对比文件名称：2013-03-07_WO2013030339A_发明申请_WO2013030339A1 DIRECTION OF ARRIVAL ESTIMATION USING WATERMARKED AUDIO SIGNALS AND MICROPHONE ARRAYS
目标专利名称：声学位置跟踪系统CN105492923B
本次调用模型名称：专利创造性评估模型
### 特征比对表格
| 技术特征描述及公开性判断结果 | 对比文件原文引用 | 公开性论述 |
| **技术特征A**：其包括：移动装置，其包含多个接收器，所述接收器接收来自安置为相对于彼此成固定非平面关系的至少三个发射器中的每一者的声学信号，其中所述至少三个发射器耦合到发射装置<br>**《隐含公开》** | 第[p0014]段：“Moreover, an apparatus for spatial position estimating is provided... For example, three loudspeakers may be employed to determine the position of a microphone array in a common plane.” <br>第[p0186]段：“If the orientation of the microphone array is known, and if the (absolute) positions of the two loudspeakers are known, two direction of arrival vectors are enough in the two-dimensional case to define the position of the microphone array... However, by employing a third loudspeaker outputting a third audio wave comprising a watermark signature, the ambiguity could be resolved... When using three loudspeakers, it is assumed that the loudspeakers and the recording unit are in a common plane.” | 对比文件公开了一种空间位置估计装置，其使用麦克风阵列（多个接收器）接收来自多个扬声器（发射器）的水印音频信号（声学信号）。具体地，为了确定麦克风阵列的位置，需要至少三个扬声器（第[p0186]段）。扬声器在系统中是已知空间位置的声源，它们相对于彼此是固定的。为了进行三维空间中的位置解算（例如解决二维平面中的歧义，如第[p0186]段所述，或进行三维定位），这三个扬声器必然不能全部位于同一条直线上，即它们需要构成一个非平面的几何关系（例如一个三角形）。虽然对比文件没有明确使用“固定的非平面关系”这一表述，但为了实现其公开的基于至少三个扬声器进行位置估计的目的，本领域技术人员能够毫无疑义地理解，这些扬声器在空间中必须被安置成固定的、非共线的（在三维中即非平面的）几何构型，这是进行三角或多边位置测量的基本前提。因此，该技术特征被对比文件隐含公开。 |
| **技术特征B**：处理组件，其基于在所述多个接收器处接收到的所述声学信号来确定所述发射装置在多维空间中的位置<br>**《直接公开》** | 第[p0014]段：“Moreover, an apparatus for spatial position estimating is provided. The apparatus comprises an apparatus for providing direction information... and a position estimator for estimating a position of the apparatus for spatial position estimating, wherein the position estimator is adapted to estimate the position of the apparatus for spatial position estimating based on the direction information provided by the apparatus for providing direction information.” <br>第[p0182]-[p0191]段（图19-22）：详细描述了基于从多个扬声器获得的到达方向（DoA）信息，通过几何关系（如线相交）来估计麦克风阵列（即接收装置）在多维空间（二维或三维）中的位置。 | 对比文件明确公开了“位置估计器（position estimator）”（其属于处理组件的一种具体实现），该估计器基于方向信息提供装置所提供的方向信息（该方向信息本身源自对多个接收器接收到的水印音频信号的处理）来估计麦克风阵列（即接收装置，相当于目标专利中的“移动装置”或接收装置104）的位置（第[p0014]段）。图19-22及其对应描述进一步详细展示了如何利用从至少两个或三个扬声器（发射器）得到的到达方向向量，在二维或三维空间中计算麦克风阵列的位置。这直接对应于目标专利中处理组件基于接收到的声学信号确定发射装置（在对比文件中为接收装置，角色互换但技术实质相同）在多维空间中位置的技术特征。因此，该技术特征被对比文件直接公开。 |
| **技术特征C**：以及应用程序控制器，其基于所述至少三个发射器中的一或多个发射器的所确定位置来影响应用程序的操作<br>**《隐含公开》** | 第[p0015]段：“Examples of possible applications are for example toys which could react to the playback of a certain audio signal, e.g., an action doll could move its head towards a TV when a certain TV series is played.” <br>第[p0016]段：“A further application example is reproduction system calibration: the present invention could be used to automatically calibrate a reproduction system... while the conference is already proceeding or an audio item is played. In this case, no previous calibration is necessary.” <br>第[p0017]段：“Furthermore the channels of an audio signal could be steered to either turn up or turn down the sound of certain loudspeakers at certain positions depending on the provided direction information. Moreover, a user could be instructed by a system how to optimally place loudspeakers of a sound system depending of the provided direction information.” | 对比文件虽然没有明确记载一个名为“应用程序控制器”的模块，但其在第[p0015]-[p0017]段列举了多个应用实例。这些实例揭示了基于系统确定的方向或位置信息（这些信息来源于对发射器/扬声器信号的处理）来影响或控制某个设备、系统或过程（可视为广义的“应用程序”）的操作。例如：玩具根据播放的特定音频信号（其方向/位置被确定）做出反应（如转头）；自动校准重放系统（根据确定的扬声器与麦克风的相对位置）；根据方向信息控制音频通道的音量或指导用户摆放扬声器。这些应用场景的本质就是利用确定的位置/方向信息来触发或改变一个外部应用或系统的行为或状态。本领域技术人员可以合理地从这些具体应用示例中概括出，系统包含或连接有能够基于确定的位置信息来影响应用程序操作的控制器逻辑。因此，该技术特征被对比文件隐含公开。 |
| **技术特征D**：其中所述处理组件提取在所述多个接收器中的每一接收器处接收到的声学信号，并确定哪一发射器发射了相应声学信号<br>**《直接公开》** | 第[p0007]段：“The apparatus comprises a signal processor, which is adapted to process at least two received watermarked audio signals recorded by at least two audio receivers at different spatial positions.” <br>第[p0098]-[p0100]段：“A system may also employ two or more watermark signatures outputted by different loudspeakers... the synchronization module 750 searches separately for each one of the embedded watermark signatures. Therefore, it detects as many synchronization hit positions as loudspeakers and different watermark signals are used... The recorded signal is then divided into M segments, each segment M belonging to a certain watermark of a certain loudspeaker.” <br>第[p0100]段：“The estimation of the direction of arrival is then carried out for each segment. As a result, the direction estimator 760 will have M outputs, each representing the direction of arrival of sound emitted by a certain loudspeaker.” | 对比文件明确公开了信号处理器（signal processor）处理由至少两个音频接收器记录的至少两个接收到的水印音频信号（第[p0007]段）。更重要的是，当系统中有多个扬声器（发射器）时，对比文件详细描述了同步模块（synchronization module）通过搜索每个嵌入的水印签名（watermark signature）来区分来自不同扬声器的信号（第[p0098]段）。同步模块为每个水印确定一个同步命中位置（synchronization hit position），从而将记录到的信号划分成不同的段（segment），每个段属于某个特定扬声器的特定水印（第[p0099]-[p0100]段）。随后，方向估计器（direction estimator）对每个段进行处理，得到每个特定扬声器的到达方向（第[p0100]段）。这一过程清晰地公开了处理组件（包括信号处理器、同步模块和方向估计器）提取每个接收器的信号，并确定哪个发射器（扬声器）发射了相应声学信号（通过识别独特的水印签名）。因此，该技术特征被对比文件直接公开。 |
| **技术特征E**：以及其中所述处理组件为在所述多个接收器处接收到的每一声学信号计算到达时间差，以获得一或多个所计算的到达时间差。<br>**《隐含公开》** | 第[p0035]段：“For example, a first phase value of the first received signal rxl and a second phase value of the second received signal rx2 may be processed e.g. by calculating a phase difference. Based on the calculated phase difference, the direction information provider 120 may determine the direction information di.” <br>第[p0136]-[p0155]段（特别是第[p0138]-[p0140]、[p0148]-[p0150]段）：详细描述了基于不同麦克风（接收器）接收到的信号之间的相位差（phase difference）来计算到达方向（DoA）。例如，计算Δνχ = vxl - vx2, Avy = vyl - vy2等。 | 对比文件的核心技术之一是使用多个接收器（麦克风）接收到的信号之间的相位差来估计声源的方向。相位差（Δφ）与到达时间差（TDOA，Δt）之间存在直接的物理关系：Δφ = 2πf * Δt，其中f是信号频率。在对比文件公开的通过计算相位差来确定方向信息的方法中（第[p0035]、[p0138]-[p0140]段），本领域技术人员能够毫无疑义地理解，这实质上等价于或基于对到达时间差的计算。计算相位差是计算TDOA在频域的一种常见且等效的实现方式，特别是在处理窄带或特定子带信号时。因此，对比文件公开的“计算相位差”必然隐含了“计算到达时间差”的技术手段。为获得方向信息而进行的相位差计算，对应于目标专利中为确定位置而进行的到达时间差计算。因此，该技术特征被对比文件隐含公开。 |
| **技术特征F**：其进一步包括：数字笔，其中所述至少三个发射器安置在所述数字笔上。<br>**《未公开》** | 对比文件全文未提及“数字笔（digital pen）”或任何功能类似的书写工具或指向设备。 | 对比文件的应用场景集中于扬声器（作为固定的或已知位置的声源）和麦克风阵列（作为移动的或位置待测的接收端），用于估计麦克风阵列的位置或扬声器的方向。其发射器是独立的扬声器，并非集成在一个如数字笔这样的便携式、用于交互的物理工具中。目标专利将发射器集成在数字笔上，是为了实现与计算装置的交互（如书写），这是其特定的应用场景和技术目的。对比文件完全没有涉及这一特定的设备形态和应用。因此，该技术特征既未被对比文件直接公开，也未被隐含公开。 |
| **技术特征G**：其中所述至少三个发射器中的第一发射器位于所述数字笔的顶部附近。<br>**《未公开》** | 对比文件全文未提及“数字笔”，因此自然也谈不上数字笔的“顶部”。 | 该技术特征依赖于技术特征F（数字笔）的存在。既然对比文件未公开数字笔，那么关于发射器在数字笔上特定位置（顶部附近）的布置也就无从谈起。该特征是实现目标专利中改善跟踪精度、提供清晰视距等特定技术效果的关键布局，在对比文件中没有任何对应或可合理推断的基础。因此，该技术特征未被公开。 |
| **技术特征H**：其进一步包括：发射装置，其中所述至少三个发射器安置在所述发射装置上。<br>**《直接公开》** | 第[p0014]段：“For example, three loudspeakers may be employed...” <br>第[p0034]段：“...an audio signal awm comprising a watermark is reproduced by a loudspeaker 210 as sound waves sw.” <br>第[p006b]段：“...multiple loudspeakers 611, 612, 61N may be adapted to output multiple watermarked signals...” | 对比文件中明确、反复地使用了“loudspeakers”（扬声器）作为产生并发射水印音频信号（即声学信号）的声源。这些扬声器就是发射声学信号的装置，即“发射装置”。目标专利中的“发射装置”是一个广义概念，可以涵盖任何能够发射声学信号的设备。对比文件中的扬声器正是这样的设备，并且多个扬声器（至少三个）被用于系统之中。因此，“至少三个发射器安置在发射装置上”在对比文件中被直接公开，其中每个扬声器本身可视为一个“发射器”，而多个扬声器共同构成了系统的声源部分，即“发射装置”。 |
| **技术特征I**：其中所述处理组件基于所述至少三个发射器中的一或多个发射器的所述所确定位置来确定所述发射装置的倾斜角。<br>**《未公开》** | 对比文件全文未提及确定“倾斜角（tilt angle）”。 | 对比文件公开了确定麦克风阵列（接收装置）的空间位置（坐标），以及确定扬声器（发射器）的到达方向。但并未涉及确定任何设备（无论是发射装置还是接收装置）的姿态或倾斜角度。目标专利中确定数字笔倾斜角是基于笔身上多个发射器的特定空间位置关系（构成一条线）来计算角度，这是一个特定的姿态估计问题。对比文件中没有记载相关内容，本领域技术人员无法从对比文件公开的内容中推理出这一特定技术特征。因此，该技术特征未被公开。 |
| **技术特征J**：其中所述多个接收器接收宽带超声波信号。<br>**《未公开》** | 对比文件第[p0003]段提及“acoustic source”和“sound scene”，第[p0034]段提及“sound waves”。全文未限定声学信号为“超声波（ultrasonic）”，更未限定为“宽带超声波（wideband ultrasonic）”。其水印信号是嵌入在可听音频信号中的，因此其载体是可听声频段的信号。 | 目标专利明确其声学信号是超声波信号，优选宽带超声波信号（例如说明书第[0018]段）。这是一个具体的信号类型限定。对比文件使用的水印音频信号是通常意义上的音频信号，旨在与人耳可听的音频内容结合，并未将其限定在超声波范围。两者属于不同的信号频段和应用考量。因此，该技术特征未被对比文件公开。 |
| **技术特征K**：其中所述宽带超声波信号具有介于25KHz与70KHz之间的频率范围。<br>**《未公开》** | 对比文件未记载声学信号的具体频率范围，尤其未记载25KHz至70KHz这一超声波频段范围。 | 该技术特征是对技术特征J的进一步具体限定，给出了明确的频率范围。由于对比文件未公开“宽带超声波信号”这一上位概念，自然也未曾公开其具体的频率范围。因此，该技术特征未被公开。 |
| **技术特征L**：其中所述处理组件将最小二乘算法应用于所述一或多个所计算的到达时间差，以确定所述至少三个发射器的所述位置。<br>**《未公开》** | 对比文件在第[p0186]、[p0188]段描述了通过几何相交（intersection of lines）或解非线性方程组（solving a system of nonlinear equations）来确定位置，未提及使用“最小二乘算法（least squares algorithm）”。 | 目标专利中应用最小二乘算法来处理TDOA测量值以求解位置，是一种特定的数学优化算法。对比文件在确定位置时，描述的是基于几何关系的直接解算方法（如已知扬声器位置和到达方向向量，求接收阵列位置）。虽然最小二乘法是本领域用于解决超定定位方程的常见技术，但对比文件文本本身并未提及或暗示使用该特定算法。公开性判断应基于对比文件实际记载的内容，不能将本领域的公知常识作为对比文件已公开的内容。因此，该技术特征未被对比文件直接或隐含公开。 |
| **技术特征M**：其中所述移动装置是智能电话、平板计算机、个人数字助理和膝上型计算机中的至少一者。<br>**《未公开》** | 对比文件未对其装置（如麦克风阵列或位置估计装置）的具体硬件形态进行限定。虽然其原理可用于移动设备，但说明书并未明确将其实施例限定为或举例为智能电话、平板计算机等具体移动装置类型。 | 目标专利将“移动装置”具体化为几种常见的便携式计算设备。这是一个对装置类型的举例限定。对比文件虽然公开了包含麦克风阵列和处理组件的装置，但并未将其与这些特定类型的消费电子移动设备相关联。其应用示例（如玩具、校准系统）也未指向这些具体设备。因此，该具体限定未被对比文件公开。 |
| **技术特征N**：其中所述多维空间包含三维空间。<br>**《直接公开》** | 第[p0014]段：“It should be mentioned that the proposed concept is not restricted to the determination of the azimuth. In addition to this, the elevation can be estimated depending on the used direction estimation method.” <br>第[p0186]段提及“in the two-dimensional case”和“three-dimensional”，第[p0190]段提及“three-diemnsional[sic] case”和“three-dimensional direction of arrival vectors”。 <br>图16及第[p0137]段描述了在笛卡尔坐标系（x, y, z轴）上布置麦克风以进行三维方向估计。 | 对比文件明确说明了其概念不限于方位角（azimuth）估计，还可以估计仰角（elevation），即涉及三维空间（第[p0014]段）。后续描述中多次提到二维和三维的情况（第[p0186]、[p0190]段），并且图16展示了用于三维声场分析的B格式麦克风设置，包含z轴分量。其位置估计方法也适用于三维空间（第[p0190]段）。因此，对比文件公开的技术方案明确涵盖了在三维空间中进行操作和估计，这与目标专利中“多维空间包含三维空间”的技术特征完全相同。因此，该技术特征被直接公开。 |
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