[发明专利]一种基于发射角估计的音频定位方法

说明书

本发明属于室内定位技术领域，公开了一种基于发射角估计的音频定位方法，布设至少两个已知位置信息和姿态信息的基站，每个基站均配置有声源发射器阵列，声源发射器阵列包括若干个向不同方向发射声音信号的声源发射器；每个基站通过声源发射器不断发射带有识别码的声音信号，不同的声源发射器发射的声音信号的识别码唯一确定且相互不同；接收端接收来自所有基站的所有声音信号，并对声音信号进行解调得到接收端和基站之间的角度概率分布；根据角度概率分布得到接收端与每个基站对应的最佳空间估计角度；根据基站坐标系下的最佳空间估计角度、基站的位置信息和姿态信息解算得到接收端的空间位置。本发明解决了室内定位的精度较低的问题。

技术领域

本发明属于室内定位技术领域，更具体地，涉及一种基于发射角估计的音频定位方法。

背景技术

随着室内外定位技术的发展，基于广覆盖、多层次的位置服务需求巨大。目前，在室外场景下基于GNSS的定位已成熟发展，但在室内、城市峡谷地区、地下等复杂空间由于GNSS难以抵达而无法实现定位，因此已经发展了利用WIFI、蓝牙、超宽带等射频信号进行室内定位研究的技术。但是室内场景复杂多变，电磁场环境不稳定，对定位精度影响较大。此外，较为成熟的超宽带定位方案成本和功耗过高，难以形成普及应用，蓝牙定位方案虽然成本低，但作用距离有限，且在室内等GNSS拒止环境下难以满足高精度的位置服务需求。

发明内容

本发明通过提供一种基于发射角估计的音频定位方法，解决现有技术中室内定位的精度较低的问题。

本发明提供一种基于发射角估计的音频定位方法，包括以下步骤：

步骤1：布设至少两个已知位置信息和姿态信息的基站，每个所述基站均配置有声源发射器阵列，所述声源发射器阵列包括若干个向不同方向发射声音信号的声源发射器；

步骤2：每个所述基站通过所述声源发射器不断发射带有识别码的声音信号，不同的声源发射器发射的声音信号的识别码唯一确定且相互不同；

步骤3：接收端接收来自所有基站的所有声音信号；

步骤4：所述接收端对声音信号进行解调，得到识别码种类和该种类识别码声音信号的强度，结合识别码和声源发射器的编号之间的映射关系、声源发射器的编号和基站之间的归属关系、声源发射器的编号和声音信号的发射角度之间的映射关系，得到所述接收端和所述基站之间的角度概率分布；

步骤5：根据所述角度概率分布得到所述接收端与每个所述基站对应的最佳空间估计角度；

步骤6：根据所述基站坐标系下的最佳空间估计角度、所述基站的位置信息和姿态信息解算得到所述接收端的空间位置。

优选的，所述步骤2中，所述识别码包含该识别码分别与对应的声源发射器、基站之间的所属关系信息；

所述识别码包含该识别码所属声源发射器的编号与该识别码所属声源发射器发射的声音信号的波束方向角度之间的映射关系信息。

优选的，所述步骤3中，所述接收端通过麦克风接收所述声音信号。

优选的，所述步骤4中，得到所述接收端和所述基站之间的角度概率分布的具体实现方式为：

结合已知的识别码和声源发射器的编号之间的映射关系、声源发射器的编号和基站之间的归属关系，对不同的识别码的声音信号强度和基站归属建立的拓扑关系；针对每一个基站，对该基站的所有信号强度分别进行归一化处理，归一化处理后得到的值视为所述接收端位于该基站的角度概率分布。

优选的，所述步骤5中，对每个基站对应的所述角度概率分布进行处理，通过加权求和的处理方法得到所述接收端与该基站对应的最佳空间估计角度。

优选的，所述步骤5中，对每个基站对应的所述角度概率分布进行处理，将最大角度概率对应的波束方向角度作为所述接收端与该基站对应的最佳空间估计角度。