一種智能家庭室內定位方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明屬于智能家庭技術領域，具體地說，是涉及一種智能家庭室內定位方法。
【背景技術】
[0002] 智能家庭是一個多功能網絡系統，利用先進的計算機、網絡通訊、自動控制、無聯 網等先進技術，對各種智能家電功能進行有機整合，通過家庭網關或其他類型智能化通信 設備實現集中控制。人(用戶)在智能家庭中所處的空間位置定位是智能家庭應用中的一個 基本技術問題。人的室內位置信息可用于調整家電工作狀態、精確判斷語音命令的對象、運 動量估算、事務提醒、安防預警等。
[0003] 目前室內定位主要有三種實現方式。一是基于被動的探測，例如使用攝像頭和計 算機圖像識別技術"看出"人在空間中的位置。另一種方式是基于對象主動發出信號，通過 傳感器感知信號的參數和強度，反推計算出信號源的位置。例如wifi基站定位，它實際上 檢測的是用戶身上的wifi設備(手機)這個信號源所在的位置。第三種是混合模式，主動與 被動相結合，傳感器與用戶身上的設備發生信息交互進而感知用戶所在的位置。例如藍牙 信標，它定時發出微弱的藍牙信號，用戶身上的智能手機接收到距離最近的幾個藍牙信標 發出的信號(信號中包含藍牙信標的ID信息）之后，通過無線網絡根據ID信息查找到它們 在物理空間中的位置信息，然后根據它們發出的藍牙信號強度和位置信息計算出用戶所在 的位置。以上任何三種定位方式，都需要建立傳感器位置信息數據庫。以藍牙信標定位為 例，首先需要在地圖上標注出每個藍牙信標的ID和它們所在的位置，藍牙信標的布置和安 裝是一個工程問題。信標布置太少，無法達到足夠的定位精度。而布置太多也是一種浪費， 布置多少藍牙信標、安裝在什么位置上，如何減少家具對藍牙信號的衰減和干擾，都是一些 列困擾工程施工的問題。比如攝像頭成本高，工作時耗電大，軟件復雜，一旦被黑客攻破之 后，容易通過攝像頭獲得房間內的大量信息，隱私及家庭安全容易被侵犯。體紅外裝置體積 大，安裝位置明顯(不能遮擋)，不能識別多人在場的情況。Wifi定位和藍牙信標定位只適用 于身上攜帶手機的情況。藍牙和wifi信號由于存在反射和遮擋等情況，往往需要根據室內 實際使用環境，對數據進行調校之后方能正常使用。
【發明內容】
[0004] 本發明為了解決現有室內定位方法需要建立傳感器位置信息數據庫，或者藍牙和 wifi信號由于存在反射和遮擋定位可靠性差的問題，提出了一種智能家庭室內定位方法， 基于語音強度以及語音接收裝置的IPV6地址進行定位，可以解決上述問題。
[0005] 為了解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案予以實現： 一種智能家庭室內定位方法，包括以下步驟： 環境聲音檢測識別步驟：語音接收裝置接收采集環境聲音信號，并將其與家庭成員音 頻特征信號進行匹配識別； 聲音信號上傳步驟：所述語音接收裝置將匹配識別成功的識別結果及信號強度發送至 中央控制器。
[0006] 用戶位置定位步驟：中央控制器根據語音接收裝置識別到的聲音信號強度和語音 接收裝置的IPV6地址所對應的在家庭空間中的位置，來判斷聲源的位置。
[0007] 進一步的，在所述用戶位置定位步驟中，把語音接收裝置的IPV6地址與它所在的 空間位置綁定成一張表格，并存儲于所述中央控制器中，所述中央控制器比較出接收語音 信號強度最強的語音接收裝置，并查找表格，根據該語音接收裝置的IPV6地址，確定該語 音接收裝置的空間位置，并以該空間位置作為對用戶定位的位置。
[0008] 進一步的，在所述環境聲音檢測識別步驟之前，還包括家庭成員音頻特征信號接 收步驟：語音接收裝置接收中央控制器發送的家庭成員音頻特征信號，并進行本地保存。
[0009] 進一步的，所述聲音信號上傳步驟包括以下子步驟： (21 )、實時采集環境聲音信號，并將其強度與閾值相比較； (22) 、當環境聲音信號強度大于閾值時，記錄連續若干秒的聲音信號； (23) 、將所記錄的聲音信號與本地保存的家庭成員音頻特征信號進行匹配識別。
[0010] 進一步的，在所述聲音上傳步驟之后，還包括中央控制器發送停止命令信號的步 驟，所述語音接收裝置接收停止命令信號，結束本次處理流程。
[0011] 進一步的，在所述聲音上傳步驟中，還包括向中央控制器發送未匹配識別成功的 聲音信號的步驟，語音接收裝置將未匹配識別成功的聲音信號壓縮后發給中央控制器，所 述中央控制器分析所接收的聲音信號，若中央控制器判斷不需要處理后續的聲音信號，則 向語音接收裝置發送停止命令信號，否則，向語音接收裝置發送繼續采集的命令信號，所述 語音接收裝置返回步驟（22)。
[0012] 進一步的，所述步驟（22)中，當環境聲音信號強度大于閾值時，記錄連續3~15秒 的聲音信號。
[0013] 優選的，所述語音接收裝置為無線話筒。
[0014] 優選的，所述中央控制器與所述語音接收裝置通過Zigbee通信方式通信。
[0015] 進一步的，所述環境聲音檢測識別步驟中，將所采集環境聲音信號進行匹配識別 的算法為DTW算法。
[0016] 與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是：本發明的智能家庭室內定位方法， 通過語音接收裝置拾取家庭空間中人的聲音信號，來確定發音者在空間中的位置，語音接 收裝置首先對聲音信號進行匹配識別，只對配對成功的聲音信號敏感，并將配對結果以及 信號強度發送給中央控制器計算。可以減少中央控制器的計算量。采用聲音信號確定發 音者在空間中的位置，音具有良好的穿透性和衍射性，不易受家具擺放的影響，檢測靈敏度 尚。
[0017] 結合附圖閱讀本發明實施方式的詳細描述后，本發明的其他特點和優點將變得更 加清楚。
[0018]
【附圖說明】
[0019] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以 根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0020] 圖1是本發明所提出的智能家庭室內定位方法的一種實施例流程圖； 圖2是本發明所提出的智能家庭室內定位方法的語音接收裝置通信網絡示意圖； 圖3是本發明所提出的智能家庭室內定位方法的家庭成員音頻特征信號接收步驟流 程圖； 圖4是本發明所提出的智能家庭室內定位方法的聲音信號上傳步驟的子步驟流程圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0022] 實施例一，本實施例提出了一種智能家庭室內定位方法，如圖1所示，包括以下步 驟： 環境聲音檢測識別步驟：語音接收裝置接收采集環境聲音信號，并將其與家庭成員音 頻特征信號進行匹配識別； 聲音信號上傳步驟：所述語音接收裝置將匹配識別成功的識別結果及信號強度發送至 中央控制器。
[0023] 用戶位置定位步驟：中央控制器根據語音接收裝置識別到的聲音信號強度和語音 接收裝置的IPV6地址所對應的在家庭空間中的位置，來判斷聲源的位置。
[0024] 本實施例的智能家庭室內定位方法，通過語音接收裝置拾取家庭空間中人的聲音 信號，來確定發音者在空間中的位置，語音接收裝置首先對聲音信號進行匹配識別，只對配 對成功的聲音信號敏感，并將配對結果以及信號強度發送給中央控制器計算，可以減少中 央控制器的計算量。中央控制器根據聲音信號強度，以及已知的語音接收裝置的位置定位 聲源。采用聲音信號確定發音者在空間中的位置，音具有良好的穿透性和衍射性，不易受家 具擺放的影響，檢測靈敏度高。而且，本實施例采用的語音接收裝置成本遠低于攝像頭，而 且可以隱藏地安裝(僅需要外露一個微小的針孔拾取聲音)，不會破壞家具或墻壁的美觀。 房間里的人沒有被攝像頭監視的壓抑感，給用戶使用帶來心情舒暢的感覺。通過拾取用戶 聲音定位的方式，用戶身上不需要攜帶任何裝置一一僅需要發出聲音即可實現定位。如果 用戶有發音困難，還可通過拍手、搖鈴鐺、吹氣喇叭等方法發出特定聲音來使用本系統，，只 要將該特定聲音音頻特征信號采集保存，以便能夠進行匹配識別即可，這為殘障人士提供 了方便。采用聲音定位的另外一個優點是：并不需要在每個房間中都安放3個以上的語音 接收裝置以實現三點定位(三點定位是一種定位技術，通過信號源到三個接收器之間的距 離，推算出信號源的坐標。通常藍牙信標和wifi定位都是使用三點定位技術)。很多情況下 我們并不需要十分精確地感知人的位置，我們只需要關注人發出語音命令時所在的位置， 例如，人距離哪個語音接收裝置最近，即可作為智能家庭制定決策的條件了，三點定位方法 計算量大，實時性無法保障，雖然計算的位置相對精確一些，但是對于智能家庭來說是一種 資源浪費，很多時候其并不需要那么高的定位精度。
[0025] 作為一個優選的實施例，在所述用戶位置定位步驟中，把語音接收裝置的IPV6地 址與它所在的空間位置綁定成一張表格，并存儲于所述中央控制器中，所述中央控制器比 較出接收語音信號強度最強的語音接收裝置，并查找表格，根據該語音接收裝置的IPV6地 址，確定該語音接收裝置的空間位置，并以該空間位置作為對用戶定位的位置。如表格1所 示：
表格1語音接收裝置的IPV6地址與位置對照表 由于IPV