[发明专利]一种基于声音的物体落点定位方法

说明书

本发明公开了一种基于声音的物体落点定位方法，在由一个汇聚节点及八个信标节点构成的空间内，对有效事件的发生地点进行定位；本发明利用nRF24L01实现高精度时钟同步，各信标节点通过跟随汇聚节点的指令实现时钟同步；通过各节点的布设构建相对坐标系，各节点可随机布设；各节点在本地对所采集到的声音进行事件识别、到达时刻估计；各节点通过nRF24L01组建无线网络，并将数据通过该无线网络发送至服务器；服务器接收信标节点的到达时刻数据，并利用基于最小二乘的TDOA定位算法对有效事件进行定位及显示。

技术领域

本发明涉及位置的服务技术领域，特别涉及一种基于声音的物体落点定位方法。

背景技术

目前，现存的物体定位方法主要通过蓝牙通讯、WIFI技术、红外线技术、以及雷达跟踪技术等对物体进行定位。其中，蓝牙通讯与WiFi技术与网络覆盖半径有关，信号传递范围有限，且容易受到其他信号和噪声的干扰；由于光线不能穿过障碍物，红外线技术仅能视距传播，一旦遇到障碍物，红外线技术就不能正常使用；雷达跟踪技术一般广泛应用在军用设备上，造价相对较高，民用普及性相对较差。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于声音的物体落点定位方法，依靠智能移动终端自带的麦克风、扬声器和处理器，通过用户和信标之间的线性调频声音信号的交互，就可实现高精度的室内定位。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于声音的物体落点定位方法，包括以下步骤；

(1)布设各信标节点，并建立相对位置坐标系，测量并记录各信标节点的坐标值；各节点通过nRF24L01搭建无线网络；所述各节点(汇聚节点及信标节点)主要由麦克风、A/D芯片、nRF24L01无线模块、微处理器组成，其中汇聚节点作为同步节点；

信标节点指的是配有GPS或者事先人工布置的已知节点；

汇聚节点是指一个功能增强的传感器节点；

(2)服务器记录步骤(1)中的节点坐标值以建立相对位置坐标系，并通过串行通信接口(USB或RS232)通过汇聚节对各信标节点设置采样速率fs及信号处理段数N_s；服务器通过串行通信接口向汇聚节点发送系统运行指令；

(3)汇聚节点接到步骤(2)中服务器的系统运行指令后，通过步骤(1)中所搭建的无线网络，向无线网络广播同步命令；各信标节点在接收到同步命令后，响应此同步要求，将本地时钟计数器归零；汇聚节点每隔10分钟向无线网络广播一次同步指令；

(4)各信标节点在经过步骤(2)的时钟同步后，打开本地麦克风进行声音采集，并开启信号处理算法流程，对有所采集到的声音事件进行识别、到达时间(TOA)估计，并将节点ID、到达时间及时间戳进行封装成数据帧；

(5)各信标节点通过步骤(1)所搭建的无线网络，将步骤(3)中得到的节点 ID、到达时间及时间戳信息发送至汇聚节点；汇聚节点通过串口通信接口(USB或 RS232)将各节点的到达时间及时间戳转发给服务器；

(6)服务器接收步骤(5)中的各信标节点中有效事件的到达时间及时间戳信息，基于TDOA的定位算法，估计出事件在相对位置坐标系中的位置坐标，并将得到的估计位置信息显示在服务器端的上位机界面中。