一種音頻定位裝置及音頻定位方法制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種三維定位技術，特別是室內三維定位中的音頻定位裝置及音頻定位方法，它采用高精度的處理器將咪頭接收的音頻信號經高精度A/D采樣實現數字化，然后通過傅里葉變換進行選頻處理，通過建立存貯的音頻音標信號與傅里葉變后的信號進行二次相關檢測，實現對音頻發射源信號的精準時間檢測，確保檢測信息的可靠真實。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種三維定位技術，特別是室內三維定位中的音頻定位裝置及音頻定位方法。
技術介紹
在本人已申請的專利中公開了一種室內三維定位方法，它通過至少三個音頻和無線基站完成空間定位。對于如何提取音頻時間信息公開文件中沒有具體說明，此外，在原有的公開信息中提取定位信息需要不斷的通過無線電獲取同步時間量，它給使用帶來了一定的困難。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種使用靈活，定位精度高，響應時間快，能適應移動VR空間定位的音頻定位裝置及音頻定位方法。本專利技術的目的是這樣實現的，一種音頻定位方法，其特征是：至少包括如下步驟：1)至少三個音頻發射源以不同的音頻頻率連續向空間發送音頻信號包；2)音頻接收器，存貯至少三個音頻發射源輸出的音頻信號包；3)音頻接收器4不間斷的接收音頻信號，并對音頻信號進行濾波處理；4)音頻接收器用存貯的三個音頻發射源輸出的音頻信號包與濾波處理的音頻信息進行相關檢測；5)依據步驟4)檢測的結果，獲取三個音頻發射源分別距音頻接收器的實時距離；6)通過實時距離計算音頻接收器相對于三個音頻發射源空間坐標的相對坐標。所述的不同的音頻頻率是至少相差100hz。所述的步驟1)的音頻頻率是1k以上的音頻頻率。所述的步驟1)連續發送音頻信號包與音頻信號包之間間隔小于1秒。所述的步驟3)接收音頻信號音至少包括三個音頻發射源向空間發送的音頻信號和現場聲音，或由其它音頻調制的混合聲音。所述的步驟4)進行相關檢測包括以下步驟：以存貯的每一個音頻發射源的音頻信號包與接收的音頻信息進行卷積；對卷積移位數進行計數；對每一次移位數的卷積結果進行存貯；卷積結束后，給出最大結果的移位數；計算移位一次對應的時間；用移位數*移位一次對應的時間求出對應音頻發射源到音頻接收器的時間t；依據速度公式計算音頻發射源到音頻接收器的距離r＝t*v；其中，v是在溫度環境下的聲音速度，t是傳送時間，r是距離。所述的步驟5)求出三個音頻發射源到音頻接收器距離包括：依據步驟4）計算r1、r2、r3，其中，r1是音頻發射源1到音頻接收器4的距離，r2是音頻發射源2到音頻接收器4的距離，r3是音頻發射源3到音頻接收器4的距離；計算r1、r2、r3還包括確定每一個音頻發射源的啟始時間t01、t02、t03；其中，t01是第一音頻發射源的啟始音頻發送時間，t02是第二音頻發射源的啟始音頻發送時間，t03是第三音頻發射源的啟始音頻發送時間；通過音頻接收器檢測出每一個音頻發射源發射的音頻信號到音頻接收器的實時時間，ti1、ti2、ti3；其中，ti1是音頻發射源1到音頻接收器4的時間，ti2是音頻發射源2到音頻接收器4的時間，ti3是音頻發射源3到音頻接收器4的時間；用公式ti1－t01＝t1，t1是得到的第一音頻發射源到音頻接收器所需要的時間，用ti2－t02＝t2，t2是得到的第二音頻發射源到音頻接收器所需要的時間；用ti3－t03＝t3，t3是得到的第三音頻發射源到音頻接收器所需要的時間；t1、t2、t3在0.01-1秒之間，優選值在0.08秒。依據速度公式計算第一音頻發射源、第二音頻發射源、第三音頻發射源分別到音頻接收器的距離r1、r2、r3。當t01＝t02＝t03時，則表示第一音頻發射源和第二音頻發射源和第三音頻發射源采用同步音頻發送；當t01≠t02≠t03時，則表示第一音頻發射源和第二音頻發射源和第三音頻發射源采用異步音頻發送。所述的步驟6）通過實時距離t1、t2、t3計算音頻接收器相對于三個音頻發射源空間坐標的相對坐標包括：201）給出第一音頻發射源、第二音頻發射源、第三音頻發射源分別的坐標A（x1,y1,z1）、B（x2,y2,z2）和C（x3,y3,z3）位置；202）用r1為半徑，坐標A（x1,y1,z1）為中心，建立r1半徑上球面坐標公式；203）用r2為半徑，坐標B（x2,y2,z2）為中心，建立r2半徑上球面坐標公式；204）用r3為半徑，坐標C（x3,y3,z3）為中心，建立r3半徑上球面坐標公式；205）使上述三個公式相等，建立聯立方程，計算上述三個球面的相交點坐標，也就是音頻接收器相對于三個音頻發射源空間坐標的相對坐標。所述的分別給出第一音頻發射源、第二音頻發射源、第三音頻發射源的坐標A（x1,y1,z1）、B（x2,y2,z2）和C（x3,y3,z3）是以中心點O（0,0,0）為中心坐標點，分別將第一音頻發射源坐標A（x1,y1,z1）、第二音頻發射源坐標B（x2,y2,z2）、第三音頻發射源坐標C（x3,y3,z3）分布在中心點O（0,0,0）為中心點的圓周上。所述的本專利技術的優點是：由于聲速在25度時，聲波速度約為每秒340米，由空間至少三個音頻發射源構成一組，向空間發送不同頻率的聲頻標準信號，以0.1秒為周期，音頻發射源發送到音頻接收器聲音傳送距離約34米，因此三個音頻發射源可實現1000立方米的空間定位。同時用聲速測距具有精度高的特點，一般情況下都能達到厘米數量級，因此實現1000平方米的空間定位，其響應時間小于0.1秒，定位精度能達到1個厘米。在VR或其它領域能方便實現高精度、高速度的空間定位。采用高精度的處理器將咪頭接收的音頻信號經高精度A/D采樣實現數字化，然后通過傅里葉變換進行選頻處理，通過建立存貯的音頻音標信號與傅里葉變后的信號進行二次相關檢測，實現對音頻發射源信號的精準時間檢測，確保檢測信息的可靠真實。附圖說明下面結合實施例附圖對本專利技術信進一步說明：圖1是本專利技術實施例的流程圖；圖2是本專利技術實施例的實施例說明圖；圖3是本專利技術實施例的第一音頻發射源、第二音頻發射源、第三音頻發射源第一種坐標建立圖；圖4是本專利技術實施例的第一音頻發射源、第二音頻發射源、第三音頻發射源第二種坐標建立圖；圖5是音頻音標信號圖；圖6是咪頭接收的音頻信號波形圖；圖7是通過實時距離t1、t2、t3計算音頻接收器相對于三個音頻發射源空間坐標的相對坐標流程圖；圖8是音頻定位裝置；圖9是激光器。圖中，1、第一音頻發射源；2、；第二音頻發射源；3、第三音頻發射源；4、音頻接收器；5、坐標原點；6、校正臺；7、LD；8、音頻發射源固定架。具體實施方式實施例1如圖1所示，一種音頻定位方法，包括如下步驟：1)第一音頻發射源1、第二音頻發射源2、第三音頻發射源3以不同的音頻頻率間隔向空間發送音頻信號包；第一音頻發射源1、第二音頻發射源2、第三音頻發射源3發送的音頻標準信號間隔是80ms，寬度是3ms，頻率分別是2.5k、3k、3.5k；見圖2所示。2)音頻接收器4是一臺手機或一體式移動VR或是具有高精度A/D接口的處理器、咪頭和通信電路構成的音頻處理器，處理器的A/D精度在12位以上，音頻接收器4存貯有3ms寬的2.5k、3k、3.5k音頻信號源；見圖2所示。3)音頻接收器4不間斷的接收音頻信號；音頻信號采用分段處理，每段大于等于80ms；音頻信號連續采集，以便在定位中不形成空區。見圖3所示。4)音頻接收器4通過傅里葉變換對音頻數據分別進行2.5k、3k、3.5k的選頻處理，形成三個文件進行存貯，然后用存貯的3ms寬的2.5k、3k、3.5k音頻信號源與存貯的三個文件分別進行同頻率信號卷積，得到卷積過程中的最大值位置，或者說檢測到第一音本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種音頻定位方法，其特征是：至少包括如下步驟：1)至少三個音頻發射源以不同的音頻頻率連續向空間發送音頻信號包；2)音頻接收器，存貯至少三個音頻發射源輸出的音頻信號包；3)音頻接收器不間斷的接收音頻信號，并對音頻信號進行濾波處理；4)音頻接收器用存貯的三個音頻發射源輸出的音頻信號包與濾波處理的音頻信息進行相關檢測；5)依據步驟4)檢測的結果，獲取三個音頻發射源分別距音頻接收器的實時距離；6)通過實時距離計算音頻接收器相對于三個音頻發射源空間坐標的相對坐標。

【技術特征摘要】
1.一種音頻定位方法，其特征是：至少包括如下步驟：1)至少三個音頻發射源以不同的音頻頻率連續向空間發送音頻信號包；2)音頻接收器，存貯至少三個音頻發射源輸出的音頻信號包；3)音頻接收器不間斷的接收音頻信號，并對音頻信號進行濾波處理；4)音頻接收器用存貯的三個音頻發射源輸出的音頻信號包與濾波處理的音頻信息進行相關檢測；5)依據步驟4)檢測的結果，獲取三個音頻發射源分別距音頻接收器的實時距離；6)通過實時距離計算音頻接收器相對于三個音頻發射源空間坐標的相對坐標。2.根據權利要求1所述的一種音頻定位方法，其特征是：所述的不同的音頻頻率是至少相差100hz。3.根據權利要求1所述的一種音頻定位方法，其特征是：所述的步驟1)的音頻頻率是1k以上的音頻頻率。4.根據權利要求1所述的一種音頻定位方法，其特征是：所述的步驟1)連續發送音頻信號包與音頻信號包之間間隔小于1秒。5.根據權利要求1所述的一種音頻定位方法，其特征是：所述的步驟3)接收音頻信號音至少包括三個音頻發射源向空間發送的音頻信號和現場聲音，或由其它音頻調制的混合聲音。6.根據權利要求1所述的一種音頻定位方法，其特征是：所述的步驟4)進行相關檢測包括以下步驟：以存貯的每一個音頻發射源的音頻信號包與接收的音頻信息進行卷積；對卷積移位數進行計數；對每一次移位數的卷積結果進行存貯；卷積結束后，給出最大結果的移位數；計算移位一次對應的時間；用移位數*移位一次對應的時間求出對應音頻發射源到音頻接收器的時間t；依據速度公式計算音頻發射源到音頻接收器的距離r＝t*v；其中，v是在溫度環境下的聲音速度，t是傳送時間，r是距離。7.根據權利要求1所述的一種音頻定位方法，其特征是：所述的步驟5)求出三個音頻發射源到音頻接收器距離包括：依據步驟4）計算r1、r2、r3，其中，r1是音頻發射源到音頻接收器的距離，r2是音頻發射源到音頻接收器的距離，r3是音頻發射源到音頻接收器的距離；計算r1、r2、r3還包括確定每一個音頻發射源的啟始時間t01、t02、t03；其中，t01是第一音頻發射源的啟始音頻發送時間，t02是第二音頻發射源的啟始音頻發送時間，t03是第三音頻發射源的啟始音頻發送時間；通過音頻接收器檢測出每一個音頻發射源發射的音頻信號到音頻接收器的實時時間，ti1、ti2、ti3；其中，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉珉愷，
申請(專利權)人：劉珉愷，
類型：發明
國別省市：陜西;61