科学技术创新2020.21
邢白灵1于小利2
（1、国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏苏州2150002、楼氏电子（苏州）有限公司，江苏苏州215143）TWS 是指True Wireless Stereo ，真无线立体声耳机，主要采用蓝牙技术进行音频传输，耳机左右单元之间互相独立且无物理连接，构成立体声道。TWS 耳机设计非常精简，佩戴舒适性很高，且通常配备充电盒，具有取出充电盒后快速配对和增强耳机续航功能。接下面我们来介绍TWS 耳机有哪些发展趋势。 主动降噪可分为前馈式、反馈式以及复合式
（前馈+反馈）。复合式主动降噪结构设计复杂，
成本较高，但体验最佳。目前支持复合式主动降噪（ANC ）的TWS 耳机并不多，市场主流产品中
有苹果Airpods Pro 、索尼WF-1000XM3、亚马逊Echo Buds 、小
鸟TRACK Air 、华为Flypods3、OppoEnco W51等。目前，
由于苹果的Airpods Pro 的主动降噪性能优异，使得复合式主动降噪功能有望成为TWS 高端耳机的标配。
目前各大厂商在降噪深度、降噪频宽、
降噪舒适性和降噪场景智能化等方面不断优化，提升用户体验。主动降噪使耳机使
用者在如办公室、咖啡厅、健身房、
公交地铁、火车飞机等常见应用场景中免受噪声干扰，享受更优质的通话和音乐质量。随着
人工智能和深度学习技术的发展，
耳机的主动降噪技术逐渐开始摆脱了设置固定参数的限制，可以对多个使用场景进行深度学习，在每个场景下到最优滤波器参数，实现自适应降噪，提
供更优秀的降噪效果。目前苹果、
络达、恒玄、高通、瑞昱、索尼、AMS 、Dialog 、Cirrus Logic 等厂商的最新芯片均已经支持主动降噪
功能。
1.2高清音质
TWS 耳机高清音质可分为音频编解码和喇叭单体器件两
个方面。目前的高清音频编解码技术，主要以索尼LDAC 、高通
aptX HD ，以及华为HWA 为代表。此外，新一代蓝牙技术标准在音频方面不断改进，在音频解码器LC3方面，LE Audio [1]集成了
全新的高音质、低功耗音频解码器LC3，并且支持音频分享，
在比特率降低50%的情况下仍能保持音质不损失，可以优化蓝牙音频的传输效率。
喇叭单体方面，厂商不断采用新材料振膜，
提升动圈单元性能。如1MORE 三单元圈铁耳机采用了金属复合振膜动圈单元，运用了“三明治结构”设计：两个外层采用PET 材质，中间层采
用航太金属材质。航太金属材质超轻量、
刚性强、声导速快，这样可带来更为延伸的高音细节；
同时，由于PET 材质柔软而富有弹性，也确保了醇厚的中音和结实有力的低音效果。这一设
计使得耳机的高、中、低三频更趋于均衡，
也使解析力升级到全新水准。
另外，为了扩展频宽，厂商会采用多单元设计，
目前有多动圈单元、多动铁单元和圈铁单元。三星Galaxy Buds+采用了全
新的双动圈扬声器系统，分别负责丰富饱满的低音和清晰嘹亮的高音，为用户带来丰富自然的音效。亚马逊Echo Buds 采用楼氏双动铁单元，提供了高品质的音频输出和更强的音乐层次感。
Anker 的Soundcore Liberty 2Pro 采用了同轴圈铁单元，
提供出的低频和高频表现。
高解析音频Hi-Res 代表了消费者对高品质高解析音乐的不懈追求。2014年6月，由日本音频协会和消费电子协会共同推出一套高品质音频产品的设计标准Hi-Res 。通过Hi-Res 认
证的TWS 耳机具有全音域、高码率能力，
音乐细节表现更加丰富，采样深度更高，用户体验更好。
1.3通话降噪
TWS 耳机一般是通过多麦克风阵列来进行降噪，不同麦克
风分别采集语音和环境噪声，最后进行信号分离实现降噪，
让语音沟通更加畅通自由。Airpods 采用骨传导技术+双麦克风降噪，语音和环境噪声由外面的双麦克风通过空气传播进行采集，
骨传导加速度传感器只采集声带振动的音频信息，
通过DSP 算法处理，实现清晰通话。
华为Freebuds3采用了双麦克风加骨声纹传感器实现通话降噪。通话时，骨声纹传感器通过感应头部组织震动，仅对人声进行拾取和加强，有效削弱环境噪音，从而
缔造高质量的通话，
让对方听得清晰。OPPO Enco W51搭载了三麦克风通话降噪算法，主副麦克风位于耳机外面，
第三颗麦克风位于出音嘴，拾取耳道内声音，
不容易被外界干扰，降噪和降风噪效果较好。
另外一种方案为AI 通话降噪技术，将计算听觉场景分析理
论与深度学习技术相结合，实时分离人声和背景噪声，
从环境噪音中提取清晰人声。OPPO Enco Free 就采用了双麦克风波束形
成技术，引入AI 降噪算法，通过软硬件协同对噪声进行屏蔽处
理。
1.4智能语音
TWS 耳机的普及为智能语音助手提供了广泛的应用舞台。
在佩戴TWS 耳机时，麦克风与人嘴距离非常近，
语音唤醒和语音识别准确率较高。但对于TWS 耳机语音芯片的要求也更高，需要在低功耗环境下兼顾算力，从而实现语音识别与交互。搭
载智能语音的TWS 耳机，提升语音唤醒时间、
唤醒准确率和语音反馈质量将成为主要突破方向。TWS 耳机通过召唤语音助
手，打开聊天、购物软件，如、
京东等。也可以打开支付软件，进行声纹支付。还可以打开音乐播放器，实现音乐的播放、暂停、切换和调节音量等功能。
1.5透传和助听
透传功能是指戴上耳机时，将环境声音传入到耳朵内，获得摘要：近几年，TWS 耳机在苹果Airpods 系列的带领下蓬勃发展，各大手机厂商、传统音频企业和互联网公司都陆续推出了
TWS 耳机，普及率越来越高。本文结合当下科技发展情况，
对TWS 耳机主要性能的发展趋势进行了总结。关键词：主动降噪；高清音质；智能语音中图分类号:TN642文献标识码:A 文章编号:2096-4390(2020)21-0088-02（转下页）
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2020.21科学技术创新与不戴耳机时听到的环境声音基本一致的体验。开启通透模式
后，在听音乐的同时也不会错过外部重要信息，
例如到站广播声、鸣笛声、警报声等。Airpods Pro 巧妙的利用扬声器单体的通
孔，将扬声器前后腔体导通，平衡气压，
再加上扬声器的前后腔泄声孔，表现出优异的透传功能。助听功能是戴上耳机时将环境声音放大并传入耳朵内，可以更清晰地听取环境声音。助听
功能在Jabra Elite75耳机上已经实现，可以通过手机上APP 的测听滑块，调节环境声音的大小，
非常便捷。1.6低功耗和低延时
TWS 耳机主要应用场景为移动状态，需要连接手机使用，
这就要求其具备较低的功耗。未来耳机智能化、
生物化的发展趋势，搭载更多芯片的需求，都需要低功耗支持。续航时间越
长，充电次数越少，
用户体验越好。Galaxy Buds+采用了新的集成芯片，续航从原先的13h 升级为22h ，有了质的飞跃。除了满足消费者对音乐、通话、视频等日常功能的需求，TWS 耳机还要
满足对游戏、视频、VR 等低延时场景的需求。实现音频传输的
低延时、提升音频传输效率，
提升反应速度已成为TWS 耳机的发展趋势。目前，高通已推出针对游戏场景的aptX Adaptive 音频编码器技术，可将声音延迟控制在50-80毫秒。
1.7健康追踪
TWS 耳机具有与耳朵和面部亲密接触、使用频率高等特点，很多厂家都把它作为健康监测[2]功能的新入口。耳机搭载
GPS ，生物传感器，加速传感器等，
可以检测心率、体温、脉搏血氧饱和度甚至进行跌倒检测，记录运动路线，
用户可以更好地检测健康状况。Jabra Elite Sport 配备了入耳式精密心率监测
器，可以进行心率和最大摄氧量的监测，
跟踪并分析适能，同时在锻炼过程中提供实时的个性化音频指导。
1.8防尘防水
TWS 应用场景的多元化对耳机的防尘防水功能提出了更高
的要求，主要应用场景有雨天使用、
跑步、健身等。防尘防水主要通过耳机结构和防水透声薄膜实现，
防水透声薄膜方案提供商主要有Saati 、Gore 、杭州IPRO 等公司。当前部分中高端TWS 耳机会采用IPX4到IPX7的防水等级。例如Jabra Elite75具有IP55的防尘防水等级，经久耐用。缤特力BackBeat FIT 3200具有IP57的防尘防水等级，保证用户无论是在健身房还是户外都能肆意运动，挥洒汗水。
2结论
通过使用TWS 耳机，用户可以拔打和接听电话，
享受音乐，监听周围环境声音，改善听力，监控健康状况等，TWS 耳机逐渐
融入到人们的日常生活中，发展迅速，
市场前景广阔。参考文献
[1]Franz Dugand，蓝牙耳塞将成为瑞士军刀一样的多功能产品[M].北京：电子产品世界[J],2020:21.
[2]Steven Dean，可穿戴音频的发展动向[J].电子产品世界,2020:19.
轮履臂复合结构巡检机器人移动系统研究
季清华白大鹏
（浙江大学滨海产业技术研究院，
天津300000）1概述随着机械、电子、计算机、自动控制等相关学科的快速发展，机器人的智能化程度越来越高、应用范围越来越广，巡检机器
人作为服务类机器人中的一种，
应用前景可观，是国内外高校和科技类公司研究的焦点之一。
2轮履臂复合结构巡检机器人移动系统方案设计
目前巡检机器人种类很多，按照移动方式主要分为腿式移动机器人、轮式移动机器人、履带式移动机器人和复合式移动
机器人等。其中腿式移动机器人移动速度慢，
控制难度大，轮式移动机器人复杂路况适用能力差，
履带式移动机器人速度慢，续航能力差。为此，本文提出一种轮履臂复合结构机器人移动系统，结构如图1所示，机器人移动系统主要由左右轮驱动装置、前后摆臂机构驱动装置、车轮、履带装置、链条传动装置、摆臂机构、轴、车体及控制系统组成。图1巡检机器人移动系统结构图
巡检机器人移动系统的左、右驱动装置通过链条传动装置
驱动车轮旋转，实现机器人前进后退，通过控制两侧摘要：文章提出了一种轮履臂复合结构巡检机器人移动系统方案，
并对其越障过程做了详细分析，经样机测试，验证了轮履臂复合结构巡检机器人移动系统可有效实现巡检机器人在多种复杂路况下的行驶，
并具有强大的机动性及稳定性。关键词：轮履臂复合结构；越障过程；复杂路况中图分类号:TP242.3文献标识码:A 文章编号:2096-4390(2020)
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