[发明专利]基于听觉场景分析的室内环境区域定位系统及方法

权利要求书

1.基于听觉场景分析的室内环境区域定位系统，包括服务器端和客户端，服务器端与客户端通过无线网络连接；

其特征在于：所述服务器端包括依次连接的智能手机、听觉场景分析模块ASA、声学背景谱模块ABS、色彩声图模块CRP；还包括连接听觉场景分析模块和色彩声图模块的皮尔逊系数提簇模块；通过智能手机的麦克风录制所处位置的10s环境音频输入听觉场景分析模块，再经声学背景谱模块处理，处理ABS的算法为RNN，用来获取房间级的定位结果；

所述客户端包括从服务器端下载并筛选的室内环境地图、VAR算法、ASA和ABS、以及测试音频；将测试音频在客户端经ASA和ABS提取测试音频的多维声纹，通过无线网络上传ABS的结果至服务器，由服务器端下载匹配的室内环境地图与VAR算法连接，VAR算法根室内环境地图据解算出多维声纹所处物理位置信息；所述的室内环境区域定位系统，首先生成室内房间级的定位结果，然后根据该结果，计算该房间内的区域级定位，最终给出准确的区域内定位结果。

2.根据权利要求1所述的基于听觉场景分析的室内环境区域定位系统，进行室内环境区域定位的方法，包括离线阶段建立位置声纹数据库和在线阶段进行声信号的匹配两个步骤；其特征在于：

所述离线阶段建立位置声纹数据库，具体方法是：

首先，基于听觉场景分析模块结论，提取室内声信号的色度谱，响度谱和功率谱构成室内环境声的多维声纹；

其次，采用声学背景谱模块，对功率谱信号提取其第5百分位功率数据作为房间的声纹，并作为RNN的输入，进行房间号分类训练，同时，通过皮尔逊系数的相似度计算，提取室内不同区域声纹的簇指纹；

最后，基于联觉现象，计算簇指纹的CRP色谱，存储声纹的映射关系，形成房间地图，从而完成位置声纹数据库的构建；

所述在线阶段进行声信号的匹配，具体方法是：

首先，在客户端以通用的智能手机作为环境声感知装置，利用手机APP进行10s环境音频的录制；

然后，在客户端进行音频信号的ASA分析，提取该测试音频的色度谱,响度谱和功率谱，构建多维指纹，同时通过ABS提取第5百分位功率数据；

最后，客户端将第5百分位功率数据上传服务器端进行房间号的匹配识别，服务器端将匹配率最高的房间地图回传到客户端，客户端采用在线最小方差VAR匹配算法，实现室内区域级定位，并以面向隐私保护的CRP色彩声图结合文本标注方式，呈现定位结果。

3.根据权利要求2所述的室内环境区域定位的方法，其特征在于：所述离线阶段采用声学背景谱模块，提取0-7kHz范围内的声功率数据，并对每一频点的功率大小进行排序，找到第5百分位矢量数据，提取出来做为RNN训练模型的输入矢量。

4.根据权利要求2所述的室内环境区域定位的方法，其特征在于：所述离线阶段通过皮尔逊系数的相似度计算，提取室内不同区域声纹的簇指纹，具体方法是：

以f_m和f_n表示单个子区域内任意两个不相同指纹，则它们之间的皮尔逊系数为

其中，N表示该子区域内所采集到的指纹总数，表示该子区域所采集到的所有指纹的均值。