[发明专利]基于简易硬件的声波测量室内精确定位系统

说明书

与其它室内定位技术相比，本申请基于简易硬件的声波测量室内精确定位系统对硬件要求较低，仅需要普通的麦克风和扬声器，采用可听声波作为载波，在其上调制伪随机数噪音信号码，作为声波信号，采用普通音箱作为信号源，在已知点上发射声波信号，用普通麦克风作为接收装置，接收声波信号，采用伪随机数噪音信号码的良好相关特征，测量声波传播时间，达到距离测量的目的，该声波信号处理过程实现厘米级的测量精度，可靠性高，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，就可以实现经济实惠，方便友好的室内定位服务，而且作用范围较大,不容易受到遮挡，精度高且实用性强。

技术领域

本申请涉及一种声波测量室内精确定位系统，特别涉及一种基于简易硬件的声波测量室内精确定位系统，属于声波测量室内定位技术领域。

背景技术

近年来，随着移动设备和技术的快速发展，位置感知计算变得越来越重要，大多数服务都是基于位置的服务。例如周边信息查询、最佳路线确定、医疗救护、交通管理等方面都需要根据用户位置信息来提供与之对应的信息或服务，基于位置的服务有着巨大的市场前景。

全球导航卫星系统能在户外遮蔽不严重的环境中提供良好的定位服务，在室内由于卫星信号受到遮蔽，定位精度受到了很大的影响，甚至无法定位。因此室内定位技术已经逐渐成为研发热点和重点。

现有技术已经出现了不少室内定位系统，这些系统在小范围内定位精度不够理想，有些还在研发阶段不够成熟，有些需要一些额外的信号，有些需要的硬件成本较高。与其它室内定位技术相比，声波室内定位技术对于硬件的要求较低，仅仅需要普通的麦克风和扬声器即可，尤其是当前移动设备技术高速发展，普通智能设备都具有强大的计算处理能力，并且配备了大量传感器，如麦克风、扬声器等，开发人员只需要将软件的API与这些传感器结合起来,就可以实现经济实惠，方便友好的定位服务。

室内定位问题已经俨然成为当前的热点和难点问题，现有技术针对室内定位开展了大量研究，如WiFi室内定位、射频标签室内定位、蓝牙室内定位、基于移动通信网络的辅助室内定位、超宽带室内定位、红外室内定位、地磁室内定位、ZigBee室内定位、伪卫星室内定位、手机自主惯性传感器室内定位导航技术、计算机视觉室内定位、超声波室内定位等。但这些定位方法要么需要专门的硬件，通用性差，成本较高；要么精度有限，且存在可靠性的问题，定位精度、覆盖范围、建立成本、可靠性以及实际使用状况以及隐私保护等或多或少存在问题。

(1)红外室内定位技术：由于光线不能穿越障碍物，红外室内定位系统的信号传播路径上不能存在遮挡，并且红外室内定位技术还存在设备消耗功耗大，信号传输距离短，系统实现成本高等缺点，在实际中应用较少。

(2)超声室内定位技术：由于超声波的特征，定位容易受到多路径效应和遮挡的影响，同时超声波定位技术需较多硬件，设施成本较高，在实际应用中较少。

(3)WiFi室内定位技术：只能实现1-10米的定位精度，但是由于其低成本与可实现性，使得它能在实际生活中得到应用。

(4)射频识别内定位技术：在数据库中采用参数得到阅读器的位置信息从而得到待测物体的位置。射频识别内定位技术由于实现成本较高，在实际应用中也不多。

(5)蓝牙室内定位技术：一般需要事先在室内环境中部署一系列的蓝牙传感器，当用户进入覆盖区域时，就可定位用户位置信息，该技术容易推广和使用，但是覆盖距离较短。

相较于红外线室内定位、蓝牙室内定位、射频识别室内定位、WiFi室内定位技术等现在主流的室内定位系统，声波室内定位技术具有硬件成本低(仅需要使用扬声器和麦克风)，定位操作简单，用户体验好等优点，它能够在无连接的状况下进行一对一、一对多通信,并在这种通信的基础上完成对用户的定位，但基于声波通信的定位技术方面仍然处于研究发展阶段。其通信速度、抗干扰能力、时钟同步、多信道通信、定位精度等多方面都还有很大的挑战。解决这些问题有利于声波室内定位系统的推广应用。