[发明专利]声波定位系统、用于智能终端的声波定位系统及定位方法

说明书

本公开提供一种声波定位系统、用于智能终端的声波定位系统及定位方法，该声波定位系统包括：服务器，用于广播同步指令及地图数据储存；声源，用于接收同步指令，并从室内N个位置广播数据帧，N≥2，该数据帧包括：声源ID，用于标记发出该数据帧的声源的ID；以及发射时刻，用于记录该声源发出该数据帧的时刻；以及定位模块，用于接收同步指令以及接收数据帧，并根据同步指令、声源ID以及发射时刻解算出当前所在的位置，声源和定位模块由服务器的同步指令触发，声源广播的数据帧中携带发射时刻的信息，因此定位模块解析计算用时长短将不再影响距离的确定，实现了2m以内的定位精度，且空间及环境适应性强。

技术领域

本公开涉及室内定位技术领域，尤其涉及一种声波定位系统、用于智能终端的声波定位系统及定位方法。

背景技术

室内定位是世界上最新的技术之一，人们一生当中80％的时间都待在室内，但是由于墙壁对电磁信号的屏蔽遮挡，GPS却不能在室内良好运作。为此本领域技术人员提出了多种技术方案应用于室内定位。例如：无线信号方案、指纹定位方案以及UWB(UltraWideband-超宽带)方案等等。其中，基于无线信号发射设备如WIFI、蓝牙(Bluetooth)等方案依赖于无线信号距离衰减模型，定位精度可达5m，误差大且信号RSSI(Received SignalStrength Indication-接收信号的强度指示)易受环境因素影响；指纹定位方案需要在室内收集很多的指纹数据，定位时通过智能终端采集无线信号和预先收集的指纹数据库对比，找出最相似的指纹位置作为当前坐标，该方案不适合在较大空间环境应用，且随着时间越来越久，指纹库需要不断更新以提高匹配程度，工作量大定位精度差以至于难以实际应用；UWB需要额外标签确定位置，由多个传感器采用TDOA(Time Difference of Arrival-到达时间差)和AOA(Angle of Arrival-到达角度测距)定位算法对标签位置进行分析，多径分辨能力强，精度高，定位精度可达厘米级，但是UWB难以实现大范围室内覆盖，且智能手机不支持UWB；基于惯导的室内定位会随着时间误差不断累积，因此常常融合其它方法一起使用；基于地磁的定位技术则在如停车场、车间等复杂磁场环境中无法应用。因此上述方案均无法满足室内定位的要求。

现有技术中提出了一种基于声音的定位方案，声音信号源发射中心频率不一致的线性调频信号来区分不同的声音信号源，接收设备从多个声音信号源采集声音信号，在事先已知初始距离及捕捉到声音信号时刻的前提下确定好时间基准，通过解析其它声源信号，采用TOA或者TDOA方法来确定自己的位置。

在实现本公开的过程中，申请人发现上述方案存在如下技术缺陷：

1、定位对时间同步及精度有较高的要求，现有技术中通过事先确定初始距离和捕捉信号时刻作为时间基准，以此来计算到其余声音信号源的距离。在实际场景中知晓初始距离是困难的，因而在陌生的环境中难以实施；同时捕捉信号时刻的确定并没有将智能终端解析声音信号的系统延迟区别开来，这将导致在计算其余声音信号源距离时产生较大的偏差；

2、同一声音信号源发出的声波多径传输到达终端后，并没有很恰当的方法可以区别二者先后，由此可导致较大的定位误差。

公开内容

(一)要解决的技术问题

基于上述技术问题，本公开提供一种声波定位系统、用于智能终端的声波定位系统及定位方法，以缓解现有技术中的声波定位系统在陌生环境中难以知晓初始距离，且智能终端解析声音信号有系统延迟，同时智能终端无法区别同一声源发出的经多径传输的声波，从而导致定位精度下降的技术问题。

(二)技术方案