[發(fā)明專利]基于北斗導航節(jié)點的室內(nèi)導航聲音定位系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810410356.0
• 申請日: 2018-05-02
• 公開（公告）號: CN108613678A
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘艷如;王婷;王斛成;羅笑南
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01S15/06;G01S5/18;G01S19/42;G01S19/48
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務(wù)所有限責任公司 45112
• 代理人: 周雯

1.一種基于北斗導航節(jié)點的室內(nèi)導航聲音定位系統(tǒng)，其特征在于：包括由北斗星、北斗導航節(jié)點、監(jiān)控站、主控站及注入站組成的室外部分和由控制計算機、超聲波接收器及超聲波發(fā)生器組成的室內(nèi)部分，所述北斗星、北斗導航節(jié)點、監(jiān)控站、主控站及注入站依次通過信號連接，所述北斗星、北斗導航節(jié)點用于戶外的定位，所述監(jiān)控站負責接收由北斗導航節(jié)點發(fā)送的實時信息，所述主控站負責選擇性的接收監(jiān)控站的信息，所述注入站負責連接室內(nèi)部分所述控制計算機與所述主控站之間的信息溝通；所述超聲波發(fā)生器由智能手機和超聲波喇叭組成，用于控制、產(chǎn)生超聲波信號，所述超聲波接收器，用于接收超聲波信號，所述控制計算機，用于控制超聲波接收器中信息的處理計算定位位置信息，并通過WIFI信號連接把定位結(jié)果發(fā)送給到用戶的智能手機上。

2.一種基于北斗導航節(jié)點的室內(nèi)導航聲音定位方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)數(shù)據(jù)集中，對室內(nèi)控制計算機輸入數(shù)據(jù)；利用機器學習中的監(jiān)督學習原理，規(guī)劃各樓層內(nèi)各個房間接收器之間的路徑，將路徑信息輸入控制計算機，利用算法預測出最正確的路徑；

(2)室內(nèi)聲音定位，利用TDOA方法實現(xiàn)超聲波定位；由控制計算機給超聲波發(fā)射的定位物體一個無線電指令，超聲波發(fā)射器就開始發(fā)射超聲波信號，同時各個接收器開始計時，得到超聲波到達各個接收器的時間，至少有3個接收器可以提供到達時間，運用時間差來計算超聲波發(fā)射器的位置；

(3)室內(nèi)導航，利用室內(nèi)聲音定位來確定物體的具體地點之后，根據(jù)定位物體上攜帶的智能終端輸入的目的地，智能終端將信息發(fā)送給北斗導航節(jié)點，北斗導航系統(tǒng)在接收到信息后，會給用戶規(guī)劃出室外的路線，然后將信息發(fā)送給目的地室內(nèi)的控制計算機，控制計算機接收到信息后，根據(jù)機器學習的原理為用戶規(guī)劃出室內(nèi)的最佳路徑，然后把路線信息發(fā)送給用戶的智能終端。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于北斗導航節(jié)點的室內(nèi)導航聲音定位方法，其特征在于：步驟(1)中，具體過程如下：

在給定了數(shù)據(jù)集的情況下，根據(jù)所給數(shù)據(jù)擬和出最接近的函數(shù)關(guān)系式：

h_θ(x)＝θ₀+θ₁x (1)

讓機器算出最小的未知系數(shù)θ₀與θ₁，得出最接近數(shù)據(jù)的圖上關(guān)系；

代價函數(shù)：

運用梯度下降得到最小化的代價函數(shù)：

由此得到：

得出最小的未知系數(shù)θ₀與θ₁，預測出最準確的路線。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的基于北斗導航節(jié)點的室內(nèi)導航聲音定位方法，其特征在于：步驟(2)中，具體過程如下：

根據(jù)室內(nèi)聲音定位方法，運用TDOA定位的方法，在這里運用的是三維，其原理如下：定位位置的坐標設(shè)為(x,y,z)，四個接收器的坐標依次為(x₁,y₁,z₁)、(x₂,y₂,z₂)、(x₃,y₃,z₃)、(x₄,y₄,z₄)，其中c為光速、t為各個基站到各點的時間，根據(jù)TDOA原理，可以得到如下：

由此得出定位物體的三維位置。