[發(fā)明專利]聲波定位系統(tǒng)、用于智能終端的聲波定位系統(tǒng)及定位方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810413526.0
• 申請日: 2018-05-03
• 公開（公告）號: CN108614238A
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉小軍;高歌;李巨濤;方廣有
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院電子學(xué)研究所
• 主分類號: G01S5/26
• 分類號: G01S5/26
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 李坤

本公開提供一種聲波定位系統(tǒng)、用于智能終端的聲波定位系統(tǒng)及定位方法，該聲波定位系統(tǒng)包括：服務(wù)器，用于廣播同步指令及地圖數(shù)據(jù)儲存；聲源，用于接收同步指令，并從室內(nèi)N個位置廣播數(shù)據(jù)幀，N≥2，該數(shù)據(jù)幀包括：聲源ID，用于標記發(fā)出該數(shù)據(jù)幀的聲源的ID；以及發(fā)射時刻，用于記錄該聲源發(fā)出該數(shù)據(jù)幀的時刻；以及定位模塊，用于接收同步指令以及接收數(shù)據(jù)幀，并根據(jù)同步指令、聲源ID以及發(fā)射時刻解算出當前所在的位置，聲源和定位模塊由服務(wù)器的同步指令觸發(fā)，聲源廣播的數(shù)據(jù)幀中攜帶發(fā)射時刻的信息，因此定位模塊解析計算用時長短將不再影響距離的確定，實現(xiàn)了2m以內(nèi)的定位精度，且空間及環(huán)境適應(yīng)性強。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及室內(nèi)定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種聲波定位系統(tǒng)、用于智能終端的聲波定位系統(tǒng)及定位方法。

背景技術(shù)

室內(nèi)定位是世界上最新的技術(shù)之一，人們一生當中80％的時間都待在室內(nèi)，但是由于墻壁對電磁信號的屏蔽遮擋，GPS卻不能在室內(nèi)良好運作。為此本領(lǐng)域技術(shù)人員提出了多種技術(shù)方案應(yīng)用于室內(nèi)定位。例如：無線信號方案、指紋定位方案以及UWB(UltraWideband-超寬帶)方案等等。其中，基于無線信號發(fā)射設(shè)備如WIFI、藍牙(Bluetooth)等方案依賴于無線信號距離衰減模型，定位精度可達5m，誤差大且信號RSSI(Received SignalStrength Indication-接收信號的強度指示)易受環(huán)境因素影響；指紋定位方案需要在室內(nèi)收集很多的指紋數(shù)據(jù)，定位時通過智能終端采集無線信號和預(yù)先收集的指紋數(shù)據(jù)庫對比，找出最相似的指紋位置作為當前坐標，該方案不適合在較大空間環(huán)境應(yīng)用，且隨著時間越來越久，指紋庫需要不斷更新以提高匹配程度，工作量大定位精度差以至于難以實際應(yīng)用；UWB需要額外標簽確定位置，由多個傳感器采用TDOA(Time Difference of Arrival-到達時間差)和AOA(Angle of Arrival-到達角度測距)定位算法對標簽位置進行分析，多徑分辨能力強，精度高，定位精度可達厘米級，但是UWB難以實現(xiàn)大范圍室內(nèi)覆蓋，且智能手機不支持UWB；基于慣導(dǎo)的室內(nèi)定位會隨著時間誤差不斷累積，因此常常融合其它方法一起使用；基于地磁的定位技術(shù)則在如停車場、車間等復(fù)雜磁場環(huán)境中無法應(yīng)用。因此上述方案均無法滿足室內(nèi)定位的要求。

現(xiàn)有技術(shù)中提出了一種基于聲音的定位方案，聲音信號源發(fā)射中心頻率不一致的線性調(diào)頻信號來區(qū)分不同的聲音信號源，接收設(shè)備從多個聲音信號源采集聲音信號，在事先已知初始距離及捕捉到聲音信號時刻的前提下確定好時間基準，通過解析其它聲源信號，采用TOA或者TDOA方法來確定自己的位置。

在實現(xiàn)本公開的過程中，申請人發(fā)現(xiàn)上述方案存在如下技術(shù)缺陷：

1、定位對時間同步及精度有較高的要求，現(xiàn)有技術(shù)中通過事先確定初始距離和捕捉信號時刻作為時間基準，以此來計算到其余聲音信號源的距離。在實際場景中知曉初始距離是困難的，因而在陌生的環(huán)境中難以實施；同時捕捉信號時刻的確定并沒有將智能終端解析聲音信號的系統(tǒng)延遲區(qū)別開來，這將導(dǎo)致在計算其余聲音信號源距離時產(chǎn)生較大的偏差；

2、同一聲音信號源發(fā)出的聲波多徑傳輸?shù)竭_終端后，并沒有很恰當?shù)姆椒梢詤^(qū)別二者先后，由此可導(dǎo)致較大的定位誤差。

公開內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

基于上述技術(shù)問題，本公開提供一種聲波定位系統(tǒng)、用于智能終端的聲波定位系統(tǒng)及定位方法，以緩解現(xiàn)有技術(shù)中的聲波定位系統(tǒng)在陌生環(huán)境中難以知曉初始距離，且智能終端解析聲音信號有系統(tǒng)延遲，同時智能終端無法區(qū)別同一聲源發(fā)出的經(jīng)多徑傳輸?shù)穆暡ǎ瑥亩鴮?dǎo)致定位精度下降的技術(shù)問題。

(二)技術(shù)方案