[发明专利]一种区域范围内目标对象的定位系统

说明书

背景技术

本发明涉及一种定位系统，尤其涉及区域范围内目标对象的定位系统。

背景技术

随着智能家居行业的不断发展，在居住环境下越来越多的智能化设备和硬件得到广泛应用。随着用户在家居范围内位置的变化，相应的智能设备根据预设完成功能、参数等调整，从而提高家居生活的舒适度。在这之中，如何准确获知用户在房屋中的位置及其位置变化就成了亟待解决的技术问题。

针对上述需要，目前主流的解决方案是基于Wi-Fi的定位，通过判断手机是否连入特定的Wi-Fi网络来确定是否人来到该房屋，并在此基础上基于Wi-Fi信号的强弱来判断人的大概位置。此种技术方案，从其技术原理而言，判断的是接入Wi-Fi网络的设备所在位置。一旦这些设备并未携带于用户身上，那么确定其位置就失去了意义。

其它类似的技术方案，例如通过ZigBee或蓝牙等方式组网计算手机或定位器的位置，或者通过超声波、红外、激光、RFID信标等将房屋分割成不同的网络空间，通过计算定位器在不同的信标附近来判断定位器的位置，这些技术都是基于对手机或其它定位器的位置判断来推断用户的实际位置，而非直接得到用户的真实位置。一旦用户不携带定位器、手机等装置，定位所得位置即没有实际价值。

同时，上述定位方式对用户的生活习惯、家居装修风格、生活场景等存在一些具体的要求，需要用户在进行室内装修时就要考虑到未来的智能家居应用，难于为用户所接受，也提高了装修成本。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了室内、仓库内或其它区域范围内目标对象的定位系统，通过采集目标对象的声音实现直接确定其位置，不仅安装简单，无需大规模部署，而且能够准确、实时判断目标对象的位置，便于推广应用。

具体地说，本发明是通过如下技术方案实现的：

一种区域范围内目标对象的定位系统，包括：

在目标区域内的至少三个非共线的拾音器，所述拾音器用于收集区域内的声音；

音频信号采集器，连接并接收拾音器传输的声音信号并将其转换为数字信号；

运算单元，包括存储器和处理器，存储器中存储每个拾音器的位置和距离；处理器根据所连接的音频信号采集器采集对应拾音器手收集目标区域内的声音的时间差和拾音器的位置计算音源对象的位置。

在上述中，所称的区域范围，指的是有限面积下非开放空间，例如室内环境、仓库环境、商场环境等；所称的目标对象，指的是在区域范围内要定位的对象，通常是人，然而根据需要，定位动物或其它能够发出声音的对象也是可以的；所称的声音信号，可以是目标对象发出的声音，例如人说话的声音，也可以是目标对象在移动过程中形成的运动声音，例如人步行时的脚步声。

尽管传统上本领域也存在一些利用声音识别目标对象位置的技术方案，例如CN104614709A公开的基于声学和电磁学的雷声定位系统及方法。但诸如此类的方法都只能适用于开放空间内不确定目标的定位，且在应用方式上存在严格限制，例如传感器的位置、角度等，还需要结合天线等辅助信号采集，对智能家居等区域范围内应用是无法适用的。本发明的定位系统是分布式系统，拾音器的位置可自由放置，利用拾音器获得的位置信号可直接运算实现了对对象的连续追踪，减少了用户的部署时间和难度。

为了提高声音采集的准确度，建立多维度上的声音信号来源，上述定位系统可以为多组，分别安装于空气、固体等环境。

在上述中，所称的位于空气环境中指的是通过支架或者悬挂的方式将拾音器悬空；上述所称的固体，指的是区域范围内的任何固定支撑物，包括但不限于地板，墙体，管道，支架等。

在最低的安装成本下，所述拾音器为三个，构成三角形分布，拾音器之间的距离不低于2cm。

为了提高声音采集的准确度，本领域技术人员可以理解，根据需要提高拾音器的数量和分别密度是可行的。

为了实现对目标对象声音的准确采集，所述拾音器连接有音频功率放大器和带通滤波器，所述音频功率放大器放大目标区域内的声音；所述带通滤波器根据要定位的目标对象特征将背景噪声滤除。

在上述中，根据目标对象的声音特征，例如采集的是人说话的声音，带通滤波器限定频率在20-20kHz之间即可，其它的声音均被滤除，降低了后续的运算负担；采用音频功率放大器，经过放大的音频信号属于电压-时间信号，以便进入音频信号采集器的工作范围进行AD转换。

为了防止不同来源的声音信号之间产生干扰和混淆，所述拾音器上设有隔音装置，用于隔离非采集来源的声音。