一种基于声信号时频联合分布的TDOA定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于声信号时频联合分布的TDOA定位方法，可实现场景识别与定位功能。该发明专利技术由可发出高频线性调频声信号的扬声器基站和内置麦克风传感器的智能移动设备构成。首先，根据不同的场景统一规划基站数量，设定各基站发声的时间顺序和频率范围，进行时频编码。接着，基站发送设定的高频线性调频声信号，由智能移动设备的麦克风接收，采用广义互相关算法分辨出信号的有效频段，获取周期信号的时频特性进行解码，识别出场景信息。最后通过混响滤除算法确定各有效信号的时间戳，利用TDOA定位算法计算智能移动设备的位置信息。

A TDOA location method based on time-frequency joint distribution of acoustic signal

【技术实现步骤摘要】
一种基于声信号时频联合分布的TDOA定位方法
本专利技术属于声学定位领域，尤其涉及一种基于声信号时频联合分布的TDOA定位方法。
技术介绍
目前，室内声学定位技术作为一种高精度的室内定位技术，能够在成本、精度、范围、兼容性上满足现有的市场需求，相比于蓝牙、超宽带、无线网等定位技术更具备市场价值。针对高频声信号的TDOA定位，现有技术主要采用基于时分的方式，各基站在不同时序发出相同的信号，以时长间隔来分辨初始发声基站和后续发声基站。这种方式实现较为简易，但是当所需定位的大型建筑被墙壁分割成多个房间时，声信号由于无法穿透墙壁，仅能对单个房间内的智能移动设备进行定位。因此该方法无法识别出定位场景，即无法满足大型建筑多房间情况下的定位需求。本专利技术在时分的基础上引入频分技术，对基站信号进行时频联合分布，实现多场景的时频编码，提升定位范围，使智能移动设备解码识别出自身所处场景与位置。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的提供一种通过对声信号进行时频联合分布，能够识别场景信息、提升定位范围的TDOA定位方法。为实现上述目的，本专利技术提供一种基于声信号时频联合分布的TDOA定位方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于声信号时频联合分布的TDOA定位方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤(1)基站设定：设定扬声器基站的数量、信号波形与频率；步骤(2)时频编码：设定基站发出的声信号时序和频段，对不同场景进行编码；步骤(3)场景识别：基站发送步骤(2)设定的声信号，由智能移动设备的麦克风传感器采集，并通过广义互相关算法将接收信号与原始信号进行对比，识别出环境信息；步骤(4)设备定位：采用混响滤除算法获得各基站与手机之间的距离差信息，根据TDOA算法获取手机相对基站的位置信息，结合环境信息，转换成绝对位置。

【技术特征摘要】
1.一种基于声信号时频联合分布的TDOA定位方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤(1)基站设定：设定扬声器基站的数量、信号波形与频率；步骤(2)时频编码：设定基站发出的声信号时序和频段，对不同场景进行编码；步骤(3)场景识别：基站发送步骤(2)设定的声信号，由智能移动设备的麦克风传感器采集，并通过广义互相关算法将接收信号与原始信号进行对比，识别出环境信息；步骤(4)设备定位：采用混响滤除算法获得各基站与手机之间的距离差信息，根据TDOA算法获取手机相对基站的位置信息，结合环境信息，转换成绝对位置。2.根据权利要求1所述的一种基于声信号时频联合分布的TDOA定位方法，其特征在于，所述步骤1具体包括以下子步骤：(1a)规划基站数量与位置：大型建筑物借助墙壁分隔成多个场景，综合场景数量、规模和基站测量范围，在每个场景安放N个基站；(1b)统一有效信号波形：基站在t时刻发出时宽为τ、带宽为ω的高频线性调频声信号s(t,τ)；(1c)划分信号频率范围：将18KHz-24KHz声信号频率划分成K个带宽为ω的信号频段fk，其中k＝1,2,...,K。3.根据权利要求1所述的一种基于声信号时频联合分布的TDOA定位方法，其特征在于，所述步骤2具体过程如下：(2a)单场景内共有N个扬声器基站，第n个基站只在周期T内的第n个时序发出一次短时高频线性调频信号其中n∈N；(2b)第1个扬声器基站首先从t＝0时刻开始，发出f1频段信号(2c)在第1个基站信号发送完毕后，间隔τ0时长，第2个扬声器基站从t＝τ+τ0时刻开始，发出信号其中k*＝2,3,...,K；(2d)在第2个基站信号发送完毕后，间隔τ0时长，第3个扬声器基站从t＝2(τ+τ0)时刻开始，发出信号其中k*＝2,3,....

【专利技术属性】
技术研发人员：嵇程，王宇威，王智，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33