[发明专利]一种基于可穿戴音频设备的行人相对位置定位方法

说明书

本发明公开了一种基于可穿戴音频设备的行人相对位置定位方法。该方法利用可穿戴式设备，包括智能手机和智能手表的音频模块作为音频收发装置。以行走时行人手臂的自然摆动为切入点，通过将用户行走时手臂的挥动动作编码到音频信号中，以接收到的音频信号因挥动而造成的多普勒效应为基本原理，通过模式识别的方法来完成对行人相对位置的定位。该方法具有设备简单易获取、不需要设备间以及服务器间通信、定位速度快、正确率高等优点，能够广泛应用于队形检测、人流预测、社会关系分析等诸多应用领域。

技术领域

本发明涉及一种基于可穿戴音频设备的行人相对位置定位方法，属于计算机应用领域，针对同行的多个行人间的相对位置定位问题，以行走时手臂的自然摆动为切入点，以音频信号的多普勒效应为基本原理，实现了一种基于智能可穿戴音频设备的、无须基础设施和通信支持的行人相对位置定位方法。

背景技术

行人的相对位置定位技术具有广泛的应用场景，如行人队形检测、社会关系与社会结构分析、行人意图分析等。具体而言，行人相对位置定位技术要求系统能够快速、准确地判断行人与其同行者之间的相对位置，如同行者正走在某一行人的左侧、右侧、前方或是后方。考虑到在现实生活中，系统工作时有可能行人不在行走或正单独行走，因此还要加入一个未知类别，来表示除了明确与人同行以外的其它情况。

现有的行人相对位置定位技术基本能够分为基于全局轨迹的方法和基于接近检测的方法两种。基于全局轨迹的方法要求用户将自己的详细轨迹信息上传到一个中央服务器。中央服务器通过比对不同行人的轨迹数据，从而判断出行人之间的相对位置。轨迹信息的采集可以通过全球定位系统、无线网络信号、蜂窝网络信号等方法来实现。但是该类方法拥有的共同局限性包括：1)考虑到行人之间同行时往往非常靠近，现有的定位方法的精度无法满足精确轨迹抓取的需求；2)不同行人的数据都要求统一上传到中央服务器进行比对，因此产生额外的通信开销；3)该类系统依赖基础设施的支持，如全球定位系统卫星信号、无线网络接入点、蜂窝网络基站等，如用户在基础设施无法覆盖到的地区行走时，该类系统就无法工作。

与基于全局轨迹的方法不同，基于接近检测的方法通过感知用户所佩戴的设备之间的距离，来完成相对的定位。该类方法对设备间距离的判断往往比基于全局轨迹的方法要更精确。但是，基于接近检测的方法的一大局限性在于，即使准确判断出用户之间的距离，也无法给出结合行人行走方向的位置数据。因此，该类方法只能判断行人之间是否靠近，但不能判断行人间的相对位置是左侧、右侧、前方还是后方。

因此，本发明提出使用智能可穿戴音频设备来实现行人的相对定位，以行人在行走时手臂的自然摆动为切入点，以音频信号的多普勒效应为基本原理，实现了一种基于音频信号的行人相对定位方法。该方法具有设备简单、不依赖基础设施、设备间以及服务器间无需通信、能够给出相对行走方向的相对位置信息等优势，能够提供高效、准确、持续的相对位置信息服务，广泛支持各类相关应用。

发明内容

发明目的：为了实现同行的行人之间相对位置的定位，同时克服传统方法大量依赖基础设施和数据通信，并且难以获取行人行走方向的不足，本发明公开了一种基于可穿戴音频设备的行人相对位置定位方法。该方法设备简单易获取，仅依赖已有的智能手表和智能手机为设备，不需要部署在环境中的设备支持，也不需要进行设备间或服务器间的相互通信，就能够给出参考行人行走方向的相对位置信息，能够提供高效、准确、持续的相对位置信息服务。