【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于音频室内定位，尤其涉及一种基于cdma的音频室内定位方法。
技术介绍
1、目前，基于声学的室内定位因其定位精度相对较高、对同步精度要求不严格，大量并发用户等优点而成为研究热点，并且因其支持直接在商用现成(cots)的智能手机，或者其他任何配备麦克风传感器的设备上实现，也给商业应用带来了无限想象。
2、然而在实际应用中，通过低成本基础设施，在室内环境中利用智能手机或其他终端设备进行稳健、高精度的音频信号检测仍是一项众所周知的挑战。
3、首先，由于室内声学反射和衍射，接收到的声音信号是由发射信号的多个衰减和延迟副本组成的传输信号。因此，从多径中精确地提取直达径是不少的研究的重心之一。这些研究包括了时频图分析，超分辨率估计以及交叉相关匹配等方法：
4、1)从分数傅里叶域分析，提出一种清洗的方法，迭代地去除多径成分，并设置松紧两级阈值去筛选直达径。虽然在高信噪比环境下，检测的成功率有所提升，但迭代的过程计算过于复杂；
5、2)超分辨率方法则是在频域上提取第一条路径，其中基于多信号分类(music)的超分辨率方法用于估计第一条路径，基于时频分析的方法根据随时间线性变化的chirp信号频率实现了第一路径提取；
6、3)针对采用基于声源信号和接收信号之间的交叉相关函数来提取第一路径的到达时间的方法，ccf的最大峰值的到达时通常作为直达径的参考。
7、再者，由于低成本的器件以及运动目标引起的多普勒效应，导致接收信号发生频偏，使得信号的先验知识不可靠。解决这类问
8、最后就是确认信号的来源。由于chirp信号的编码能力有限，只能携带有限的可识别信息，因此很难在相同的时空背景下区分相同的信号模板。因此，在同一空间重复部署相同音频信号锚点的可行性大大降低，需要同时利用fdma和tdma。但由于可用的频段带宽有限，如果要大范围地覆盖，就要过于依赖tdma，这会使得音频信号的数据更新率相对较低。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于cdma的音频室内定位方法。
2、本专利技术是这样实现的，一种基于cdma的音频室内定位方法包括：
3、步骤一，生成bpsk信号，所述生成bpsk信号包括：设计由前缓冲码、前缀码、识别码和后缓冲码组成的信号码，所述识别码由gold序列随机生成，所述前缀码是复制识别码尾部的一部分，所述前缓冲码和后缓冲码均为0到1的随机值再乘以窗函数，且前缓冲码和后缓冲码为等长的；对信号码进行映射后将码上采样到dac的采样频率，再将信号通过成型滤波器，最后整个信号乘以载波信号，使中心频率偏移到载波频率；
4、步骤二，对bpsk信号进行检测，所述对bpsk信号进行检测包括：对采集的信号去载波处理后进行低通滤波，再将数据降采样到设计时的码率，然后通过前缀码来确定识别码的粗位置，最后通过粗位置，从数据中截取与识别码等长的数据进行匹配滤波，从而得到信号的到达时toa。
5、步骤三，每个区域设计四个基站，可获得如步骤三所述的4个toa信息产生的3个tdoa观测值，通过所述的3个tdoa观测值可获得终端位置。而不同区域可以通过不同的识别码进行区分，则可以轻松达到广域覆盖。
6、进一步，步骤一所述生成bpsk信号包括：
7、第一步，选取并生成唯一的识别码，它是一组特殊的二进制序列。为方便在解码过程中被检测，识别码自身需要具有良好的自相关特性。并且，为防止误识别，识别码之间要具有良好的交叉相关特性。最后，为支持基站大面积的覆盖，识别码的数量要足够的多。gold序列就能很好地满足这三点要求；
8、第二步，将识别码的尾部一部分复制到识别码的前面作为前缀，这是为了方便识别码被粗定位，前缀码的宽度取决于其本身粗定位的精度；
9、第三步，为防止基站的扬声器广播时，因低成本的振膜突然振动或者突然停止而引起频率泄漏，发出刺耳的声音，所以在码的前后都增加等长的缓冲码；缓冲码被设计为0到1的随机值，并且会乘以窗函数；这样可以避免缓冲码不对识别码产生干扰，并且也使得信号缓慢地开始，又缓慢地结束，避免频率泄漏；
10、第四步，为方便后面直接对相位进行控制，对信号码进行映射，由于cos(2πfct+π)＝-cos(2πfct)，0会被映射为-1，其余的映射后不变；
11、第五步，将码上采样到dac的采样频率；
12、第六步，将信号通过成型滤波器，这样会使得信号具有有限的带宽，更加适合信道的传输；这样的信号是实际传递的信号，记为x(t)，最后整个信号乘以载波信号cos(2πfct)，将中心频率偏移到载波频率；这样就得到了用于基站发声的原始信号s(t)，表示为：
13、s(t)＝ax(t)cos(2πfct)
14、其中，a为幅值，fc为载波频率。
15、进一步，步骤二所述对bpsk信号进行检测包括：
16、第一步，信号预处理。
17、音频信号经过空气传播之后，经过时间τ,终端的麦克风采集到广播信号；可以认为，采集到的信号经过了信道衰减，并掺杂了环境噪声，记为：
18、r(t+τ)＝hs(t)+n(t+τ)
19、＝ahx(t)cos(2πfct)+n(t+τ)
20、采集的信号乘以载波信号，这个过程被称为去载波，记为：
21、
22、这样就可以从接收信号中分解出扬声器传递的信号部分，再将结果通过低通滤波，去除掉信号中不相干的高频信息，这样可以有效地抑制环境中的噪声以及其他信号的干扰得到较为干净的x(t)，记为：
23、
24、然后将数据进行降采样，将信号从采样频率压缩到设计时的码率。
25、第二步，确认到达时toa。
26、由于前缀码是识别码的尾部，所以先通过简单的时域上的前后匹配，来大致寻找前缀码的位置，从而确定识别码的粗位置。
27、通过粗位置，从数据中截取出与识别码等长的数据进行匹配滤波，但由于低成本的器件及运动目标引起的多普勒效应，会使得采集的载波频率发生偏移，也就是去载波过程选取的载波信号不准确，故在匹配滤波之前，对频偏进行处理。
28、先将截取的信号进行傅里叶变换，再将信号从时域转换到频域，此时频域的强度最大值所在的频点可以认作为信号的频偏，但是因为频率的分辨率并不高，所以以该频率为中心的周边频点，都会作为频偏的备选；以这些备选频偏用枚举的方式分别与截取信号进行去载波，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于CDMA的音频室内定位方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于CDMA的音频室内定位方法，其特征在于，所述生成BPSK信号包括：设计由前缓冲码、前缀码、识别码和后缓冲码组成的信号码，所述识别码由Gold序列随机生成，所述前缀码是复制识别码尾部的一部分，所述前缓冲码和后缓冲码均为0到1的随机值再乘以窗函数，且前缓冲码和后缓冲码为等长的。
3.如权利要求1所述的基于CDMA的音频室内定位方法，其特征在于，步骤一所述生成BPSK信号具体为：
4.如权利要求1所述的基于CDMA的音频室内定位方法，其特征在于，步骤二所述对BPSK信号进行检测包括：
5.一种基于权利要求1所述方法的用于音频室内定位的信号生成系统，其特征在于，包括：
6.一种用于音频室内定位的信号检测系统，其特征在于，包括：
7.一种用于音频室内定位的定位系统，其特征在于，包括：
8.一种用于音频室内定位的区域区分系统，其特征在于，包括：
【技术特征摘要】
1.一种基于cdma的音频室内定位方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于cdma的音频室内定位方法，其特征在于，所述生成bpsk信号包括：设计由前缓冲码、前缀码、识别码和后缓冲码组成的信号码，所述识别码由gold序列随机生成，所述前缀码是复制识别码尾部的一部分，所述前缓冲码和后缓冲码均为0到1的随机值再乘以窗函数，且前缓冲码和后缓冲码为等长的。
3.如权利要求1所述的基于cdma的音频室内定位方法，其特征在于，步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴坚，
申请(专利权)人：深圳沧穹科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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