[发明专利]基于简易硬件的声波测量室内精确定位系统

权利要求书

1.基于简易硬件的声波测量室内精确定位系统，其特征在于，仅需要普通的麦克风和扬声器，通过二进制相移键控在声波上调制二进制码序列,并采用直接序列扩频来测量到达时间差，实现距离测量和室内精确定位，主要包括：

第一，制作声波测量信号：包括制作系统中声波模序列码、声波信号的调制生成，制作系统中声波模序列码包括制作声波码A和B、制作平衡声波模序列，声波信号的调制生成包括制作wave文件头文件、制作wave文件data部分、计算wave文件中data值，制作声波信号127码长与511码长信号，7-11kHz载波频率的信号；

第二，声波测量信号捕获处理：包括声波信号搜索捕获方法、声波测量信号的精确处理，声波室内测量的捕获包括载波的捕获和伪码的捕获两方面,即确定接收到的信号的码相位和载波频率，通过先粗搜索后精搜索的方式加快处理速度，该声波信号处理过程实现厘米级的测量精度；

第三，声波测量室内精确定位系统设计：分为声波测量调制模块、声波信号发射模块、声波信号接收模块、波载信号处理模块、距离测量模块，其中声波测量调制模块、声波信号发射模块在系统的发射端，声波信号接收模块、波载信号处理模块、距离测量模块在系统的接收端，系统使用的主要硬件设备包括：①发射端：一台微型计算机，两台小型音箱；②接收端：一台微型计算机，两个麦克风分别接收左右声道；其中声波测量调制模块制作声波测量信号,波载信号处理和距离测量模块完成声波测量信号捕获处理；

第四，基于测量系统实验的效果改进：通过模仿环境噪音，得出环境噪音不会在捕获正确率上对室内精确定位系统造成影响，在测量精度上有少许影响，但不妨碍声波室内测量系统的正常使用，随着距离的增加，声波信号捕获的正确率下降，但距离测量的中误差仍保持在较低水平,提出增加声波信号捕获正确率是声波测量系统远距离使用的关键。

2.根据权利要求1所述的基于简易硬件的声波测量室内精确定位系统，其特征在于，制作系统中声波模序列码：基于伪随机数噪音信号作为测量声波码，将伪随机数噪音信号码调制到声波上作为测量信号以实现声波室内测量，首先生成声波模序列，声波模序列生成过程如下：

(1)制作声波码A和B

①选取声波码优选对：采用9阶的伪随机数噪音信号码，得到对应的声波码优选对，声波码A用特征多项式表示为：

g_A(X)＝1+X⁴+X⁹ 式1

即第4级和第9级寄存器中的内容进行模二相加后，反馈给第1级寄存器；

声波码B用特征多项式表示为：

g_B(X)＝1+X³+X⁴+X⁶+X⁹ 式2

即第3,4,6,9级寄存器中的内容进行模二相加后，反馈给第1级寄存器；

②按照对应特征多项式生成声波码A和B：按照声波码生成算法，生成声波码A和B，开始时将寄存器初始状态全部设置为1，每次将每个寄存器的状态值向右移动1位，根据声波码A和B对应的特征多项式将对应寄存器的值模二相加反馈给第一级寄存器，所产生的声波码从9级输出，循环511次，输出声波码，即可得到声波码A和B；

(2)制作平衡声波模序列：

①输入一对声波码优选对A和B，将上一过程中生成的声波码A和B输入来生成声波模序列；

②将声波码A固定不动，将声波码B做向右循环移动1位，移位后的序列与A序列做模二相加，即可生成声波模序列，将声波码B循环移动511次，生成所有的声波模序列；

③从生成的声波模序列中搜索平衡声波模序列，平衡声波模码序列中“1”的个数比“0”的个数多一个，对步骤②中生成的所有声波模中“1”和“O”个数进行统计，若满足上述特征就是平衡声波模，对平衡声波模进行输出。