[发明专利]一种二维空间分布式声音相对定位方法及装置

权利要求书

1.一种二维空间分布式声音相对定位方法，该定位方法采用以下步骤：

[1] 初始化，在2-16个定位装置组成的网络中，随机设置一个装置i为发声的节点；

[2] 节点 i 发声，网络中其他节点利用声音定位算法计算出节点 i 相对于自身的坐标，并使用无线通信模块广播自身的坐标；所述声音定位算法是指基于远场模型的声音到达时间差的声源方向估计算法和基于远场模型的声音到达时间的声源距离估计算法；

[3] 节点 i 根据接收到的相对坐标位置，选择与自身距离最近的节点f的位置，然后传递发声标志给该节点；

[4] 节点 f 发声，网络中其他节点利用声音定位算法计算出节点 f 相对于自身的坐标，并使用无线通信模块广播自身的坐标；

[5] 网络中的所有节点，利用协调定位算法，独立计算出传感区域内的所有节点在其坐标系下的坐标；所述的协调定位算法是指网络中的一个节点使用得到的发声节点相对于自身和其他节点的坐标，计算出其他所有不发声节点相对于该节点之坐标的方法；

[6] 完成相对定位，把节点 f 设置为节点 i , 转步骤[1]，从而进行下个周期的相对定位。

2.一种二维空间分布式声音相对定位装置，其特征在于该定位装置根据权利要求1所述二维空间分布式声音相对定位方法设计，包括麦克风阵列、麦克风阵列架、支架杆、蜂鸣器、第一无线通信模块、固定柱、电路板、微控制器和第二无线通信模块；所述麦克风阵列由4个麦克风组成，均布焊接在圆环状麦克风阵列架上，并通过细导线与电路板电连接；电路板与麦克风阵列架水平平行布置，并用3或4个支架杆垂直连接在电路板与麦克风阵列架之间；蜂鸣器的喇叭口朝上安放在支架杆之间，并使其中心与麦克风阵列的几何中心在同一条中垂线上，采用固定柱固装在电路板上，同时把蜂鸣器的电源线焊接在电路板中的电源上；第一无线通信模块和第二无线通信模块对称布置在电路板的两侧，并利用其上的两组单排插针，分别安装在电路板上对应位置的插座上；微控制器焊接在蜂鸣器下面的电路板上；所述电路板上包括依次电连接的信号调理电路和数字信号处理电路；信号调理电路由顺序连接的前级放大、带通滤波和后级放大电路构成；信号处理电路由顺序连接的模数转换和数据处理电路构成  ；所述第一无线通信模块和第二无线通信模块分别与信号处理电路对应连接；所述信号调理电路与麦克风阵列连接；所述蜂鸣器与驱动电路驱动连接。

3.根据权利要求2所述的二维空间分布式声音相对定位装置，其特征在于所述的支架杆长度可调。

4. 根据权利要求1所述的二维空间分布式声音相对定位装置，其特征在于所述装置的总体积为长100 mm×宽100 mm×高120 ~150mm，重量150g；所述麦克风阵列中的麦克风采用信噪比60 dB的通用全向麦克风；所述电路板采用PCB电路板；所述蜂鸣器在距离10 cm时响度大于95 dB，且蜂鸣器的频率为1.7~3.4 KHz，电压为5~24 V可调；第一无线通信模块采用SPI接口、工作于433 Hz的模块；微控制器采用具有大于4路的AD转换，具有双UART和单SPI接口，RAM大于40 K单片机；第二无线通信模块采用具有UART接口、工作于2.4 G的无线通信模块。