的骨傳導器 件上時，整個被檢測到的音頻振幅響應就會變平坦，并且可以實現補償傳播延遲，最終該振 動信號的衰減會被消除掉。其中，本實用新型的數字信號均衡技術可以采用現有的幾種數 字均衡技術來實現，并不局限于某種特定的數字均衡技術，至于工程實施選擇哪種均衡技 術，可以根據實際情況進行選擇。本實用新型的原理下面示于圖7和圖8。
[0065] 如圖7和圖8所示，本實用新型構造了一個多路徑傳播模型，并且能夠產生信號衰 減相對于傳播范圍的關系。這個模型可以通過各路信號到達聽覺神經的不同的振幅對頻率 計算差分路徑損耗，從而找到由于骨骼和人體組織吸收所引起的波峰和空值的存在。本實 用新型可以根據檢測振動信號強度或者一些其它性能指標，例如:距離，人體組織到骨骼的 厚度、傳播方向等因素來選擇最優(yōu)的接觸顱骨/顳骨的不同位置來放置骨傳導麥克風或者 骨傳導振子。通過在至少2個不同的位置來接收或者發(fā)射振動信號，可以實現補償骨骼和人 體組織造成的振動衰減的作用。圖7示出了本實用新型中多路徑分集振動信號技術進行送 話的原理，圖7中示意性地示出了 4個不同的路徑，分別為路徑1、路徑2、路徑3和路徑4,通過 將骨傳導麥克風設置在不同的位置，使得不同位置的骨傳導麥克風通過不同的路徑接收振 動信號，這些不同的路徑與人體不同的組織之間具有特定的關系，圖7示意性的列出的人體 組織包括鼻通道、鼻孔、嘴、牙齒、舌頭、聲帶、氣管和食管。圖8示出了本實用新型中多路徑 分集振動信號技術進行受話的原理，圖8中同樣示意性地示出了 4個不同的路徑，分別為路 徑1、路徑2、路徑3和路徑4,通過將骨傳導振子設置在不同的位置，使得不同位置的骨傳導 振子通過不同的路徑送出振動信號，這些不同的路徑與人體不同的組織之間具有特定的關 系，圖8示意性的列出的人體組織包括耳廓、顳骨、聽小骨、外耳道、鼓膜、耳咽管、耳蝸和聽 覺神經。
[0066] 圖9展示了兩個不同的骨傳導器件位置在骨傳導距離和時間上不同的振動信號強 度。
[0067] 在本實用新型中，因為多個骨傳導器件的放置位置對于振動信號強度恢復技術來 說至關重要，所以骨傳導器件的放置位置選擇依賴于振動信號的質量。多個骨傳導器件傳 導振動形成的路徑分集對于頻率相關衰減的骨傳導路徑的影響如圖10所示，其說明了通過 骨傳導路徑分集可以實現性能的大幅度提高。值得注意的是，相同的骨傳導性能如果通過 現有技術實現，必須通過引入額外的、但是非常大的振動信號電平余量來進行實現，直接會 導致無法接受的嚴重漏音效應和功耗損失。圖10表明，本實用新型提出的多路徑分集產生 的增益彌補了現有技術中需要補償的頻率相關人體骨骼和組織造成的振動信號的衰減的 余量中的大部分，也就是說不必通過現有技術引入額外的、但是非常大的振動信號電平余 量來進行補償，也就不會產生嚴重漏音效應和功耗損失。
[0068]在本實用新型中，多個冗余的骨傳導器件被放置特定的、不同的位置與顱骨或者 顳骨皮膚進行接觸，以提高骨傳導路徑的穩(wěn)健性和承載音頻的振動信號路徑的質量。在圖 11a和圖lib中展示了相比于現有技術，本實用新型的一個具體的實施例。在本實用新型中， 所需的發(fā)射(骨傳導振子)和接收(骨傳導麥克風)側需要至少兩個器件。
[0069]如圖11a所示，現有技術不提供任何對于骨傳導放置位置的魯棒性或質量改進機 制，因此，現有技術只是提供了一個基本的、簡單的骨傳導路徑而已。也就是說，現有技術中 僅設置一個單一的骨傳導麥克風，振動信號通過單一路徑送話，同時僅設置單一的骨傳導 振子，振動信號通過單一路徑送話，雖然圖11a中示例性地示出了多個人體組織，包括鼻通 道、鼻孔、嘴、牙齒、舌頭、聲帶、氣管、食管、耳廓、顳骨、聽小骨、外耳道、鼓膜、耳咽管、耳蝸 和聽覺神經，但是現有技術并沒有考慮這些人體組織衰減信號的問題。
[0070] 然而，本實用新型可以同時提供接收側(骨傳導麥克風)和發(fā)射側(骨傳導振子)的 多路徑分集，并提供額外的系統(tǒng)魯棒性。本實用新型通過數字信號處理多路徑振動信號來 補償振幅度的損失和傳播延遲，可以大大改善骨傳導技術的音頻質量。發(fā)射分集和接觸位 置的選擇可以極大地提高骨傳導麥克風的性能。本實用新型通過多路徑分集，使骨傳導技 術可以媲美空氣傳導音頻的現有技術。如圖lib所示，本實用新型提供多個骨傳導麥克風并 且分別設置在不同的位置，圖lib中示例性地示出了具有N個骨傳導麥克風的實施例，分別 為設置在位置〇的骨傳導麥克風RX0,設置在位置1的骨傳導麥克風RX1，……，設置在位置N 的骨傳導麥克風RXN，這N個骨傳導麥克風構成振動信號多路徑送話機制，多個骨傳導麥克 風進行多路徑分集傳導。同樣地，本實用新型還提供多個骨傳導振子并且分別設置在不同 的位置，圖lib中示例性地示出了具有Μ個骨傳導振子的實施例，分別為設置在位置0'的骨 傳導振子RX0'，設置在位置1'的骨傳導振子RX1'，……，設置在位置Μ的骨傳導振子RXM，這Μ 個骨傳導振子構成振動信號多路徑受話機制，多個骨傳導振子進行多路徑分集傳導。
[0071] 本實用新型中的多路徑振動信號分集是通過數字信號處理算法實現的。例如，假 設兩個骨傳導振子被配置成多路徑分集，如圖12所示，數字音頻輸入信號經過數字信號有 限脈沖響應(Finite Impulse Response，FIR)濾波分頻器輸送到數模轉換器，由數模轉換 器(Digital to Analog Converter，ADC)將信號分別傳輸給低頻骨傳導振子驅動器和高頻 骨傳導振子驅動器。低頻骨傳導振子驅動器發(fā)出低頻率的振動信號分量，高頻骨傳導振子 驅動器發(fā)出高頻振動信號分量。低頻率的振動信號分量so在優(yōu)化了的特定位置0上通過骨 傳導振子ΤΧ0發(fā)射，與此同時高頻振動信號分量 81則在另外一個位置1上由骨傳導振子TX1 進行發(fā)射。用戶的雙耳聽覺神經則作為接收側，可以被標識為左耳聽覺神經RX0和右耳聽覺 神經RX1，它們分別通過四個可能的骨傳導路徑的傳遞函數h00，h01，hl0，和hi 1對固定在位 置〇的骨傳導振子ΤΧ0和固定在位置1的骨傳導振子TX1發(fā)射的信號進行接收，這樣就形成一 個骨傳導路徑矩陣，標識為H。
[0072] 為了均衡和提取發(fā)射源ΤΧ0和TX1的振動信號SdPS1，必須對骨傳導路徑矩陣Η進行 估算。在每個接收側的輸入端所接收的骨傳導振動信號可以通過下列公式(1)進行計算：
[0073] r〇 = hooso+hiosi
[0074] ri = hioso+hnsi (1)
[0075] 其中，rdPri分別表示聽覺神經的接收側接收到的振動信號。因此，本實用新型的 通過骨傳導路徑分集技術在聽覺神經端獲得的振動信號可以表述為
[0076]
[0077] 因此，路徑傳遞函數[H]的逆函數可以通過數字信號處理應用在發(fā)射信號源[S] 上，即經過本實用新型補償過的發(fā)射信號源變?yōu)閇ΗΓ 1 · [S]。由此可知，通過應用本實用新 型，在聽覺神經獲得到的振動信號為[R]'
[0078] [R]，= [H] · [H]-1 · [S] = [S]
[0079] 由上面的公式可知，通過本實用新型，發(fā)射側的振動信號可以無損的傳導到接收 側的聽覺神經，從而實現高保真的音頻傳遞。對于骨傳導麥克風(接收）的骨傳導路徑分集 與發(fā)射的原理相同，在此就不再贅述。
[0080] 本實用新型還解決了骨傳導技術漏音的問題。在所有骨傳導技術中，音頻是依靠 振動信號在骨骼（固體）中傳遞實現的。也就是說只要在振動方向上接觸到的固體，都可以 傳遞聲音。所以，在骨傳導發(fā)箍設計過程中，因為固定骨傳導振子的結構采用固體構成，所 以其也會傳遞振動，甚至帶動周圍的空氣產生次生的振動，最終造成漏音的現象。所以，很 多現有技術認為漏音是骨傳導很難避免和解決的一個難題?，F有技術一直致力于優(yōu)化骨傳 導振動的產生、控制和消除的研究?？墒?，所有的固體振動都會產生聲音，如果沒有振動就 不會有聲音的傳到，骨傳導技術無法實現完全消除振動。因此，本實用新型針對骨傳導振子 的固有特性進行了創(chuàng)新，提出了一種將振動對減到最小的方法，這種止振技術能夠完全消 除骨傳導發(fā)箍漏音的問題。通常骨傳導振子的振動是軸向的，也就是說軸心的方向上的振 動信號占據主導，與軸心正交的方向上的振動較弱。所以本實用新型集中對軸心方向上的 非接觸皮膚側的振動信號進行止振，來實現止振消除漏音的效果。因為非軸向上的振動對 于漏音的影響較小，所以忽略其影響。
[0081] 本實用新型中的止振技術的核心是通過金屬層和半固體相結合來消除干擾性振 動（即導致骨傳導發(fā)箍漏音的振動）。因為某些特定的半固體具有良好的止振性能，通過其 結合良好的振動傳導金屬介質，通過對骨傳導振子的隔離來進行止振。本實用新型通過復 合止振層和吸音棉層對漏音振動進行阻尼止振。本實用新型中復合止振層是高密度的阻尼 橡膠層，表面附著鋁箱構成，可以對復合止振層進行疊加，疊加數量根據其抑制骨傳導漏音 的效果決定，具備阻隔、吸收噪聲的作用。在復合止振層外側還可以有一層橡塑材質的吸音 棉層，采用氣泡閉孔設計，主要用于吸音。疊加次序為:復合止振層緊貼骨傳導振子，吸音棉 層緊貼復合止振層。
[0082]如圖13所不，本實用新型的骨傳導振子包括金屬外殼134,與金屬外殼134連接的 振子元件1311，金屬外殼134的一側設置有音頻輸入端子133,振子元件1311與音頻輸入端 子133之間通過音頻導線131連接;金屬外殼134的下方設置有外部半金屬層135和外部半固 體層136;外半金屬層135和外部半固體層136構成外部復合止振層，外部復合止振層的下方 設置有吸音棉層1。圖13所示的振子元件的外徑為13mm，正好適合耳廓封閉，從振子元件 1311的最外側邊緣到外部半金屬層135的垂直高度為10_，金屬外殼134的外徑為18_。
[0083]本實用新型通過復合止振層和吸音棉層對漏音振動進行阻尼止振，也就是固體振 動時，使固體振動的能量盡可能多地耗散在阻尼層中。阻尼是指阻礙物體的相對運動、并把 運動能量轉化為熱能或其它可以耗散能量。阻尼可以減小機械結構的共振振幅，減少因機 械振動所產生的聲輻射，降低骨傳導發(fā)箍漏音。骨傳導發(fā)箍工作時，對于漏音信號，當沿骨 傳導振子重心軸方向對金屬傳導層裝置進行碰撞時會產生一定頻率的振動，因為金屬是良 好的振動傳導介質，會把軸向的振動信號盡量均勻地分布到其面積上，所以單位面積上的 振動信號相當于被平均化而減小，但是并沒有被吸收。與此同時，金屬層和半固體層緊密貼 合，金屬層一面上的振動信號會均勻地傳導到半固體層上，如果金屬和半固體構成的復合 層沒有外力作用，骨傳導振子激發(fā)的振動將逐步衰減，衰減的速度取決于半固體材料的減 幅，根據牛頓定律將得到下面公式：
[0084]質量+阻力+彈力=0
[0085] 若忽略減幅不計，可以得到半固體層的固有頻率如下：
[0086]
[0087] 其中，fo表示半固體層的固有頻率;C表示半固體層的彈簧剛度;Μ表示半固體層質 量。當振動的碰撞力遠離重心，半固體層會在三個軸中產生扭轉振動，各自的角頻率為：
[0088]
[0089] 其中，c〇D表示角頻率;Cv表示扭轉剛度;J表示慣量。
[0090] 本實用新型中的半固體層在正常情況下具有將逐漸增強的共振減小到一定水平 的特性，半固體層的隔離止振效率等于激振頻率/固有頻率即：當f 時，激振力 將減少而且遠不等于固有頻率，半固體層將起到隔離振動的效果，當η=3時，半固體層的止 振效果將達到80%，也就是說僅有20%的激振振動在被傳導。因此，本實用新型中的半固體 層可以代替現有技術中的金屬彈簧起到消振、吸振作用，其主要的性能要求在靜剛度、動剛 度、耐久性能上。
[0091] 本實用新型中的半固體層是介于固體和液體之間的粘稠物質，其具備以下特點：
[0092] 1、由多種材料相組合而成，同一種形狀通過材料調整可以擁有不同的性能。
[0093] 2、半固體層內部分子之間的摩擦使它擁有一定的阻尼性能，即運動的滯后性(受 力過程中半固體層的變形滯后于半固體層的應力）。
[0094] 3、半固體層在壓縮、剪切、拉伸過程中都會產生不同的彈性系數。
[0095] 本實用新型中半固體層的材料構成為橡膠。因為骨傳導發(fā)箍防漏音對阻尼性要求 大，所以，具備較好阻尼性能的丁基橡膠（IIR)材料為最優(yōu)的半固體材料。它可以緩解漏音 振動分散下來的力，而且不會產生較大的內聚力。但是本實用新型不局限于丁基橡膠(IIR) 材質，其它可用的橡膠為天然橡膠(聚異戊二烯，NR)，丁苯橡膠(SBR)，順丁橡膠(BR)，氯丁 橡膠(CR)，異戊橡膠（IR)，丁晴橡膠(NBR)，乙丙橡膠(EPDM)，氫化丁晴橡膠(HNBR)等。
[0096] 本實用新型中除了半固體層，還引入了金屬層的概念，它與半固體層相結合可以 實現一個復合層（即復合止振層），這個復合層作為基本的止振防漏音單元，可以通過多個 復合層疊加的方式來實現防漏音的消除。金屬層為鋁箱或者銅箱，但是并不局限于這兩種 金屬。而且，這個復合層既可以設計放置在骨傳導振子內部，也可以設置在骨傳導振子外 偵k所以，本實用新型至少1個復合層在骨傳導振子內部或外部進行軸向止振的操作?？偟?來說，這個復合層防止骨傳導漏音的原理如下：
[0097] 1、均勻化振動:通過金屬層這個良好的振動傳導介質，可以把原來軸向的高強度 振動信號均勻地分布在一個更大的面積上，所以單位面積的振動信號實際上是減小的。
[0098] 2、吸收振動:本實用新型的復合層可以用于骨傳導振子內部振動元件和外殼的連 接，可稱為內部復合層。此狀態(tài)下內部振動元件是振動源，內部復合層的作用是吸收其在軸 向上貼合外殼時產生的振動，避免將漏音傳遞到骨傳導振子的外部，同時也會略微減少內 部振動元件自身的振動。內部復合層的外徑小于骨傳導振子的外徑。
[0099] 3、消減振動：本實用新型的復合層也可以用于骨傳導振子與發(fā)箍框架之間的連 接，可以成為外部復合層，此狀態(tài)下整個骨傳導振子是振動源，外部復合層的作用是將骨傳 導振子與發(fā)箍框架產生的振動通過高阻尼作用迅速消減，防止振動通過發(fā)箍框架振動空氣 產生漏音。外部復合層的外徑大于等于骨傳導振子的外徑。
[0100] 本實用新型還解決了傳統(tǒng)發(fā)箍功能單一的問題，提供自拍功能，能夠防丟，能夠實 現環(huán)境、健康檢測，具有智能個人語音助理的功能。本實用新型在使用時，雙手撐開發(fā)箍向 后戴在頭上，骨傳導振子應位于耳朵后方，發(fā)箍末梢緊貼耳后的顳骨裸露皮膚部分，而不是 在耳朵里或者有頭發(fā)密集覆蓋部分。本實用新型具有4項基本功能:接打電話、播放音樂、自 拍照相和移動設備防丟。這都是通過一個按鍵完成的。首先是電話操作。發(fā)箍與藍牙移動設 備配對后，有電話打進來時，短按一次是接電話;通話結束后，再次短按一次是掛電話。不方 便接電話時，長按按鍵2秒即可掛電話。在開機狀態(tài)下，短按兩次，是快速重撥。開機時長按 按鍵5秒鐘，是關機的操作。對于音樂播放控制，短按1次是音樂的播放和暫停。切歌和調音 量需要在移動設備上操作。使用遠程自拍功能需要打開藍牙連接移動設備的相機界面，長 按本實用新型中的按鍵1秒即可實現自拍。移動設備防丟功能支持兩種距離模式。短距離防 丟需要安裝"藍牙防丟VI.0"手機應用程序(App)。它實現1到3米范圍內的報警。長距離則無 需手機應用程序(App)，當發(fā)箍的和移動設備的距離超出10米時，會自動發(fā)出提示音。
[0101] 本實用新型還有一組嵌入在發(fā)箍外側的健康傳感器組。它們被用來提供給用戶情 感通信，例如:健康建議，情感建議。參數估計算法可以通過智能個人助理，例如:通過蘋果 公司的Siri或者微軟公司的Cotana進行實現，但并不局限于某種特定的智能個人助理技 術。智能個人助理可以提供語音提示和情感的服務給用戶。這部分將在后面詳細描述。此處 所使用的傳感器是用戶情感感知的基本檢測機構中的一個。這些傳感器包括心率傳感器， 用于記錄用戶的心跳速率;血氧傳感器，用于檢測血液中的氧含量。這些傳感器也設置在發(fā) 箍的端部，使得它們可以接觸毛發(fā)沒有覆蓋的皮膚。還包括體溫計，體溫計會對用戶每天的 體溫數據進行收集分析，從而根據統(tǒng)計信息給用戶提供健康或者生理的建議。例如根據女 人的基礎體溫變化規(guī)律來對月經周期、是否懷孕進行判斷，通過個人語音助理提示用戶相 關信息。
[0102] 本實用新型實現了智能個人助理功能。本實用新型提供了兩種方法實現智能個人 助理的功能。
[0103] 本實用新型的第一種智能個人助理功能基于其傳感器的實時數據而實現。本實用 新型監(jiān)視健康傳感器的數據，如果所觀察到的傳感器數據一旦超過一個預定的閾值，智能 個人助理的聲音將被觸發(fā)，提醒用戶的健康參數超出閾值，是否需要聯(lián)系家人或醫(yī)生等。例 如，當用戶在運動過程中由于運動過于劇烈，其心臟跳動速率超出預先定義的閾值的時候， 智能個人助理給用戶發(fā)出提醒信息。智能個人助理具備計算功能，計算功能既可以在本地 處理器執(zhí)行，也可以在云服務器端來執(zhí)行。當在云服務器端計算時，本實用新型的發(fā)箍僅需 將數據傳輸到服務器，服務器計算并檢索健康數據庫來判斷獲得的數據是否超出健康或安 全范圍，最后將計算的結果和結論通過無線網絡返回給發(fā)箍。另外，本實用新型提供的建議 可以是來自用戶的進一步輸入，例如用戶可以提前輸入："心臟的跳動速率超過正常水平， 是否需要考慮慢下來，這是對你的健康更好"等，這樣當用戶心臟跳動速率超出預先定義的 閾值的時候，會收到發(fā)箍的建議。本實用新型的發(fā)箍可以發(fā)揮超出個人助理的功能，當其在 云服務器端連接對應的數據庫的時候，例如，運動數據庫、醫(yī)學數據庫、心理學數據庫和自 然科學數據庫，本實用新型可以轉換為具備私人教練、私人健康醫(yī)生、私人心理醫(yī)生或私人 家教等功能。另一個例子是，當用戶感到悲傷、哭泣的時候，該傳感器可以反饋，顯示用戶的 情感是傷感，個人智能助理能觸發(fā)播放輕柔的音樂，以緩解用戶的情緒。對于用戶來說，他 們可能需要個人照顧，并通過與智能個人助理聊天以放松自己的情緒。
[0104] 本實用新型的第二種智能個人助理功能通過記錄和檢索歷史數據進行觸發(fā)。智能 個人助理在一個特定的期間檢測用戶關注的關鍵字的頻率。當個人智能助理檢測到某一關 鍵字被重復并且超出預先定義的閾值的次數時，表明用戶在關注這個關鍵字的信息，這時 個人智能助理會記錄并上傳這個關鍵字到云服務器與歷史數據庫進行檢索，當檢索結果發(fā) 現該關鍵確實在特定時段出現時，本實用新型的發(fā)箍認為用戶正在關注相關主題，例如生 活方式的話題，明星新聞，八卦搜索，購物，打折信息等，這時云服務器端會通過搜索引擎檢 索互聯(lián)網，通過卷積神經網絡算法提取相關信息，通過組合關鍵字的頻率和傳感器對情緒 和情感進行檢測，提示用戶是否關注相關內容。如果是，則朗讀相關內容;如果否，則放棄播 放相關內容，并將客戶的反饋存入云服務器的歷史數據庫以供下一次檢索使用。所以這個 歷史數據庫是具有自學習功能的，是隨著用戶的使用而不斷完善的，具有高度的私人性。所 以本實用新型可以通過這種方法使智能個人助理具有自學習功能。本實用新型可提供私人 和親密的交流。對于用戶情緒和健康檢查相結合的方法的實施例示于圖14。
[0105] 如圖14所示，首先由健康傳感器感應用戶的心率、血氧和溫度，判斷檢測的數據是 否超過預設的健康閾值，如果否，則由健康傳感器重新感應用戶的心率、血氧和溫度，如果 是，則記錄此時用戶通過骨傳導麥克風和空氣傳導麥克風發(fā)出的語句中詞頻較高的語句， 上傳到云服務器進行計算檢索，云服務器對語句進行計算并且提取高詞頻關鍵詞，比對最 近一段時間的歷史數據庫，檢索關鍵詞，判斷提取的高詞頻關鍵詞與數據庫中的高詞頻關 鍵詞是否匹配，如果否(表明提取的高詞頻關鍵詞在數據庫中未檢索到），將未檢索到的新 關鍵詞存入高詞頻關鍵詞數據庫，如果是，則觸發(fā)云服務器上的智能個人助理引擎檢索互 聯(lián)網，并通過卷積神經網絡算法計算出該關鍵詞可以產生的事件，將優(yōu)先級最高的事件的 建議、答案、下一步問題返回給發(fā)箍，通過語音播報給用戶，判斷用戶是否對回饋的語音信 息滿意，如果是，結束程序，如果否，發(fā)箍將用戶進一步的問題上傳給云服務器智能個人助 理引擎，重新觸發(fā)云服務器上的智能個人助理引擎檢索互聯(lián)網，并計算出該關鍵詞可以產 生的事件，將優(yōu)先級最高的事件的建議、答案、下一步問題返回給發(fā)箍，通過語音播報給用 戶。
[0106] 本實用新型不局限于無線通信方式實現骨傳導發(fā)箍的功能。除此之外，有線方式 也同樣適用于本實用新型。本實用新型有線技術實施方式不需要電池，無線通信單元，天 線，如圖15所示。這樣的好處是：
[0107] 1.大大精簡了電路復雜度，減少了生產制造工序，降低了生產制造成本；
[0108] 2.用戶不必擔心藍牙骨傳導發(fā)箍長時間使用后電量不足導致無法使用。有線技術 實施本身不需要電池供電。其電源供應來自其連接的外部設備，例如個人電腦(PC )、移動設 備。
[0109] 如圖15所示，本實用新型提出的有源有線骨傳導發(fā)箍由以下幾個部分組成:發(fā)箍 本體150,吸音棉層151，布藝包裹層（未顯示），裝飾層（未顯示），骨傳導振子152,海綿套 153,漏音緩沖器154,骨傳導麥克風155,骨傳導線控驅動器主板156，USB 0TG供電接口， 3.5mm音頻接口 157，USB 0TG轉換器158。發(fā)箍本體內側兩端固定骨傳導振子。與無線技術實 施不同的是，有線技術實施中沒有電路主板和電池固定在發(fā)箍本體上從而節(jié)約了成本。兩 個骨傳導振子通過一分多音頻功分器159連接到骨傳導線控驅動器主板。這個線控驅動器 主板實際上是一個精簡版本的電路主板，僅保留一個骨傳導驅動放大器、音量控制按鍵 1510和至少1個氣傳導麥克風1511。骨傳導線控驅動器主板的音頻輸入端口連接一條音頻 線1512，音頻線末端的3.5mm音頻接口 157是一個通用的3.5mm音頻連接器公頭(AV Jack)。 線控驅動器主板的供電端口連接一條USB線1513，USB線末端是一個通用的USB Type-A型公 頭連接器1514WSB Type-A型公頭連接器可以通過USB 0TG轉換器158將Type-A型接口轉換 為其它任意可以支持類型連接器形式，例如MicroUSB連接器，蘋果手機數據連接器等。在電 氣連接性滿足條件的情況下，USB 0TG轉化器不局限于某種特定的接口形式。
[0110] 在使用時，需要連接設備提供一個3.5mm音頻連接器母頭和一個能夠支持0TG、提 供3.3V或5V供電的數據接口連接器母頭。本實用新型的有線技術實施方式通過3.5mm音頻 連接、USB 0TG連接器和轉換器與設備相連接，分別對音頻和供電進行傳輸，將設備輸出的 音頻信號和供電作為骨傳導線控驅動器主板的輸入，線控驅動器對音頻信號進行放大后， 達到骨傳導振子可以接受的信號功率水平，直接通過一分多音頻功分器進行分路，分別驅 動骨傳導振子傳導音頻到達聽覺神經。
[0111] 本實用新型還解決了現有技術中發(fā)箍本體采用的塑料材質如聚氯乙烯(PVC)、聚 丙烯(PP)或聚乙烯(PE)等接觸皮膚引起不適、皮膚過敏的問題。本實用新型采用聚碳酸酯 (PC)，而不是PVC、PP或PE來避免長期接觸皮膚引起的不適、過敏的問題，而且本實用新型采 用的材料無毒害。聚碳酸酯(PC)材料作為發(fā)箍本體，但是它并不接觸皮膚，外面有吸音棉 層、棉布層包裹，真正接觸皮膚的是棉布層。所以，本實用新型實際上是一個布藝的發(fā)箍，與 現有技術中的塑料耳機和發(fā)箍有著明顯的差別。棉布材質接觸皮膚和衣物接觸的體驗是一 致的。所以本實用新型能提供舒適、不過敏、無毒害的健康骨傳導發(fā)箍。
[0112] 此外，本實用新型還解決了現有技術中發(fā)箍按鍵多的問題，實現了采用唯一的按 鍵完成所有操作的簡化方式，通過軟件和硬件相結合的方式實現了按鍵的簡化，唯一的按 鍵可以實現多種功能。
[0113] 本實用新型與現有技術相比，具有以下優(yōu)點和積極效果：
[0114] 1、實現了骨傳導發(fā)箍的功能多樣化，保持了傳統(tǒng)布藝發(fā)箍的美學吸引力、舒適、健 康等特點，增加了自拍、防丟、環(huán)境健康監(jiān)測、智能個人語音助理、無線語音通話、聽音樂等 功能。
[0115] 2、解決了骨傳導技術的漏音問題，有力地保護了用戶在使用過程中的個人隱私。
[0116] 3、解決了骨傳導技術在送話過程中，周圍環(huán)境噪聲干擾的問題。本實用新型可以 抵消環(huán)境噪聲，保證在通話中，只有純凈的用戶語音。
[0117] 4、實現了現有技術無法實現的高品質骨傳導音頻，解決了人體骨骼和組織對振動 信號的衰減作用。
[0118] 5、簡化了骨傳導發(fā)箍的電路設計復雜度，降低了成本，降低了功耗。
[0119] 6、解決了現有塑料骨傳導發(fā)箍導致的用戶佩戴不舒適、容易造成皮膚過敏的問 題。
[0120] 7、簡化了骨傳導發(fā)箍的輸入操作，實現了唯一一個按鍵就能完成所有操作的方 法，使骨傳導發(fā)箍與用戶的交互更加友好。
[0121] 8、本實用新型既可以通過無線連接的方式進行實施，也可以通過有線的方式進行 連接。通過3.5mm音頻連接器和USB Type-A型連接器，可以通用連接現有設備，無需電池供 電，可以實現全天候的使用。有線連接方式是無線連接方式的重要補充，來滿足不同用戶對 于不同應用場景的需要。
[0122] 以上顯示和描述了本實用新型的主要特征及本實用新型的優(yōu)點。本領域的技術人 員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明 本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變 化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范 圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1. 一種骨傳導發(fā)箍，其特征在于，所述骨傳導發(fā)箍包括:柔性可延展的馬蹄鐵形發(fā)箍本 體、吸音棉層、布藝包裹層、裝飾層、至少2個骨傳導振子、至少2個防漏音緩沖器、至少2個海 綿套、至少1個空氣傳導麥克風、至少1個骨傳導麥克風、電路主板、可充電電池和1個一分多 音頻功分器，所述的吸音棉層固定設置在發(fā)箍本體的外側，所述的布藝包裹層和裝飾層將 發(fā)箍本體和吸音棉層包裹在內；至少2個骨傳導振子設置在發(fā)箍本體內側的末端;防漏音緩 沖器設置在骨傳導振子與發(fā)箍本體之間的接觸的結合部位;海綿套將骨傳導振子包裹在其 中；空氣傳導麥克風集成設置在電路主板上;骨傳導麥克風設置在發(fā)箍本體的內側頂部；電 路主板設置在發(fā)箍本體的外側，電路主板的厚度與吸音棉層相同，并且平行嵌入在兩塊吸 音棉層之間，并固定在發(fā)箍本體的外側;所述的電路主板上還集成設置有數字信號處理和 無線收發(fā)單元、天線、骨傳導振子驅動器、至少1組運動傳感器、至少1組健康傳感器和1個控 制按鍵;可充電電池固定在發(fā)箍本體另一半的外側，與電路主板相對，可以維持發(fā)箍重量的 平衡，并且可充電電池被連接到電路主板上;一分多音頻功分器連接發(fā)箍本體的外側的電 路主板和內側的骨傳導振子，通過一分多音頻功分器將骨傳導振子與電路主板上的骨傳導 振子驅動器的端口相連接;與外部設備的連接方式既能夠支持有線連接，也能夠支持無線 連接;所述的發(fā)箍本體包括主體和兩個可延展體，兩個可延展體按照預定的曲率分別連接 到主體的兩端，并且兩個可延展體允許調整其各自的長度，至少有2個骨傳導振子分別位于 發(fā)箍本體內側的兩端，至少有1個骨傳導麥克風位于發(fā)箍本體內側的中間位置，當用戶佩戴 骨傳導發(fā)箍的時候，2個骨傳導振子分別緊貼在耳朵后側的顳骨部分，骨傳導麥克風位于顱 骨頂端的位置。2. 根據權利要求1所述的骨傳導發(fā)箍，其特征在于，所述的運動傳感器包括計步器、陀 螺儀和/或氣壓計;健康傳感器包括心率傳感器、血氧傳感器和/或溫度計;數字信號處理和 無線收發(fā)單元包括無線收發(fā)器、天線、微處理器、音頻編解碼器、音頻驅動放大器、基帶數字 信號處理器和存儲器單元。3. 根據權利要求1所述的骨傳導發(fā)箍，其特征在于，所述的骨傳導振子包括金屬外殼， 和與金屬外殼連接的振子元件，金屬外殼的一側設置有音頻輸入端子，振子元件與音頻輸 入端子之間通過音頻導線連接;金屬外殼的下方設置有外部半金屬層和外部半固體層;外 半金屬層和外部半固體層構成外部復合止振層，外部復合止振層的下方設置有吸音棉層。4. 根據權利要求3所述的骨傳導發(fā)箍，其特征在于，所述的振子元件的外徑為13mm，從 振子元件的最外側邊緣到外部半金屬層的垂直高度為l〇mm，金屬外殼134的外徑為18_，所 述的吸音棉層為橡塑材質，采用氣泡閉孔設計;所述的半固體層的材料構成為橡膠，包括丁 基橡膠、天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠、異戊橡膠、丁晴橡膠、乙丙橡膠或氫化 丁晴橡膠;所述的半金屬層為鋁箱或者銅箱。5. 根據權利要求1所述的骨傳導發(fā)箍，其特征在于，所述的骨傳導麥克風和空氣傳導麥 克風交替工作進行送話，由一個預先定義的骨傳導振子的輸入功率閾值來判斷骨傳導麥克 風是否應被激活，當骨傳導振子的輸入功率超過預先定義的閾值時，禁用骨傳導麥克風送 話通道，同時激活空氣傳導麥克風進行送話；當骨傳導振子的輸入功率低于預先定義的閾 值時，激活骨傳導麥克風進行送話，同時關閉空氣傳導麥克風送話通道。6. 根據權利要求1所述的骨傳導發(fā)箍，其特征在于，系統(tǒng)檢測到骨傳導振子正在工作狀 態(tài)，同時骨傳導麥克風和空空氣傳導麥克風都是活動的，然而，它們沒有直接輸出所檢測的 信號到無線連接模塊，空氣傳導麥克風同時探測環(huán)境噪聲和用戶的語音，而骨傳導麥克風 由于自身的性質只能檢測由振動產生的用戶的語音，然后，使用適當的相關性，并用調整前 的空氣傳導麥克風的檢測信號減去骨傳導麥克風的檢測信號，環(huán)境噪聲信號就可以通過數 字信號處理方法被提取出來，然后，被提取出來的環(huán)境噪聲會與氣導麥克風信號進行同步， 它們之間進行減法操作，這樣空氣傳導麥克風收集到的環(huán)境噪聲就可以完全被抵消掉，因 此，無論骨傳導振子是否工作，空氣傳導麥克風或者是骨傳導麥克風所收集的聲音都能夠 對環(huán)境噪聲達到消除的目的。7. 根據權利要求5所述的骨傳導發(fā)箍，其特征在于，多個骨傳導麥克風分別設置在不同 的位置，多個骨傳導振子分別設置在不同的位置，由多個骨傳導麥克風和多個骨傳導振子 同時提供接收側和發(fā)射側的多路徑分集。8. 根據權利要求1所述的骨傳導發(fā)箍，其特征在于，所述的1個控制按鍵能夠完成接打 電話、播放音樂和自拍照相功能，發(fā)箍與藍牙移動設備配對后，當有電話打進來時，按一次 控制按鍵是接電話;通話結束后，再次按一次控制按鍵是掛電話;不方便接電話時，長按控 制按鍵2秒能夠掛斷電話;在開機狀態(tài)下，按兩次控制按鍵是快速重撥;開機時長按控制按 鍵5秒鐘，是關機的操作;對于音樂播放控制，按1次控制按鍵是音樂的播放或暫停;使用遠 程自拍功能時需要打開藍牙連接的移動設備的相機界面，長按發(fā)箍的控制按鍵1秒能夠實 現自拍。9. 根據權利要求1所述的骨傳導發(fā)箍，其特征在于，所述的骨傳導發(fā)箍具備智能個人助 理功能，由所述的健康傳感器感應用戶的心率、血氧和體溫溫度，如果發(fā)現傳感器數據超過 預定的閾值，智能個人助理的聲音將被觸發(fā)，提醒用戶的健康參數超出閾值;所述的骨傳導 發(fā)箍還能夠將健康傳感器的檢查數據傳輸給遠程云服務器，由云服務器計算并檢索健康數 據庫來判斷獲得的數據是否超出健康或安全范圍，最后將計算的結果和結論通過無線傳輸 的方式返回給發(fā)箍。10. 根據權利要求1所述的骨傳導發(fā)箍，其特征在于，所述的骨傳導發(fā)箍能夠記錄用戶 通過骨傳導麥克風和空氣傳導麥克風發(fā)出的語句中詞頻較高的語句，上傳到云服務器進行 計算檢索，云服務器對語句進行計算并且提取高詞頻關鍵詞，比對最近一段時間的歷史數 據庫，檢索關鍵詞，判斷提取的高詞頻關鍵詞與數據庫中的高詞頻關鍵詞是否匹配，如果提 取的高詞頻關鍵詞在數據庫中未檢索到，則將未檢索到的新關鍵詞存入高詞頻關鍵詞數據 庫；如果匹配，則觸發(fā)云服務器上的智能個人助理引擎檢索互聯(lián)網，通過卷積神經網絡算法 計算出該關鍵詞能夠產生的事件，將優(yōu)先級最高的事件的建議、答案和下一步問題返回給 發(fā)箍，通過語音播報給用戶。11. 一種有源有線骨傳導發(fā)箍，其特征在于，該有源有線骨傳導發(fā)箍包括發(fā)箍本體，吸 音棉層，布藝包裹層、裝飾層、骨傳導振子、海綿套、漏音緩沖器、骨傳導麥克風、骨傳導線控 驅動器主板、USB OTG供電接口、3.5mm音頻接口和USB OTG轉換器，發(fā)箍本體內側兩端固定 兩個骨傳導振子，兩個骨傳導振子通過一分多音頻功分器連接到骨傳導線控驅動器主板， 該骨傳導線控驅動器主板上設置有一個骨傳導驅動放大器、一個音量控制按鍵和至少1個 氣傳導麥克風，骨傳導線控驅動器主板的音頻輸入端口連接一條音頻線，音頻線末端的 3.5mm音頻接口是一個通用的3.5mm音頻連接器公頭，線控驅動器主板的供電端口連接一條 USB線，USB線末端是一個通用的USB Type-A型公頭連接器。
【文檔編號】A45D8/36GK205456827SQ201620077075
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月26日
【發(fā)明人】王澤玲
【申請人】王澤玲