[发明专利]高精度室内定位系统

权利要求书

1.一种高精度室内定位系统，其特征在于，包括：M个固定设置的麦克风模块、N个音频处理模块、无线模块及服务器，每一音频处理模块均与相邻的两个麦克风模块相连；其中：

麦克风模块，用于拾取智能终端APP操作扬声器经调制发射的音频信号；

音频处理模块，用于同步采集与处理相邻的两个麦克风模块采集到的音频信号，通过音频到达时刻点检测算法来检测音频信号到达时刻点，从而计算到达时间差信息；

无线模块，用于汇总一个定位周期内各个音频处理模块所计算到的达时间差信息，并传输给服务器；

服务器，用于根据接收到的达时间差信息计算智能终端的位置并反馈至智能终端，由智能终端显示当前位置并描绘运动轨迹；

其中，所述音频到达时刻点检测算法的执行过程如下：

A1、对输入的音频数字信号进行去均值与滤波处理以削弱偏移和背景噪声的干扰；

A2、计算当前数据点的TKEO瞬时能量值，并判断是否大于阈值，若否则计算下一点的TKEO瞬时能量值，若是，则认为满足条件a并进入下一步；

A3、计算满足条件a的数据点之后S个数据点的能量，统计其中能量大于阈值的数据点个数，若个数小于设定值则向后移动S个数据点并返回至步骤A2，若个数大于设定值则认为满足条件b并进入下一步；

A4、计算满足条件b的数据点之后一段信号的FFT以及这一段信号与参考信号的时域相关值，若一段信号的FFT中指定频段的成分所占比重大于预设值，且这一段信号与参考信号的时域相关值大于预定值，则判定相应数据点为音频到达时刻点；否则，以相应数据点向后移动S个数据点并返回至步骤A2。

2.根据权利要求1所述的一种高精度室内定位系统，其特征在于，所述麦克风模块包括：麦克风传感器、模拟滤波放大电路及接口；所述麦克风传感器采集到的音频信号经过模拟滤波放大电路进行滤波与放大后，通过接口输出，且该接口还作为外部电源供电的输入端。

3.根据权利要求1所述的一种高精度室内定位系统，其特征在于，所述音频处理模块包括：

模数转换器、音频数据处理器、随机访问存储器和通信接口；其中，音频数据处理器负责控制模数转换器、随机访问存储器和通信接口，同时负责实现音频到达时刻点检测算法，检测音频信号到达时刻并计算到达时间差信息；

模数转换器，负责将输入的两个通道的音频信号同步转化为音频数字信号；随机访问存储器作为缓存用于临时存放待音频数据处理器处理的音频数据；通信接口负责将到达时间差信息传输至无线模块。

4.根据权利要求1所述的一种高精度室内定位系统，其特征在于，

假设音频处理模块通过音频到达时刻点检测算法，检测相邻的两个麦克风模块采集到音频信号的到达时刻点分别为N1与N2，音频处理模块中模数转换器的采样率为Fs，则达时间差信息TDoA的计算公式如下：

TDoA＝(N1-N2)/Fs。

5.根据权利要求1所述的一种高精度室内定位系统，其特征在于，无线模块汇总一个定位周期内各个音频处理模块所计算到的达时间差信息，并传输给服务器的过程如下：

B1、无线模块查询是否有音频处理模块发出的到达时间差信息发送请求，若无请求则无线模块继续查询，否则进入下一步；

B2、无线模块读取到达时间差信息并根据请求号将其暂存至对应的存储位置，每一音频处理模块的到达时间差信息有其特定的存储位置；

B3、判断所有的音频处理模块的到达时间差信息是否已读完，若是则进入步骤B5，若否则进入下一步；

B4、判断是否有到达时间差信息发送请求，若是则进入步骤B2，若否则判断请求是否超时，若未超时则继续等待请求，若超时则进入下一步；

B5、无线模块把读到的到达时间差信息形成数据帧向服务器发送。