The invention discloses an indoor positioning and mapping method based on microphone arrays. The method firstly arranges microphone arrays and individual sound sources at different indoor locations, then extracts AIRs after sound acquisition, and reflects the different distance relations among sound sources, microphone arrays and walls through AIRs; secondly, according to the direct signals reflected by AIRs, locates by direct TDOA method. Then, according to the geometric relationship between the first-order reflection of the acoustic signal in the indoor environment propagation model, taking the sound source and microphone as the focus and the distance represented by the first-order reflection pulse in AIRs as the long axis, the ellipse tangential to the wall is formed, the wall position is calculated, and the indoor two-dimensional contour map is constructed. Compared with the traditional similar acoustic sensor indoor mapping system, the method not only meets the mapping requirements, but also avoids multiple measurements, improves the reconstruction performance, simplifies the measurement and improves the noise resistance of the reflector estimation, and ensures the calculation speed.
【技术实现步骤摘要】
基于麦克风阵列的室内定位与建图方法
本专利技术涉及定位与建图方法，具体是基于麦克风阵列的室内定位与建图方法。
技术介绍
随着基于用户位置信息的相关技术的应用和发展，位置服务(LBS，LocationBasedServices)又称定位服务，已经成为人们日常工作、生活所必须的一项基本服务需求。实际上，室内环境的几何模型和地图对于诸如室内定位、机器人导航等LBS应用至关重要。对于室内地图未知的情况下，可以利用包含室内几何信息的视觉、电磁或声学信号构建室内地图。声学信号在室内的反射等一定程度上反映了室内布置和地图信息，且相比电磁波、光波拥有更低的波速，测距更加精准，且成本低，在室内环境中易于布置和移动，被大量应用于室内定位和建图等各个领域中。国内外目前较为成熟的声传感室内建图技术主要是基于机器人平台的即时定位与地图构建(SimultaneousLocalizationandMapping,SLAM)，因为其过高的成本和特定的条件依赖，未能得到推广。基于麦克风阵列的室内定位和建图技术优点在于无需预布置其它基础设施，且声信号相对于其它信号更容易生成和处理。麦克风阵列在时域和...
【技术保护点】
1.基于麦克风阵列的室内定位与建图方法，其特征是：包括如下步骤：(1)AIR计算及峰值检测：在室内不同位置分别布置麦克风阵列和单个声源，发声采集后通过时频变换处理提取出一系列AIRs，通过AIRs反映出声源、麦克风阵列和墙体之间的不同距离关系；(2)声源定位及TOAs估计：根据AIRs反映的声源与麦克风阵列距离的直达信号，采用直达波的TDOA方式进行定位，估计直达信号与各阶反射的脉冲到达时间TOAs；(3)墙体反射面估计：根据声信号在室内环境传播模型中关于墙体一阶反射的几何关系，以声源和麦克风为焦点、AIRs中一阶反射脉冲代表的距离为长轴，构成与墙体相切的椭圆，求出墙体位置...
【技术特征摘要】
1.基于麦克风阵列的室内定位与建图方法，其特征是：包括如下步骤：(1)AIR计算及峰值检测：在室内不同位置分别布置麦克风阵列和单个声源，发声采集后通过时频变换处理提取出一系列AIRs，通过AIRs反映出声源、麦克风阵列和墙体之间的不同距离关系；(2)声源定位及TOAs估计：根据AIRs反映的声源与麦克风阵列距离的直达信号，采用直达波的TDOA方式进行定位，估计直达信号与各阶反射的脉冲到达时间TOAs；(3)墙体反射面估计：根据声信号在室内环境传播模型中关于墙体一阶反射的几何关系，以声源和麦克风为焦点、AIRs中一阶反射脉冲代表的距离为长轴，构成与墙体相切的椭圆，求出墙体位置；(4)构建室内二维轮廓地图。2.根据权利要求1所述的室内定位与建图方法，其特征是：步骤(1)所述AIR计算及峰值检测方法，包括如下步骤：1)对采集的原始音频序列进行预处理，得到适宜长度的音频信号r(n)，并通过带通滤波，抑制噪声干扰；2)将得到的短时音频序列r(n)和发送序列s(n)做快速归一化互相关(fastnormalizedcrosscorrelation，FNCC)，得到初步AIR：3)先包络检波，再通过匹配滤波器，将hi(n)中脉冲附近的包围波纹均衡为易于选取时间采样的尖锐脉冲：其中为直达波到达采样，N为脉冲响应近似长度。3.根据权利要求1所述的室内定位与建图方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：王玫，覃虹菱，宋浠瑜，仇洪冰，周陬，李悟，李凯华，孙昊彬，李芳足，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西,45
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