[發明專利]樓宇環境下目標的聲學定位系統及其方法

無效

• 申請號: 201210225710.5
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN102721942A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 王磊;丁健;陳新橋;李冰
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: G01S1/80
• 分類號: G01S1/80
• 代理公司: 北京億騰知識產權代理事務所 11309
• 代理人: 陳霽

1.一種樓宇環境下目標的聲學定位方法，包括：

通過全局廣播方式發射對目標的定位查詢指令；

所述目標接收所述定位查詢指令，并且根據所述定位查詢指令定時發射超聲脈沖；

與所述定時發射超聲脈沖同步，從多個采集點對所述超聲脈沖的音頻信號進行采集，得到多通道音頻信號；

對所述多通道音頻信號進行匹配濾波，并且通過預定閾值對匹配濾波后的多通道音頻信號進行檢波，篩選出有效音頻信號；

根據所述有效音頻信號的第一峰值位置確定對應通道的超聲脈沖的傳播時延；以及

根據所述超聲脈沖的傳播時延及其相對應的采集點坐標解算出所述目標的位置坐標。

2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述超聲脈沖是雙曲調頻脈沖。

3.根據權利要求1所述的方法，其中，所述同步是根據所述定位查詢指令的碼字發射結束時的狀態信號觸發中斷啟動定時器，在定時器中斷時發射超聲脈沖并且同時從所述多個采集點對所述超聲脈沖的音頻信號進行采集。

4.根據權利要求1所述的方法，還包括：

在所述檢波之前，根據超聲脈沖傳播的擴展損失建立時間增益控制調整序列，其中，所述擴展損失采用球面波擴展公式得到；

根據所述時間增益控制調整序列對所述匹配濾波之后的音頻信號進行時間增益控制。

5.根據權利要求1所述的方法，還包括：

對篩選得出的有效音頻信號進行計數，檢測計數值，以及對所述脈沖傳播時延進行時間排序；

如果計數值檢測結果大于或等于3，則選擇排序后的前3個脈沖傳播時延以用于隨后的目標位置解算；

如果計數值檢測結果小于3，則在一定時隙后重新發射對所述目標的定位查詢指令。

6.根據權利要求1所述的方法，其中，根據所述超聲脈沖的傳播時延及其相對應的采集點坐標解算出所述目標的位置的步驟包括：

根據所述超聲脈沖的傳播時延計算出對應采集點與所述目標之間的距離；

根據所述距離與采集點坐標計算出所述目標的位置坐標。

7.根據權利要求1所述的方法，還包括：

在所述匹配濾波之前，對所述多通道音頻信號進行前級放大和模擬帶通濾波。

8.一種樓宇環境下目標的聲學定位系統，包括：

無線查詢-同步控制器，用于通過全局廣播方式發射對目標的定位查詢指令；

定位標簽，其安置在所述目標上，用于接收所述定位查詢指令，并且根據所述定位查詢指令定時發射超聲脈沖；

定位傳感單元，其安置在樓宇內的單位空間中并且通過以太網與所述無線查詢-同步控制器相連，用于與所述定時發射超聲脈沖同步，從多個采集點對所述超聲脈沖的音頻信號進行采集，得到多通道音頻信號，對所述多通道音頻信號進行匹配濾波，并且通過預定閾值對匹配濾波后的多通道音頻信號進行檢波，篩選出有效音頻信號，根據所述有效音頻信號的第一峰值位置確定對應通道的超聲脈沖的傳播時延，根據所述超聲脈沖的傳播時延及其相對應的采集點坐標解算出所述目標的位置。

9.根據權利要求8所述的系統，其中，所述定位傳感單元包括多個超聲探頭，所述超聲探頭從所述定位傳感單元有線引出，分別安置在各個采集點的位置，用于執行所述采集處理。

10.根據權利要求8所述的系統，其中，所述定位傳感單元還用于：

將所述位置坐標通過以太網發送回所述無線查詢-同步控制器。

11.根據權利要求8所述的系統，其中，所述定位標簽根據所述定位查詢指令定時發射的超聲脈沖是雙曲調頻脈沖。

12.根據權利要求8或9所述的系統，其中，所述同步是所述定位標簽和所述傳感器單元根據所述定位查詢指令的碼字發射結束時的狀態信號觸發中斷啟動定時器，在定時器中斷時，所述定位標簽發射超聲脈沖，同時所述定位傳感單元啟動所述超聲探頭從所述多個采集點對所述超聲脈沖的音頻信號進行采集。

13.根據權利要求8所述的系統，其中，所述無線查詢-同步控制器還包括用于在所述檢波之前，根據超聲脈沖傳播的擴展損失建立時間增益控制調整序列的模塊，其中，所述擴展損失采用球面波擴展公式得到；所述定位傳感單元還包括用于根據所述時間增益控制序列對所述匹配濾波之后的音頻信號進行時間增益控制的模塊。