无需时间同步的声音定位系统及方法

摘要

本发明公开一种无需时间同步的声音定位系统及方法，主要是为了解决已有定位系统对时间同步的依赖，且时间同步本身带来的误差和额外开销的问题而设计。本发明包括：待定位节点，对外发出声源信号；两个以上的接收器，分为基准接收器和信标接收器两种，录制所述待定位节点发出的声源信号以及所述基准接收器对外发出的后继声源信号，并将录制结束后的录音数据输出给服务器；服务器，接收各接收器输出的录音数据，并依据该录音数据计算出待定位节点的位置并将其显示在服务器界面上；以及，无线AP，构建所述待定位节点，接收器和服务器组成的无线局域网络。本发明去除了定位系统中的时间同步，并获得了较好的定位精度。

主权项

一种无需时间同步的声音定位方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）接收器录音开始，待定位节点t时刻对外发出声源信号；（2）基准接收器t’时刻对外发出后继声源信号；（3）录音结束后，接收器将录制的声源信号和后继声源信号组成的录音数据发送给服务器；（4）服务器接收到录音数据后，对其进行数据处理并计算出待定位节点的定位结果；其中，步骤（4）包括以下几个步骤：4.1服务器接收到录音数据后，基于采样点计数的方法查找出声源信号到达接收器时对应的采样点i，以及后续声源信号到达接收器时对应的采样点j，并计算出此接收器的TD2S值；4.2基于多数决定的方法，去除异常地TD2S值；4.3依据TD2S值计算TDOA值；4.4由TDOA值计算出待定位节点的定位结果；步骤4.3具体实现如下：4.3.1若C为基准接收器，D为信标接收器，则声源信号S分别于tC1和tD1到达C和D，C在tC3时刻从喇叭发出后继声源信号S’，然后S’分别在tC4和tD3时刻到达C和D，得出：TD2SC=tC4‑tC1，TD2SD=tD3‑tD1对C和D之间的TDOA值有：TDOACD=tC1‑tD1=dCD/V‑TD2SD+TD2SC–dCC／V其中，dCD和dCC分别代表C的喇叭到D的麦克风之间的距离和C的喇叭到C的麦克风之间的距离，V为该场景下声音在空气中的传播速度：V=331.3 +0.6*theta，其中theta是该场景下的温度；4.3.2若C，D均不是基准接收器，则C和D之间的TDOA值有：TDOACD=TDOACE‑TDOADE，其中，TDOACE为C与基准接收器E之间TDOA值，其计算方法同步骤4.3.1，TDOADE为D与基准接收器E之间TDOA值，其计算方法同步骤4.3.1。