CN104880693A - 室内定位方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种室内定位方法和装置。本发明室内定位方法，包括：处于室内的待定位设备播放空间探测声音信号，并同时进行录音获得回声信号,待定位设备根据空间探测声音信号和回声信号获取对应的待匹配回声特征向量，并在目标回声指纹库中确定与待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将回声特征向量所对应的室内的参考点作为待定位设备的当前位置，其中，待定位设备中存储有多个回声指纹库，各回声指纹库与待定位设备的姿态标识一一对应；各回声指纹库中的多个回声特征向量与室内的多个参考点一一对应；各回声特征向量是待定位设备处于对应的参考点上时根据回声信号而获取的。

Description

室内定位方法和装置

技术领域

本发明实施例涉及设备定位技术，尤其涉及一种室内定位方法和装置。

背景技术

随着近年来智能终端（包括智能手机、平板电脑（tablet PC）等）的发展和普及，基于移动终端的室内定位将具有非常广阔的应用前景。利用移动终端的室内定位可以为人们的生活提供室内导航服务，举例而言，在大型商场和写字楼里面借助室内导航快速找到出口和电梯，家长通过使用室内导航跟踪小孩的位置避免小孩在超市中走丢，使用室内导航还可以帮助购物者更快地找到所需要的物品等；利用移动终端的室内定位还可以为人们提供移动终端基于位置的服务(Location Based Service，LBS)推荐业务，例如在购物中心里根据用户所处位置自动推送商家打折和活动信息；利用移动终端的室内定位还应用于其他领域中，例如在医疗行业中重症病人跟踪监护，产房婴儿防盗，贵重医疗设备监控、面向大型建筑物应急疏散、公共安全、及灾后救援等。

现有的大部分室内定位技术需要在室内布置硬件辅助设备，改造成本高昂，不利于大规模推广，例如基于蓝牙、WIFI的室内定位技术需要在房间内布置多个信号发射源作为定位节点，而基于红外、超声波、UWB的室内定位技术除了需要在建筑物内新增专用的定位节点外，同时还需要特制的终端设备配合使用。

发明内容

本发明实施例提供一种室内定位方法和装置，以克服现有的室内定位技术需要在室内布置硬件辅助设备，改造成本高昂，不利于大规模推广的缺陷。

第一方面，本发明实施例提供一种室内定位方法，包括：

处于室内的待定位设备播放空间探测声音信号，并同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号；

所述待定位设备根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量，根据用于表示所述待定位设备当前的设备姿态的姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，并在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置；

其中，所述待定位设备中存储有多个回声指纹库，各回声指纹库与用于表示所述待定位设备的设备姿态的姿态标识一一对应，所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；各回声指纹库中均包括多个回声特征向量，每个回声指纹库中的各回声特征向量与所述室内的多个参考点一一对应；所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置，每个回声指纹库中的各回声特征向量是所述待定位设备处于对应的参考点上时根据播放的空间探测声音信号和录音获得的所述空间探测声音信号的回声信号而获取到的。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能实现的方式中，所述待定位设备根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量包括：

所述待定位设备将所述回声信号中的回声序列Seq_rx与所述空间探测声音信号中的发送序列Seq_tx进行相关运算取绝对值获得互相关序列

在所述互相关序列R中截取出从I_start开始的有效回声部分的互相关序列R'，其中， $R^{\′}=(R_0^{\′},R_1^{\′},...,R_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}-I_{\mathrm{start}}}^{\′})=\left(R_{I_{\mathrm{start}}+1,...,}{R}_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}}\right),$ I_start为R取最大值的索引；

根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，其中echoE_i为第i个距离区间的回声平均能量，i=1,2,...,M。

结合第一方面第一种可能实现的方式，在第一方面的第二种可能实现的方式中，所述根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，包括：

对于距离区间D_i=(d_i,d_i+1)，根据公式获得d_i位置索引，根据公式获得d_i+1位置索引；其中，f_s为采样频率，f_sound为声音在空气中的传播速度；距离区间D_i=(d_i,d_i+1)的回声平均能量为 ${\mathrm{echoE}}_i=\underset{l=I_{d_i}}{\overset{I_{d_{i+1}}}{\mathrm{\Σ}}}{R}_l^{\′}/(I_{d_{i+1}}-I_{d_i}+1);$

分别计算i=1,2,...,M时对应的距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)。

结合第一方面，第一方面第一至第二任一种可能实现的方式，在第一方面第三种可能实现的方式中，所述进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号包括：

进行录音，直到播放结束后至少延迟Δt的时间；其中，Δt>t_A，t_A=d_max·2f_sound，d_max为所述空间探测声音信号可以返回回声信号的传播最远距离，f_sound为声音在空气中的传播速度。

结合第一方面，第一方面第一至第二任一种可能实现的方式，在第一方面的第四种可能实现的方式中，所述在目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，包括：

将所述待匹配回声特征向量与所述目标回声指纹库中各回声特征向量进行相似性计算，并将结果最相近的回声特征向量作为与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量。

第二方面，本发明实施例提供一种室内定位方法，包括：

处于室内的待定位设备播放空间探测声音信号，并同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号；根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量，并确定所述待定位设备的姿态标识，所述姿态标识用于表示所述待定位设备当前的设备姿态，其中所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；

所述待定位设备向定位服务器发送定位请求，所述定位请求中包括所述待匹配回声特征向量和所述姿态标识，以供所述定位服务器根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置；

接收所述定位服务器返回的包括所述当前位置的定位结果；

其中，所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置。

结合第二方面，在第二方面的第一种可能实现的方式中，所述根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量包括：

所述待定位设备将所述回声信号中的回声序列Seq_rx与所述空间探测声音信号中的发送序列Seq_tx进行相关运算取绝对值获得互相关序列

在所述互相关序列R中截取出从I_start开始的有效回声部分的互相关序列R'，其中， $R^{\′}=(R_0^{\′},R_1^{\′},...,R_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}-I_{\mathrm{start}}}^{\′})=\left(R_{I_{\mathrm{start}}+1,...,}{R}_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}}\right),$ I_start为R取最大值的索引；

根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，其中echoE_i为第i各距离区间的回声平均能量，i=1,2,...,M。

结合第二方面第一种可能实现的方式，在第二方面的第二种可能实现的方式中，所述根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，包括：

对于距离区间D_i=(d_i,d_i+1)，根据公式获得d_i位置索引，根据公式获得d_i+1位置索引；其中，f_s为采样频率，f_sound为声音在空气中的传播速度；距离区间D_i=(d_i,d_i+1)的回声平均能量为 ${\mathrm{echoE}}_i=\underset{l=I_{d_i}}{\overset{I_{d_{i+1}}}{\mathrm{\Σ}}}{R}_l^{\′}/(I_{d_{i+1}}-I_{d_i}+1);$

分别计算i=1,2,...,M时对应的距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)。

结合第二方面，第二方面第一至第二任一种可能实现的方式，在第二方面的第三种可能实现的方式中，所述进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号包括：

进行录音，直到播放结束后至少延迟Δt的时间；其中，Δt>t_A，t_A=d_max·2f_sound，d_max为所述空间探测声音信号可以返回回声信号的传播最远距离，f_sound为声音在空气中的传播速度。

第三方面，本发明实施例提供一种室内定位方法，包括：

定位服务器接收处于室内的待定位设备发送的定位请求，所述定位请求中包括待匹配回声特征向量和姿态标识；其中，所述待匹配回声特征向量是由所述待定位设备播放空间探测声音信号，并同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号后，根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取的；所述姿态标识是由所述待定位设备确定的，所述姿态标识用于表示所述待定位设备当前的设备姿态；所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；

所述定位服务器根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置；其中，所述定位服务器中存储有多个回声指纹库，各回声指纹库与所述姿态标识一一对应，各回声指纹库中包括多个回声特征向量，每个回声指纹库中的各回声特征向量与所述室内的多个参考点一一对应，所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置，每个回声指纹库中的各回声特征向量是所述待定位设备处于对应的参考点上时根据播放的空间探测声音信号和录音获取的所述空间探测声音信号的回声信号而获取并发送给定位服务器的；

所述定位服务器向所述待定位设备发送包括所述当前位置的定位结果。

结合第三方面，在第三方面的第一种可能实现的方式中，所述在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，包括：

将所述待匹配回声特征向量与所述目标回声指纹库中各回声特征向量进行相似性计算，并将结果最相近的回声特征向量作为与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量。

第四方面，本发明实施例提供一种室内定位方法，包括：

处于室内的待定位设备播放空间探测声音信号，同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号；并确定所述待定位设备的姿态标识，所述姿态标识用于表示所述待定位设备当前的设备姿态；所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；

所述待定位设备向定位服务器发送定位请求，所述定位请求中包括所述空间探测声音信号、所述回声信号和所述姿态标识，以供所述定位服务器根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量后，根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置；其中，所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置；

接收所述定位服务器返回的包括所述当前位置的定位结果。

第五方面，本发明实施例提供一种室内定位方法，包括：

定位服务器接收处于室内的待定位设备发送的定位请求，所述定位请求中包括空间探测声音信号、回声信号和姿态标识；其中，所述回声信号是由所述待定位设备播放所述空间探测声音信号的同时进行录音而获得的所述空间探测声音信号的回声信号，所述姿态标识是由所述待定位设备确定的，所述姿态标识用于表示所述待定位设备当前的设备姿态，所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；

所述定位服务器根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量，并根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，并在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置；其中，所述定位服务器中存储有多个回声指纹库，各回声指纹库与所述姿态标识一一对应；各回声指纹库中均包括多个回声特征向量，每个回声指纹库中的各回声特征向量与所述室内的多个参考点一一对应；所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置，每个回声指纹库中的各回声特征向量是所述待定位设备处于对应的参考点上时将在此处播放的空间探测声音信号和录音获取的所述空间探测声音信号的回声信号发送给所述定位服务器，由所述定位服务器获取到的；

所述定位服务器向所述待定位设备发送包括所述当前位置的定位结果。

结合第五方面，在第五方面第一种可能实现的方式中，所述根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量包括：

所述定位服务器将所述回声信号中的回声序列Seq_rx与所述空间探测声音信号中的发送序列Seq_tx进行相关运算取绝对值获得互相关序列

在所述互相关序列R中截取出从I_start开始的有效回声部分的互相关序列R'，其中， $R^{\′}=(R_0^{\′},R_1^{\′},...,R_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}-I_{\mathrm{start}}}^{\′})=\left(R_{I_{\mathrm{start}}+1,...,}{R}_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}}\right),$ I_start为R取最大值的索引；

根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，其中echoE_i为第i各距离区间的回声平均能量，i=1,2,...,M。

结合第五方面第一种可能实现的方式，在第五方面第二种可能实现的方式中，所述根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，包括：

对于距离区间D_i=(d_i,d_i+1)，根据公式获得d_i位置索引，根据公式获得d_i+1位置索引；其中，f_s为采样频率，f_sound为声音在空气中的传播速度；距离区间D_i=(d_i,d_i+1)的回声平均能量为 ${\mathrm{echoE}}_i=\underset{l=I_{d_i}}{\overset{I_{d_{i+1}}}{\mathrm{\Σ}}}{R}_l^{\′}/(I_{d_{i+1}}-I_{d_i}+1);$

分别计算i=1,2,...,M时对应的距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)。

结合第五方面，第五方面第一至第二任一种可能实现的方式，在第五方面第三种可能实现的方式中，所述在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，包括：

将所述待匹配回声特征向量与所述目标回声指纹库中各回声特征向量进行相似性计算，并将结果最相近的回声特征向量作为与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量。

第六方面，本发明实施例提供一种待定位设备，包括：

回声采集模块，用于处于室内的待定位设备播放空间探测声音信号，并同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号；

定位模块，用于根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量，根据用于表示所述待定位设备当前的设备姿态的姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，并在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置；

其中，所述待定位设备中存储有多个回声指纹库，各回声指纹库与用于表示所述待定位设备的设备姿态的姿态标识一一对应，所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；各回声指纹库中均包括多个回声特征向量，每个回声指纹库中的各回声特征向量与所述室内的多个参考点一一对应；所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置，每个回声指纹库中的各回声特征向量是所述待定位设备处于对应的参考点上时根据播放的空间探测声音信号和录音获得的所述空间探测声音信号的回声信号而获取到的。

结合第六方面，在第六方面的第一种可能实现的方式中，所述待定位设备根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量包括：

所述待定位设备将所述回声信号中的回声序列Seq_rx与所述空间探测声音信号中的发送序列Seq_tx进行相关运算取绝对值获得互相关序列

在所述互相关序列R中截取出从I_start开始的有效回声部分的互相关序列R'，其中， $R^{\′}=(R_0^{\′},R_1^{\′},...,R_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}-I_{\mathrm{start}}}^{\′})=\left(R_{I_{\mathrm{start}}+1,...,}{R}_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}}\right),$ I_start为R取最大值的索引；

根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，其中echoE_i为第i个距离区间的回声平均能量，i=1,2,...,M。

结合第六方面第一种可能实现的方式，在第六方面的第二种可能实现的方式中，所述根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，包括：

对于距离区间D_i=(d_i,d_i+1)，根据公式获得d_i位置索引，根据公式获得d_i+1位置索引；其中，f_s为采样频率，f_sound为声音在空气中的传播速度；距离区间D_i=(d_i,d_i+1)的回声平均能量为 ${\mathrm{echoE}}_i=\underset{l=I_{d_i}}{\overset{I_{d_{i+1}}}{\mathrm{\Σ}}}{R}_l^{\′}/(I_{d_{i+1}}-I_{d_i}+1);$

分别计算i=1,2,...,M时对应的距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)。

结合第六方面，第六方面第一至第二任一种可能实现的方式，在第六方面的第三种可能实现的方式中，所述进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号包括：

进行录音，直到播放结束后至少延迟Δt的时间；其中，Δt>t_A，t_A=d_max·2f_sound，d_max为所述空间探测声音信号可以返回回声信号的传播最远距离，f_sound为声音在空气中的传播速度。

结合第六方面，第六方面第一至第二任一种可能实现的方式，在第六方面的第四种可能实现的方式中，所述在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，包括：

将所述待匹配回声特征向量与所述目标回声指纹库中各回声特征向量进行相似性计算，并将结果最相近的回声特征向量作为与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量。

第七方面，本发明实施例提供一种待定位设备，包括：

获取模块，用于处于室内的待定位设备播放空间探测声音信号，并同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号；根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量，并确定所述待定位设备的姿态标识，所述姿态标识用于表示所述待定位设备当前的设备姿态；其中，所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；

发送模块，用于向定位服务器发送定位请求，所述定位请求中包括所述待匹配回声特征向量和所述姿态标识，以供所述定位服务器根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置；

接收模块，用于接收所述定位服务器返回的包括所述当前位置的定位结果；

其中，所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置。

结合第七方面，在第七方面的第一种可能实现的方式中，所述根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量包括：

所述待定位设备将所述回声信号中的回声序列Seq_rx与所述空间探测声音信号中的发送序列Seq_tx进行相关运算取绝对值获得互相关序列

在所述互相关序列R中截取出从I_start开始的有效回声部分的互相关序列R'，其中， $R^{\′}=(R_0^{\′},R_1^{\′},...,R_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}-I_{\mathrm{start}}}^{\′})=\left(R_{I_{\mathrm{start}}+1,...,}{R}_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}}\right),$ I_start为R取最大值的索引；

根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，其中echoE_i为第i各距离区间的回声平均能量，i=1,2,...,M。

结合第七方面第一种可能实现的方式，在第七方面的第二种可能实现的方式中，所述根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，包括：

对于距离区间D_i=(d_i,d_i+1)，根据公式获得d_i位置索引，根据公式获得d_i+1位置索引；其中，f_s为采样频率，f_sound为声音在空气中的传播速度；距离区间D_i=(d_i,d_i+1)的回声平均能量为 ${\mathrm{echoE}}_i=\underset{l=I_{d_i}}{\overset{I_{d_{i+1}}}{\mathrm{\Σ}}}{R}_l^{\′}/(I_{d_{i+1}}-I_{d_i}+1);$

分别计算i=1,2,...,M时对应的距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)。

结合第七方面，第七方面第一至第二任一种可能实现的方式，在第七方面的第三种可能实现的方式中，所述进行录音获得回声信号包括：

进行录音，直到播放结束后至少延迟Δt的时间；其中，Δt>t_A，t_A=d_max·2f_sound，d_max为所述空间探测声音信号可以返回回声信号的传播最远距离，f_sound为声音在空气中的传播速度。

第八方面，本发明实施例提供一种定位服务器，包括：

接收模块，用于接收处于室内的待定位设备发送的定位请求，所述定位请求中包括待匹配回声特征向量和姿态标识；其中，所述待匹配回声特征向量是由所述待定位设备播放空间探测声音信号，并同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号后，根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取的；所述姿态标识是由所述待定位设备确定的，所述姿态标识用于表示所述待定位设备当前的设备姿态；所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；

定位模块，用于根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置；其中，所述定位服务器中存储有多个回声指纹库，各回声指纹库与所述姿态标识一一对应，各回声指纹库中包括多个回声特征向量，每个回声指纹库中的各回声特征向量与所述室内的多个参考点一一对应，所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置，每个回声指纹库中的各回声特征向量是所述待定位设备处于对应的参考点上时根据播放的空间探测声音信号和录音获取的所述空间探测声音信号的回声信号而获取并发送给定位服务器的；

发送模块，用于向所述待定位设备发送包括所述当前位置的定位结果。

结合第八方面，在第八方面的第一种可能实现的方式中，所述在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，包括：

将所述待匹配回声特征向量与所述目标回声指纹库中各回声特征向量进行相似性计算，并将结果最相近的回声特征向量作为与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量。

第九方面，本发明实施例提供一种待定位设备，包括：

确定模块，用于处于室内的待定位设备播放空间探测声音信号，同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号；并确定所述待定位设备的姿态标识，所述姿态标识用于表示所述待定位设备当前的设备姿态；所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；

发送模块，用于向定位服务器发送定位请求，所述定位请求中包括所述空间探测声音信号、所述回声信号和所述姿态标识，以供所述定位服务器根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量后，根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置；其中，所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置；

接收模块，用于接收所述定位服务器返回的包括所述当前位置的定位结果。

第十方面，本发明实施例提供一种定位服务器，包括：

接收模块，用于接收处于室内的待定位设备发送的定位请求，所述定位请求中包括空间探测声音信号、回声信号和姿态标识；其中，所述回声信号是由所述待定位设备播放所述空间探测声音信号的同时进行录音而获得的所述空间探测声音信号的回声信号，所述姿态标识是由所述待定位设备确定的，所述姿态标识用于表示所述待定位设备当前的设备姿态；所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；

定位模块，用于根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量，并根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，并在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置；其中，所述定位服务器中存储有多个回声指纹库，各回声指纹库与所述姿态标识一一对应；各回声指纹库中均包括多个回声特征向量，每个回声指纹库中的各回声特征向量与所述室内的多个参考点一一对应；所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置，每个回声指纹库中的各回声特征向量是所述待定位设备处于对应的参考点上时将在此处播放的空间探测声音信号和录音获取的所述空间探测声音信号的回声信号发送给所述定位服务器，由所述定位服务器获取到的。

发送模块，用于向所述待定位设备发送包括所述当前位置的定位结果。

结合第十方面，在第十方面第一种可能实现的方式中，所述根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量包括：

所述定位服务器将所述回声信号中的回声序列Seq_rx与所述空间探测声音信号中的发送序列Seq_tx进行相关运算取绝对值获得互相关序列

在所述互相关序列R中截取出从I_start开始的有效回声部分的互相关序列R'，其中， $R^{\′}=(R_0^{\′},R_1^{\′},...,R_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}-I_{\mathrm{start}}}^{\′})=\left(R_{I_{\mathrm{start}}+1,...,}{R}_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}}\right),$ I_start为R取最大值的索引；

根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，其中echoE_i为第i各距离区间的回声平均能量，i=1,2,...,M。

结合第十方面第一种可能实现的方式，在第十方面的第二种可能实现的方式中，所述根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，包括：

对于距离区间D_i=(d_i,d_i+1)，根据公式获得d_i位置索引，根据公式获得d_i+1位置索引；其中，f_s为采样频率，f_sound为声音在空气中的传播速度；距离区间D_i=(d_i,d_i+1)的回声平均能量为 ${\mathrm{echoE}}_i=\underset{l=I_{d_i}}{\overset{I_{d_{i+1}}}{\mathrm{\Σ}}}{R}_l^{\′}/(I_{d_{i+1}}-I_{d_i}+1);$

分别计算i=1,2,...,M时对应的距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)。

结合第十方面，第十方面第一至第二任一种可能实现的方式，在第十方面的第三种可能实现的方式中，所述在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，包括：

将所述待匹配回声特征向量与所述目标回声指纹库中各回声特征向量进行相似性计算，并将对结果最相近的回声特征向量作为与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量。

第十一方面，本发明实施例提供一种室内定位***，包括：

第七方面、第七方面第一种至第三种任一种可能实现的方式的待定位设备，第八方面或者第八方面第一种可能实现的方式的定位服务器。

第十二方面，本发明实施例提供一种室内定位***，包括：

第九方面的待定位设备，第十方面、第十方面第一种至第三种任一种可能实现的方式的定位服务器。

本发明实施例室内定位方法，通过处于室内的待定位设备播放空间探测声音信号，并同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号,所述待定位设备根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量，根据用于表示所述待定位设备当前的设备姿态的姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，并在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置，其中，所述待定位设备中存储有多个回声指纹库，各回声指纹库与用于表示所述待定位设备的设备姿态的姿态标识一一对应，所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；各回声指纹库中均包括多个回声特征向量，每个回声指纹库中的各回声特征向量与所述室内的多个参考点一一对应；所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置，每个回声指纹库中的各回声特征向量是所述待定位设备处于对应的参考点上时根据播放的空间探测声音信号和录音获得的所述空间探测声音信号的回声信号而获取到的。使用本发明实施例的室内定位方法实现了在进行设备室内定位时，不需要在室内布置额外辅助设备，使用本实施例的方法成本低、实用性好、易于推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明室内定位方法实施例一的流程图；

图2为本发明室内定位方法实施例二的流程图；

图3为本发明室内定位方法实施例三的流程图；

图4为本发明室内定位方法实施例四的流程图；

图5为本发明室内定位方法实施例五的流程图；

图6为本发明室内定位方法实施例六的流程图；

图7为本发明室内定位方法实施例七的流程图；

图8为本发明室内定位方法实施例八的流程图；

图9为本发明提供的待定位设备的结构示意图；

图10为本发明另一种待定位设备的结构示意图；

图11为本发明定位服务器的结构示意图；

图12为本发明又一种待定位设备的结构示意图；

图13为本发明另一种定位服务器的结构示意图；

图14为本发明待定位设备的设备结构示意图；

图15为本发明另一种待定位设备的设备结构示意图；

图16为本发明定位服务器的设备结构示意图；

图17为本发明的又一种待定位设备的设备结构示意图

图18为本发明的另一种定位服务器的设备结构示意图；

图19为本发明室内定位***实施例一的结构示意图；

图20为本发明室内定位***实施例二的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中所涉及的待定位设备为配备有扬声器、麦克风和方向传感器的设备，该设备可以为智能手机、平板电脑等移动终端，也可以为眼镜、手表、腕带、项链、戒指等形态的穿戴式计算设备。

本发明实施例中所述涉及的空间探测声音信号均采用步骤101中的具体生成方法而得到的。

图1为本发明室内定位方法实施例一的流程图，如图1所示，本实施例的方法可以包括：

步骤101、处于室内的待定位设备播放空间探测声音信号，并同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号。

其中，所述空间探测声音信号是一次性生成的，预先存储在待定位设备里的。即在待定位设备生成空间探测声音信号后，将其存储在待定位设备中，以便后续在建立回声指纹库以及计算不同点的待匹配回声特征向量时可以使用相同的空间探测声音信号。具体的生成方法可以为：首先，选取长度为Len_tx（例如Len_tx=1000）的随机序列Ran_tx,随机序列可选用M序列、Gold序列等具有较好自相关特性的序列（当两个序列正好对齐时自相关函数出现最大峰值，当偏移时，相关函数曲线很快下降并取得接近0的较小值）；利用随机序列Ran_tx对基频f_c进行频率或相位调制得到发送序列Sep_tx，从而获得空间探测声音信号（约0.5s左右）。

其中，所述回声信号为所述空间探测声音信号在室内经过反射得到的。

步骤102、所述待定位设备根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量，根据用于表示所述待定位设备当前的设备姿态的姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，并在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置。

其中，所述待定位设备中存储有多个回声指纹库，各回声指纹库与用于表示所述待定位设备的设备姿态的姿态标识一一对应，所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；各回声指纹库中均包括多个回声特征向量，每个回声指纹库中的各回声特征向量与所述室内的多个参考点一一对应；所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置，每个回声指纹库中的各回声特征向量是所述待定位设备处于对应的参考点上时根据播放的空间探测声音信号和录音获得的所述空间探测声音信号的回声信号而获取到的。

具体地，方位角的取值范围为[0,360]，俯仰角的取值范围为[-180,180]，翻滚角的取值范围为[-90,90]，设备姿态由这三个维度联合表示，根据设备姿态确定姿态标识，可以选取以下两种方式中任一种方式：

方式一、将设备姿态的三个维度对应的具体的角度值作为其对应的姿态标识，例如，设备姿态为（30，-60,45）相应地其对应的姿态标识为（30，-60,45）。

方式二、将方位角、俯仰角和翻滚角这三个维度的各取值范围，划分为不同的区间，每一个区间对应一个编号，设备姿态的三个维度的角度对应的区间编号组合构成其对应的姿态标识，举例说明，可将方位角（0～360）划分为A个区间，各区间编号（1～A），俯仰角（-180～180）划分为B个区间，各区间编号（1～B），翻滚角（-90～90）划分为C个区间，各区间编号（1～C），即设备姿态有A×B×C种组合，可以使用Ori(a,b,c)唯一标识一种设备姿态，其中a∈[1,A],b∈[1,B],c∈[1,C]。

其中，所述待定位设备根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量，具体可以为，所述待定位设备将所述回声信号中的回声序列Seq_rx与所述空间探测声音信号中的发送序列Seq_tx进行相关运算取绝对值获得互相关序列R，具体的R为：

$R=(R_0,R_1,...,R_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}})---\left(1\right)$

其中，R的每一项为两个序列的移位相乘的和的绝对值，具体可以为：

$R_k=|\underset{t=1}{\overset{\mathrm{Len}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Seq}}_{\mathrm{tx}}\left(t\right)\·{\mathrm{Seq}}_{\mathrm{rx}}(t-k)|---\left(2\right)$

其中，len=len_rx+len_tx；len_rx为Seq_rx的长度，len_tx为Seq_tx的长度；

在所述互相关序列R中截取出从I_start开始的有效回声部分的互相关序列R'，其中R'具体为：

$R^{\′}=(R_0^{\′},R_1^{\′},...,R_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}-I_{\mathrm{start}}}^{\′})=\left(R_{I_{\mathrm{start}}+1,...,}{R}_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}}\right)---\left(3\right)$

其中，I_start为R取最大值的索引，由于I_start所对应时域时刻有可能为播放空间探测声音信号结束与开始接收到回声信号重合的时刻，所以这里选取I_start后的R作为有效回声部分的互相关序列R'，根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV，具体为：

EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)  （4）

其中，所述根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV，具体可以为，选定回声特征向量测量范围(d_min,d_max1)和分辨率Δd，由于则可以得到M个距离区间。

其中，对于距离区间D_i=(d_i,d_i+1)，根据公式（5）获得d_i位置索引。

根据公式（6）获得d_i+1位置索引。

其中，f_s为采样频率，f_sound为声音在空气中的传播速度。

距离区间D_i=(d_i,d_i+1)的回声平均能量为echoE_i，可以根据公式（7）进行计算。

${\mathrm{echoE}}_i=\underset{l=I_{d_i}}{\overset{I_{d_{i+1}}}{\mathrm{\Σ}}}{R}_l^{\′}/(I_{d_{i+1}}-I_{d_i}+1)---\left(7\right)$

根据公式（7）分别计算i=1,2,...,M时对应的距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV。

其中，所述进行录音获得回声信号，具体为，进行录音，直到播放结束后至少延迟Δt的时间；其中，Δt需要满足如下条件：

Δt>t_A，t_A=d_max·2f_sound  （8）

其中，d_max为空间探测声音信号可以返回回声信号的传播最远距离，f_sound为声音在空气中的传播速度。

进一步地，所述在目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，具体可以为，将所述待匹配回声特征向量与所述目标回声指纹库中各回声特征向量进行相似性计算，并将结果最相近的回声特征向量作为与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量。

本实施例，通过处于室内的待定位设备播放空间探测声音信号，并同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号,所述待定位设备根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量，根据用于表示所述待定位设备当前的设备姿态的姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，并在目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置，从而实现在进行设备室内定位时，不需要在室内布置额外辅助设备，使用本实施例的室内定位方法成本低、实用性好、易于推广。

下面采用一个具体的实施例，对图1所示方法实施例的技术方案进行详细说明。图2为本发明室内定位方法实施例二的流程图，如图2所示，本实施例的方法可以包括：

S201：离线测量阶段，即建立待定位设备中存储的多个回声指纹库。

在室内各个参考点上，通过多次测量待定位设备在一种设备姿态下某一个参考点的回声特征向量，取其平均值作为该参考点在该设备姿态下的回声特征向量，将在该设备姿态下各个参考点的回声特征向量构成集合作为该设备姿态下的回声指纹库，将不同设备姿态下的回声指纹库预先存储在待定位设备里，具体步骤可以包括：

a、将室内划分为N个位置区域，位置区域的中心点定义为参考点；

即该室内有N个参考点。

b、在每个参考点上，对于特定的某种设备姿态，多次采集空间探测声音信号的回声信号；

待定位设备的设备姿态可以由方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示。为了减少回声指纹库采集工作量，本实施例可将方位角（0～360）划分为A个区间、俯仰角（-180～180）划分为B个区间、翻滚角（-90～90）划分为C个区间，即设备姿态有A×B×C种组合，可以使用Ori(a,b,c)唯一标识一种设备姿态，其中a∈[1,A],b∈[1,B],c∈[1,C]。

c、根据空间探测声音信号和回声信号计算回声特征向量，取多次测量的平均值作为参考点的回声特征向量，其中，回声特征向量的计算方法可以采用S202中步骤a～步骤f的具体步骤；

d、在一种设备姿态下，将不同参考点的回声特征向量集合定义为该设备姿态下的回声指纹库；例如，姿态标识为Ori(a,b,c)的回声指纹库表示为FB_Ori(a,b,c)，该回声指纹库具体为：

${\mathrm{FB}}_{\mathrm{Ori}(a,b,c)}=({\mathrm{FB}}_{\mathrm{Ori}(a,b,c)}\left(L_1\right),{\mathrm{FB}}_{\mathrm{Ori}(a,b,c)}\left(L_2\right),...,{\mathrm{FB}}_{\mathrm{Ori}(a,b,c)}\left(L_N\right){)}^T=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{echoE}}_{L_1}^1& \·\·\·& {\mathrm{echoE}}_{L_1}^M\\ \·\·\·& \·\·\·& \·\·\·\\ {\mathrm{echoE}}_{L_N}^1& \·\·\·& {\mathrm{echoE}}_{L_N}^M\end{array}\right]---\left(9\right)$

其中，L₁为参考点1的标识，同样地L₂…L_N为不同参考点标识，M为回声特征向量维数，为参考点L₁的特征向量，该回声指纹库FB_Ori(a,b,c)包含了在设备姿态标识Ori(a,b,c)下的所有参考点的回声特征向量。

根据S201中步骤a～步骤d计算不同设备姿态对应的回声指纹库，各回声指纹库与待定位设备的设备姿态一一对应，各回声指纹库中均包括多个回声特征向量，各回声特征向量与室内的多个参考点一一对应，并将计算所得到的多个回声指纹库存储于待定位设备中。

S202：在线判定阶段，即获取待定位设备的待匹配回声特征向量，具体获取待匹配回声特征向量可以采用如下计算回声特征向量的步骤。

a、采集空间探测声音信号的回声信号：处于室内的待定位设备通过扬声器播放空间探测声音信号，在播放的同时开始进行录音，直到播放结束后至少延迟Δt的时间，结束录音从而获取到回声信号，其中，Δt>t_A，t_A=d_max·2f_sound，d_max为空间探测声音信号可以返回回声信号的传播最远距离，f_sound为声音在空气中的传播速度，并且待定位设备播放空间探测声音信号的音量与S201中离线测量阶段播放时的音量相同，进行录音获取回声信号和空间探测声音信号音频文件统一采用采样频率f_s。

其中，空间探测声音信号是一次性生成，预先存储在待定位设备里的。具体的生成方法与步骤101中使用的方法相同，此处不再赘述。

b、提取回声特征向量：

待定位设备将回声信号中的回声序列Seq_rx与所述空间探测声音信号中的发送序列Seq_tx进行相关运算取绝对值获得互相关序列R，R具体形式如公式（1）所示，R中的每一项如公式（2）所示。

c、从互相关序列R中找到回声起始点索引I_start，其中I_start为R取最大值的索引，即如公式（10）所示。

$I_{\mathrm{start}}=\underset{k}{\arg }\max R_k---\left(10\right)$

d、在互相关序列R中截取出从I_start开始的有效回声部分的互相关序列R'，其中R'具体为公式（11）。

$R^{\′}=(R_0^{\′},R_1^{\′},...,R_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}-I_{\mathrm{start}}}^{\′})=\left(R_{I_{\mathrm{start}}+1,...,}{R}_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}}\right)---\left(11\right)$

具体地，由于I_start为R取最大值的索引，I_start所对应时域时刻有可能为播放空间探测声音信号结束与开始接收到回声信号重合的时刻，所以这里选取I_start后的R作为有效回声部分的互相关序列R'。

e、选定回声特征向量测量范围(d_min,d_max1)和分辨率Δd，则根据公式（12）可以得到M个距离区间。

f、计算不同距离区间内的回声平均能量，得到回声特征向量，具体的，对于距离区间D_i=(d_i,d_i+1)，其中，d_i+1=d_i+Δd，根据公式（5）获得d_i位置索引，根据公式（6）获得d_i+1位置索引；根据公式（7）计算得到距离区间D_i=(d_i,d_i+1)的回声平均能量为echoE_i；

根据上述方法计算测量范围(d_min,d_max1)中所有距离区间的回声平均能量，即分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)。

S203、回声指纹库相似性匹配，即在待定位设备中存储的回声指纹库中确定与待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将该回声特征向量所对应的室内参考点作为该待定位设备的当前位置，具体过程可以采用如下步骤获得：

a、通过方向传感器获取当前待定位设备的设备姿态，例如当前设备姿态标识为Ori(a,b,c)，从而确定使用待定位设备中存储的回声指纹库FB_Ori(a,b,c)，将目标回声指纹库设置为FB_Ori(a,b,c)。

b、将S202中获得的待匹配回声特征向量EV与FB_Ori(a,b,c)中各个参考点的回声特征向量进行相似性计算（欧式距离、余弦夹角等），并将结果最相近的回声特征向量作为与待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，将该特征向量对应的参考点作为本次定位的结果。

举例而言，使用欧式距离进行相似性计算如公式（13），根据公式（14）获取定位结果L。

$E_u\_D_{L_i}=\sqrt{\underset{k=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}({\mathrm{echoE}}_k-{\mathrm{echoE}}_{L_i}^k{)}^2},L_i\∈[L_1,L_2,...,L_N]---\left(13\right){}_{}$

$L=\underset{L_i}{\arg }\min E_u\_D_{L_i}---\left(14\right)$

本实施例，通过离线测量阶段，建立存储于待定位设备中存储的多个回声指纹库，进而，当处于室内的待定位设备需要定位时，通过在线判定阶段，根据空间探测声音信号和空间探测声音信号的回声信号获取待匹配回声特征向量，将待匹配回声特征向量与目标回声指纹库中的特征向量进行相似性匹配，从而得到本次定位的结果，其中目标回声指纹库是根据待定位设备的姿态标识确定的，并且存储于待定位设备中的回声指纹库中的特征向量以及在线判定阶段的待匹配回声特征向量均根据将空间探测声音信号与空间探测声音信号的回声信号进行相关运算，取其有效回声部分的互相关序列，根据该互相关序列计算回声平均能量进而获取回声特征向量。本实施例的室内定位方法不需要在室内布置额外辅助设备，易于推广，对设备要求低，并且由于空间探测声音信号采用具有较强自相关特性的序列，使得本实施例的室内定位方法具有较强的抗噪音干扰能力，能有效区分回声和日常生活中的背景噪声，从而可以实现利用声波反射主动探测空间环境特征进行定位。

图3为本发明室内定位方法实施例三的流程图，如图3所示，本实施例与图1所示实施例的区别在于定位过程中设置定位服务器，定位服务器中存储多个回声指纹库，由待定位设备获取待匹配回声特征向量发送给定位服务器，由定位服务器对待定位设备进行定位，本实施例的执行主体为待定位设备，本实施例的方法可以包括：

步骤301、处于室内的待定位设备播放空间探测声音信号，并同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号；根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量，并确定所述待定位设备的姿态标识，所述姿态标识用于表示所述待定位设备当前的设备姿态。

其中所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示。

其中，所述空间探测声音信号可以采用步骤101中的生成方法生成并存储于待定位设备里，所述空间探测声音信号具有较强自相关特性。所述回声信号为所述空间探测声音信号在室内经过反射得到的。

具体地，方位角的取值范围为[0,360]，俯仰角的取值范围为[-180,180]，翻滚角的取值范围为[-90,90]，设备姿态由这三个维度联合表示，根据设备姿态确定姿态标识，可以选取以下两种方式中任一种方式：

方式一、将设备姿态的三个维度对应的具体的角度值作为其对应的姿态标识，例如，设备姿态为（30，-60,45）相应地其对应的姿态标识为（30，-60,45）。

方式二、将方位角、俯仰角和翻滚角这三个维度的各取值范围，划分为不同的区间，每一个区间对应一个编号，设备姿态的三个维度的角度对应的区间编号组合构成其对应的姿态标识，举例说明，可将方位角（0～360）划分为A个区间，各区间编号（1～A），俯仰角（-180～180）划分为B个区间，各区间编号（1～B），翻滚角（-90～90）划分为C个区间，各区间编号（1～C），即设备姿态有A×B×C种组合，可以使用Ori(a,b,c)唯一标识一种设备姿态，其中a∈[1,A],b∈[1,B],c∈[1,C]。

步骤302、所述待定位设备向定位服务器发送定位请求，所述定位请求中包括所述待匹配回声特征向量和所述姿态标识，以供所述定位服务器根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置。

步骤303、接收所述定位服务器返回的包括所述当前位置的定位结果。

其中，多个回声指纹库存储于所述定位服务器中，各回声指纹库与所述待定位设备的姿态标识一一对应，所述目标回声指纹库是由所述定位服务器根据所述待定位设备发送的所述姿态标识确定的；各回声指纹库中均包括多个回声特征向量，各回声特征向量与所述室内的多个参考点一一对应；各回声特征向量是由所述待定位设备处于对应的参考点上时根据此处的空间探测声音信号和回音信号而获取到的，待定位设备获取到一种姿态标识对应的各各参考点的回声特征向量，将该姿态标识以及该姿态标识对应的各参考点的回声特征向量发送给定位服务器，由定位服务器建立回声指纹库。

其中，所述根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量，可以为，所述待定位设备将所述回声信号中的回声序列Seq_rx与所述空间探测声音信号中的发送序列Seq_tx进行相关运算取绝对值获得互相关序列R，R具体为公式（1），其中R的每一项为两个序列的移位相乘的和的绝对值，具体公式为公式（2）；在所述互相关序列R中截取出从I_start开始的有效回声部分的互相关序列R'，其中，R'具体为公式（3），I_start为R取最大值的索引；根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV，EV具体可参照公式（4）。

进一步地，所述根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV，具体可以为，对于距离区间D_i=(d_i,d_i+1)，根据公式（5）获得d_i位置索引，根据公式（6）获得d_i+1位置索引；其中，f_s为采样频率，f_sound为声音在空气中的传播速度；根据公式（7）计算距离区间D_i=(d_i,d_i+1)的回声平均能量echoE_i；i=1,2,...,M分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV。

进一步地，所述进行录音获得回声信号具体可以为，进行录音，直到播放结束后至少延迟Δt的时间；其中，Δt需要满足公式（8）所示条件。

本实施例，处于室内的待定位设备播放空间探测声音信号，并同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号；根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量，并根据所述待定位设备当前的设备姿态确定对应的姿态标识；所述待定位设备向定位服务器发送定位请求，所述定位请求中包括所述待匹配回声特征向量和所述姿态标识，以供所述定位服务器根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置；接收所述定位服务器返回的包括所述当前位置的定位结果。从而实现在进行设备室内定位时，通过播放空间探测声音信号获取回声信号，利用声波反射主动探测空间环境特征进行定位，使用本实施例的室内定位方法成本低、实用性好、易于推广。

图4为本发明室内定位方法实施例四的流程图，如图4所示，本实施例与图1所示实施例的区别在于定位过程中设置定位服务器，定位服务器中存储多个回声指纹库，由待定位设备获取待匹配回声特征向量发送给定位服务器，由定位服务器对待定位设备进行定位，本实施例执行主体为定位服务器，本实施例的方法可以包括：

步骤401、定位服务器接收处于室内的待定位设备发送的定位请求，所述定位请求中包括待匹配回声特征向量和姿态标识；其中，所述待匹配回声特征向量是由所述待定位设备播放空间探测声音信号，并同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号后，根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取的；所述姿态标识是由所述待定位设备确定的，所述姿态标识用于表示所述待定位设备当前的设备姿态。

其中，所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示，具体根据所述设备姿态确定所述姿态标识的具体方式可以参见步骤101中的根据设备姿态确定姿态标识方式一和方式二。由所述待定位设备完成根据设备姿态确定姿态标识。

所述定位服务器可以为云端服务器，具备存储、计算处理以及无线通信功能。

步骤402、所述定位服务器根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置。

步骤403、所述定位服务器向所述待定位设备发送包括所述当前位置的定位结果。

其中，所述定位服务器中存储有多个回声指纹库，各回声指纹库与所述待定位设备的姿态标识一一对应，所述目标回声指纹库是根据所述姿态标识确定的；各回声指纹库中均包括多个回声特征向量，每个回声指纹库中的各回声特征向量与所述室内的多个参考点一一对应；所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置，每个回声指纹库中的各回声特征向量是所述待定位设备处于对应的参考点上时根据播放的空间探测声音信号和录音获取的所述空间探测声音信号的回声信号而获取并发送给定位服务器的。

进一步地，所述待匹配回声特征向量是由所述待定位设备播放空间探测声音信号，并同时进行录音获得回声信号后，根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取的，具体可以为，将所述回声信号中的回声序列Seq_rx与所述空间探测声音信号中的发送序列Seq_tx进行相关运算取绝对值获得互相关序列R，其中R中的每一项为两个序列的移位相乘的和的绝对值，具体可参见公式（2）；在所述互相关序列R中截取出从I_start开始的有效回声部分的互相关序列R'，其中，R'具体参见公式（3），I_start为R取最大值的索引；根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV，EV具体可参见公式（4）。

其中，所述根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV，具体可以为，对于距离区间D_i=(d_i,d_i+1)，根据公式（5）获得d_i位置索引，根据公式（6）获得d_i+1位置索引；距离区间D_i=(d_i,d_i+1)根据公式（7）计算得到所述距离区间的回声平均能量echoE_i；分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV。

进一步地，所述进行录音获得回声信号具体可以为，进行录音，直到播放结束后至少延迟Δt的时间；其中，Δt需要满足公式（8）的条件。

进一步地，所述在目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，具体可以为，将所述待匹配回声特征向量与所述目标回声指纹库中各回声特征向量进行相似性计算，并将结果最相近的回声特征向量作为与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量。

本实施例，通过定位服务器接收处于室内的待定位设备发送的定位请求，所述定位请求中包括待匹配回声特征向量和姿态标识；其中，所述待匹配回声特征向量是由所述待定位设备播放空间探测声音信号，并同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号后，根据所述回声信号获取的；所述姿态标识是由所述待定位设备根据当前的设备姿态而确定得的。所述定位服务器在目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置。所述定位服务器向所述待定位设备发送包括所述当前位置的定位结果。从而实现在待定位设备发送定位请求时，根据该定位请求中的回声特征向量对待定位设备进行定位，使用本实施例的室内定位方法成本低、实用性好、易于推广。

图5为本发明室内定位方法实施例五的流程图，如图5所示，本实施例包括待定位设备和定位服务器，本实施例的方法可以包括：

S501：待定位设备计算回声特征向量，将不同设备姿态在不同参考点对应的回声特征向量发送给定位服务器。

具体地，在室内各个参考点上，待定位设备通过多次测量计算该待定位设备在一种设备姿态下某一个参考点的回声特征向量，取其平均值作为该参考点在该设备姿态下的回声特征向量，将该回声特征向量发送给定位服务器。

具体步骤可以包括：

a、将室内划分为N个位置区域，位置区域的中心点定义为参考点；

即该室内有N个参考点。

b、待定位设备在每个参考点上，对于特定的某种设备姿态，多次采集空间探测声音信号的回声信号；

待定位设备的设备姿态可以由方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示。为了减少回声指纹库采集工作量，本实施例可将方位角（0～360）划分为A个区间、俯仰角（-180～180）划分为B个区间、翻滚角（-90～90）划分为C个区间，即设备姿态有A×B×C种组合，可以使用Ori(a,b,c)唯一标识一种设备姿态，其中a∈[1,A],b∈[1,B],c∈[1,C]。

c、待定位设备根据空间探测声音信号和回声信号计算回声特征向量，取多次测量的平均值作为参考点的回声特征向量，并发送给定位服务器，其中，回声特征向量的计算方法可以采用S202中步骤a～步骤f的具体步骤。

待定位设备根据S501中步骤a～步骤c计算不同设备姿态在不同参考点对应的回声特征向量，并发送给定位服务器。

S502：定位服务器将在一种设备姿态下各个参考点的回声特征向量构成集合作为一种设备姿态下的回声指纹库，将不同设备姿态下的回声指纹库预先存储在定位服务器里。

具体地，定位服务器将在一种设备姿态下，不同参考点的回声特征向量集合定义为该设备姿态下的回声指纹库；例如，姿态标识为Ori(a,b,c)的回声指纹库表示为FB_Ori(a,b,c)，该回声指纹库具体为：

${\mathrm{FB}}_{\mathrm{Ori}(a,b,c)}=({\mathrm{FB}}_{\mathrm{Ori}(a,b,c)}\left(L_1\right),{\mathrm{FB}}_{\mathrm{Ori}(a,b,c)}\left(L_2\right),...,{\mathrm{FB}}_{\mathrm{Ori}(a,b,c)}\left(L_N\right){)}^T=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{echoE}}_{L_1}^1& \·\·\·& {\mathrm{echoE}}_{L_1}^M\\ \·\·\·& \·\·\·& \·\·\·\\ {\mathrm{echoE}}_{L_N}^1& \·\·\·& {\mathrm{echoE}}_{L_N}^M\end{array}\right]---\left(9\right)$

其中，L₁为参考点1的标识，同样地L₂…L_N为不同参考点标识，M为回声特征向量维数，为参考点L₁的特征向量，该回声指纹库FB_Ori(a,b,c)包含了在设备姿态Ori(a,b,c)下的所有参考点的回声特征向量。

定位服务器建立不同设备姿态对应的回声指纹库，各回声指纹库与待定位设备的设备姿态一一对应，各回声指纹库中均包括多个回声特征向量，各回声特征向量与室内的多个参考点一一对应。

S503:处于室内的待定位设备向定位服务器发送定位请求，所述定位请求中包括所述待匹配回声特征向量和所述姿态标识。

具体地，待定位设备获取待匹配特征向量可以采用S202中步骤a～步骤f的计算回声特征向量的步骤。同时，待定位设备通过方向传感器获取待定位设备的设备姿态。并将待匹配回声特征向量EV和该姿态标识Ori(a,b,c)发送给定位服务器。

S504:定位服务器在目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置。

定位服务器根据姿态标识Ori(a,b,c)获取与该姿态标识对应的回声指纹库FB_Ori(a,b,c)，将FB_Ori(a,b,c)作为目标回声指纹库，定位服务器将接收到的待匹配回声特征向量EV与FB_Ori(a,b,c)中各个参考点的回声特征向量进行相似性计算（欧式距离、余弦夹角等），并将结果最相近的回声特征向量作为与待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，将该特征向量对应的参考点作为本次定位的结果。

举例而言，使用欧式距离进行相似性计算如公式（13），根据公式（14）获取定位结果L。

S505：定位服务器向待定位设备返回包括当前位置的定位结果L。

本实施例，通过在定位服务器中存储多个回声指纹库，当处于室内的待定位设备需要定位时，待定位设备向定位服务器发送定位请求，该定位请求中包含待匹配回声特征向量以及根据设备姿态确定的姿态标识，定位服务器根据该姿态标识获取与其对应的目标回声指纹库，将待匹配特征向量与目标回声指纹库中的特征向量进行相似性匹配，确定与该待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将该回声特征向量所对应的室内的参考点作为该待定位设备的当前位置，并向待定位设备返回包括该当前位置的定位结果。本实施例的室内定位方法不需要额外辅助设备，易于推广，对设备要求低，并且由于空间探测声音信号采用具有较强自相关特性的序列，使得本实施例的室内定位方法具有较强的抗噪音干扰能力，能有效区分回声和日常生活中的背景噪声，从而可以实现利用声波反射主动探测空间环境特征进行定位。

图6为本发明室内定位方法实施例六的流程图，如图6所示，本实施例与图1所示实施例的区别在于定位过程中设置定位服务器，由待定位设备将包含空间探测声音信号、回声信号以及设备姿态标识的定位请求，发送给定位服务器，由定位服务器获取待匹配回声特征向量，对待定位设备进行定位，本实施例执行主体为待定位设备，本实施例的方法可以包括：

步骤601、处于室内的待定位设备播放空间探测声音信号，同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号；并确定所述待定位设备的姿态标识，所述姿态标识用于表示所述待定位设备当前的设备姿态。

其中，所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；

步骤602、所述待定位设备向定位服务器发送定位请求，所述定位请求中包括所述空间探测声音信号、所述回声信号和所述姿态标识，以供所述定位服务器根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量后，根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置。

其中，所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置。

步骤603、接收所述定位服务器返回的包括所述当前位置的定位结果。

其中，所述定位服务器中存储有多个回声指纹库，各回声指纹库与所述待定位设备的姿态标识一一对应，所述目标回声指纹库是根据所述姿态标识确定的；各回声指纹库中均包括多个回声特征向量，各回声特征向量与所述室内的多个参考点一一对应；各回声特征向量是所述待定位设备处于对应的参考点上时根据此处的空间探测声音信号和回音信号而获取到的。

其中，由定位服务器根据所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量具体可以为，将所述回声信号中的回声序列Seq_rx与所述空间探测声音信号中的发送序列Seq_tx进行相关运算取绝对值获得互相关序列R，R具体为公式（1），其中R的每一项为两个序列的移位相乘的和的绝对值，具体公式为公式（2）；在所述互相关序列R中截取出从I_start开始的有效回声部分的互相关序列R'，其中，R'具体为公式（3），I_start为R取最大值的索引；根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV，EV具体可参照公式（4）。

进一步地，所述根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV，具体可以为，对于距离区间D_i=(d_i,d_i+1)，根据公式（5）获得d_i位置索引，根据公式（6）获得d_i+1位置索引；其中，f_s为采样频率，f_sound为声音在空气中的传播速度；根据公式（7）计算距离区间D_i=(d_i,d_i+1)的回声平均能量echoE_i；分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV。

进一步地，由所述待定位设备进行录音获得回声信号具体可以为，进行录音，直到播放结束后至少延迟Δt的时间；其中，Δt需要满足公式（8）所示条件。

进一步地，由定位服务器在目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，具体可以为，将所述待匹配回声特征向量与所述目标回声指纹库中各回声特征向量进行相似性计算，并将结果最相近的回声特征向量作为与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量。

其中所述相似性计算可以采用欧式距离法、夹角余弦法等方法。

本实施例，处于室内的待定位设备播放空间探测声音信号，同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号，并根据所述待定位设备当前的设备姿态确定对应的姿态标识，进而向定位服务器发送定位请求，所述定位请求中包括所述空间探测声音信号、所述回声信号和所述设备姿态标识，以供定位服务器根据所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量后，根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置，进而接收所述定位服务器返回的包括所述当前位置的定位结果。从而实现在进行设备室内定位时，通过播放空间探测声音信号获取回声信号，利用声波反射主动探测空间环境特征进行定位，使用本实施例的室内定位方法成本低、实用性好、易于推广。

图7为本发明室内定位方法实施例七的流程图，如图7所示，本实施例与图1所示实施例的区别在于定位过程中设置定位服务器，由待定位设备将包含空间探测声音信号、回声信号以及设备的姿态标识的定位请求，发送给定位服务器，由定位服务器获取待匹配回声特征向量，对待定位设备进行定位，本实施例执行主体为定位服务器，本实施例的方法可以包括：

步骤701、定位服务器接收处于室内的待定位设备发送的定位请求，所述定位请求中包括空间探测声音信号、回声信号和姿态标识；其中，所述回声信号是由所述待定位设备播放所述空间探测声音信号的同时进行录音而获得的所述空间探测声音信号的回声信号，所述姿态标识是由所述待定位设备确定的，所述姿态标识用于表示所述待定位设备当前的设备姿态。

其中，所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；

步骤702、所述定位服务器根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量，并根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，并在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置。

步骤703、所述定位服务器向所述待定位设备发送包括所述当前位置的定位结果。

其中，所述定位服务器中存储有多个回声指纹库，各回声指纹库与所述姿态标识一一对应；各回声指纹库中均包括多个回声特征向量，每个回声指纹库中的各回声特征向量与所述室内的多个参考点一一对应；所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置，每个回声指纹库中的各回声特征向量是所述待定位设备处于对应的参考点上时将在此处播放的空间探测声音信号和录音获取的所述空间探测声音信号的回声信号发送给所述定位服务器，由所述定位服务器获取到的。

其中定位服务器根据待定位设备处于对应的参考点上时此处的空间探测声音信号和所述空间探测声音信号的回声信号获取该参考点对应的回声特征向量所使用的方法，可以参照以下根据空间探测声音信号和回声信号获取对应的待匹配回声特征向量的步骤。

进一步地，所述根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量具体可以为，将所述回声信号中的回声序列Seq_rx与所述空间探测声音信号中的发送序列Seq_tx进行相关运算取绝对值获得互相关序列R，R具体为公式（1），其中R的每一项为两个序列的移位相乘的和的绝对值，具体公式为公式（2）；在所述互相关序列R中截取出从I_start开始的有效回声部分的互相关序列R'，其中，R'具体为公式（3），I_start为R取最大值的索引；根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV，EV具体可参照公式（4）。

进一步地，所述根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV，具体可以为，对于距离区间D_i=(d_i,d_i+1)，根据公式（5）获得d_i位置索引，根据公式（6）获得d_i+1位置索引；其中，f_s为采样频率，f_sound为声音在空气中的传播速度；根据公式（7）计算距离区间D_i=(d_i,d_i+1)的回声平均能量echoE_i；分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV。

进一步地，所述进行录音获得回声信号具体可以为，进行录音，直到播放结束后至少延迟Δt的时间；其中，Δt需要满足公式（8）所示条件。

进一步地，所述在目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，具体可以为，将所述待匹配回声特征向量与所述目标回声指纹库中各回声特征向量进行相似性计算，并将结果最相近的回声特征向量作为与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量。

其中所述相似性计算可以采用欧式距离法、夹角余弦法等方法。

本实施例，通过定位服务器接收处于室内的待定位设备发送的定位请求，所述定位请求中包括空间探测声音信号、回声信号和姿态标识；其中，所述回声信号是根据所述待定位设备播放所述空间探测声音信号的同时进行录音而获得的所述空间探测声音信号的回声信号，所述姿态标识是根据所述待定位设备当前的设备姿态而确定得的。所述定位服务器根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量，并在目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置，所述定位服务器向所述待定位设备发送包括所述当前位置的定位结果。从而实现在进行设备室内定位时，通过播放空间探测声音信号获取回声信号，由所述定位服务器利用声波反射主动探测空间环境特征进行定位，使用本实施例的室内定位方法成本低、实用性好、易于推广。

图8为本发明室内定位方法实施例八的流程图，如图8所示，本实施例包括待定位设备和定位服务器，本实施例与实施例五的区别在于，待定位设备仅播放空间探测声音信号，获取回声信号以及根据该待定位设备的设备姿态确定姿态标识，待定位设备向定位服务器发送定位请求，该定位请求包含上述信息，定位服务器根据定位请求中所携带的空间探测声音信号和回声信号，计算获取待匹配回声特征向量，进而完成定位。本实施例的方法可以包括：

S801：待定位设备在一种设备姿态下某一个参考点播放空间探测声音信号，同时进行录音获取所述空间探测声音信号的回声信号，并根据设备姿态确定对应的姿态标识，并将该空间探测声音信号、回声信号以及姿态标识发送给定位服务器，定位服务器根据上述信息采用S202中步骤a～步骤f的具体步骤计算回声特征向量，待定位设备在该设备姿态下该参考点进行多次信息采集并发送给定位服务器，定位服务器经过多次计算取其平均值作为该参考点在该设备姿态下的回声特征向量。

具体步骤可以包括：

a、将室内划分为N个位置区域，位置区域的中心点定义为参考点；

即该室内有N个参考点。

b、待定位设备在每个参考点上，对于特定的某种设备姿态，多次采集空间探测声音信号的回声信号；

待定位设备的设备姿态可以由方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示。为了减少回声指纹库采集工作量，本实施例可将方位角（0～360）划分为A个区间、俯仰角（-180～180）划分为B个区间、翻滚角（-90～90）划分为C个区间，即设备姿态有A×B×C种组合，可以使用Ori(a,b,c)唯一标识一种设备姿态，其中a∈[1,A],b∈[1,B],c∈[1,C]。

c、待定位设备将空间探测声音信号、回声信号以及姿态标识发送给定位服务器，定位服务器计算回声特征向量，取多次测量的平均值作为参考点的回声特征向量，其中，回声特征向量的计算方法可以采用S202中步骤a～步骤f的具体步骤。

S802：定位服务器将在一种设备姿态下各个参考点的回声特征向量构成集合作为一种设备姿态下的回声指纹库，将不同设备姿态下的回声指纹库预先存储在定位服务器里。

具体地，定位服务器将在一种设备姿态下，将不同参考点的回声特征向量集合定义为该设备姿态下的回声指纹库，一种设备姿态对应一姿态标识，因此，回声指纹库与姿态标识一一对应；例如，姿态标识为Ori(a,b,c)的回声指纹库表示为FB_Ori(a,b,c)，该回声指纹库具体为：

${\mathrm{FB}}_{\mathrm{Ori}(a,b,c)}=({\mathrm{FB}}_{\mathrm{Ori}(a,b,c)}\left(L_1\right),{\mathrm{FB}}_{\mathrm{Ori}(a,b,c)}\left(L_2\right),...,{\mathrm{FB}}_{\mathrm{Ori}(a,b,c)}\left(L_N\right){)}^T=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{echoE}}_{L_1}^1& \·\·\·& {\mathrm{echoE}}_{L_1}^M\\ \·\·\·& \·\·\·& \·\·\·\\ {\mathrm{echoE}}_{L_N}^1& \·\·\·& {\mathrm{echoE}}_{L_N}^M\end{array}\right]---\left(9\right)$

其中，L₁为参考点1的标识，同样地L₂…L_N为不同参考点标识，M为回声特征向量维数，为参考点L₁的特征向量，该回声指纹库FB_Ori(a,b,c)包含了在姿态标识Ori(a,b,c)下的所有参考点的回声特征向量。

定位服务器建立不同设备姿态对应的回声指纹库，各回声指纹库与待定位设备的设备姿态一一对应，各回声指纹库中均包括多个回声特征向量，各回声特征向量与室内的多个参考点一一对应。

S803:处于室内的待定位设备向定位服务器发送定位请求，所述定位请求中包括空间探测声音信号、回声信号以及姿态标识。

处于室内的待定位设备播放空间探测声音信号，同时进行录音获得回声信号；并通过方向传感器获取待定位设备的设备姿态，根据获取到的待定位设备的设备姿态确定姿态标识Ori(a,b,c)。

S804：定位服务器根据所述定位请求获取待匹配回声特征向量EV。

具体地，定位服务器获取待匹配回声特征向量可以采用S202中步骤a～步骤f的方法计算待匹配回声特征向量。

S805:定位服务器在目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置。

定位服务器根据姿态标识Ori(a,b,c)获取与该姿态标识对应的回声指纹库FB_Ori(a,b,c)，将FB_Ori(a,b,c)作为目标回声指纹库，定位服务器将待匹配回声特征向量EV与FB_Ori(a,b,c)中各个参考点的回声特征向量进行相似性计算（欧式距离、余弦夹角等），并将结果最相近的回声特征向量作为与待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，将该特征向量对应的参考点作为本次定位的结果。

举例而言，使用欧式距离进行相似性计算如公式（13），根据公式（14）获取定位结果L。

S806：定位服务器向待定位设备返回包括当前位置的定位结果L。

本实施例，通过在定位服务器中存储多个回声指纹库，当处于室内的待定位设备需要定位时，待定位设备向定位服务器发送定位请求，该定位请求中包含空间探测声音信号、回声信号以及姿态标识，定位服务器根据所述空间探测声音信号和回声信号获取待匹配特征向量，同时定位服务器根据该姿态标识获取与其对应的目标回声指纹库，将待匹配特征向量与目标回声指纹库中的特征向量进行相似性匹配，确定与该待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将该回声特征向量所对应的室内的参考点作为该待定位设备的当前位置，并向待定位设备返回包括该当前位置的定位结果。本实施例的室内定位方法不需要在室内布置额外辅助设备，易于推广，对设备要求低，并且由于空间探测声音信号采用具有较强自相关特性的序列，使得本实施例的室内定位方法具有较强的抗噪音干扰能力，能有效区分回声和日常生活中的背景噪声，从而可以实现利用声波反射主动探测空间环境特征进行定位。

图9为本发明提供的待定位设备的结构示意图，如图9所示，本实施例的待定位设备可以包括：回声采集模块901和定位模块902。其中，回声采集模块901，用于处于室内的待定位设备播放空间探测声音信号，并同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号；定位模块902，用于所述待定位设备根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量，根据用于表示所述待定位设备当前的设备姿态的姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，并在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置；其中，所述待定位设备中存储有多个回声指纹库，各回声指纹库与用于表示所述待定位设备的设备姿态的姿态标识一一对应，所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；各回声指纹库中均包括多个回声特征向量，每个回声指纹库中的各回声特征向量与所述室内的多个参考点一一对应；所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置，每个回声指纹库中的各回声特征向量是所述待定位设备处于对应的参考点上时根据播放的空间探测声音信号和录音获得的所述空间探测声音信号的回声信号而获取到的。

进一步地，所述待匹配回声特征向量是所述待定位设备播放空间探测声音信号，并同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号后，根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取的，具体可以为，将所述回声信号中的回声序列Seq_rx与所述空间探测声音信号中的发送序列Seq_tx进行相关运算取绝对值获得互相关序列R，其中R中的每一项为两个序列的移位相乘的和的绝对值，具体可参见公式（2）；在所述互相关序列R中截取出从I_start开始的有效回声部分的互相关序列R'，其中，R'具体参见公式（3），I_start为R取最大值的索引；根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV，EV具体可参见公式（4）。

其中，所述根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV，具体可以为，对于距离区间D_i=(d_i,d_i+1)，根据公式（5）获得d_i位置索引，根据公式（6）获得d_i+1位置索引；距离区间D_i=(d_i,d_i+1)根据公式（7）计算得到所述距离区间的回声平均能量echoE_i；分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV。

进一步地，所述进行录音获得回声信号具体可以为，进行录音，直到播放结束后至少延迟Δt的时间；其中，Δt需要满足公式（8）的条件。

进一步地，所述在目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，具体可以为，将所述待匹配回声特征向量与所述目标回声指纹库中各回声特征向量进行相似性计算，并将结果最相近的回声特征向量作为与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量。

本实施例的待定位设备，可以用于执行图1所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图10为本发明另一种待定位设备的结构示意图，如图10所示，本实施例的待定位设备可以包括：获取模块101、发送模块102以及接收模块103，其中，获取模块101，用于处于室内的待定位设备播放空间探测声音信号，并同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号；根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量，并确定所述待定位设备的姿态标识，所述姿态标识用于表示所述待定位设备当前的设备姿态；其中，所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；发送模块102，用于向定位服务器发送定位请求，所述定位请求中包括所述待匹配回声特征向量和所述姿态标识，以供所述定位服务器根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置；接收模块103，用于接收所述定位服务器返回的包括所述当前位置的定位结果。其中，所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置。

进一步地，所述获取模块101具体用于，所述待定位设备将所述回声信号中的回声序列Seq_rx与所述空间探测声音信号中的发送序列Seq_tx进行相关运算取绝对值获得互相关序列R，其中R中的每一项为两个序列的移位相乘的和的绝对值，具体可参见公式（2）；在所述互相关序列R中截取出从I_start开始的有效回声部分的互相关序列R'，其中，R'具体参见公式（3），I_start为R取最大值的索引；根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV，EV具体可参见公式（4）。

其中，所述根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV，具体可以为，对于距离区间D_i=(d_i,d_i+1)，根据公式（5）获得d_i位置索引，根据公式（6）获得d_i+1位置索引；距离区间D_i=(d_i,d_i+1)根据公式（7）计算得到所述距离区间的回声平均能量echoE_i；分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV。

进一步地，所述进行录音获得回声信号具体可以为，进行录音，直到播放结束后至少延迟Δt的时间；其中，Δt需要满足公式（8）的条件。

本实施例的待定位设备，可以用于执行图3所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图11为本发明定位服务器的结构示意图，如图11所示，本实施例的定位服务器可以包括：接收模块111、定位模块112以及发送模块113，其中接收模块111，用于接收处于室内的待定位设备发送的定位请求，所述定位请求中包括待匹配回声特征向量和姿态标识；其中，所述待匹配回声特征向量是由所述待定位设备播放空间探测声音信号，并同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号后，根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取的；所述姿态标识是由所述待定位设备根据当前的设备姿态而确定得的；所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；定位模块112，用于根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置；其中，所述定位服务器中存储有多个回声指纹库，各回声指纹库与所述姿态标识一一对应，各回声指纹库中包括多个回声特征向量，每个回声指纹库中的各回声特征向量与所述室内的多个参考点一一对应，所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置，每个回声指纹库中的各回声特征向量是所述待定位设备处于对应的参考点上时根据播放的空间探测声音信号和录音获取的回声信号而获取并发送给所述定位服务器的；发送模块113，用于向所述待定位设备发送包括所述当前位置的定位结果；

其中，所述定位模块112具体用于将所述待匹配回声特征向量与所述目标回声指纹库中各回声特征向量进行相似性计算，并将结果最相近的回声特征向量作为与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量。

本实施例的定位服务器，可以用于执行图4所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图12为本发明又一种待定位设备的结构示意图，如图12所示，本实施例的待定位设备包括：确定模块121、发送模块122以及接收模块123，其中，确定模块121，用于处于室内的待定位设备播放空间探测声音信号，同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号；并确定所述待定位设备的姿态标识，所述姿态标识用于表示所述待定位设备当前的设备姿态；所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；发送模块122，用于向定位服务器发送定位请求，所述定位请求中包括所述空间探测声音信号、所述回声信号和所述姿态标识，以供所述定位服务器根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量后，根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置；其中，所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置；接收模块123，用于接收所述定位服务器返回的包括所述当前位置的定位结果。

本实施例的待定位设备，可以用于执行图6所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图13为本发明另一种定位服务器的结构示意图，如图13所示，本实施例的定位服务器包括：接收模块131、定位模块132以及发送模块133，其中，接收模块131，用于接收处于室内的待定位设备发送的定位请求，所述定位请求中包括空间探测声音信号、回声信号和姿态标识；其中，所述回声信号是由根据所述待定位设备播放所述空间探测声音信号的同时进行录音而获得的所述空间探测声音信号的回声信号，所述姿态标识是由所述待定位设备确定的，所述姿态标识用于表示所述待定位设备当前的设备姿态；所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；定位模块132，用于根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量，并根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，并在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的锚节点作为所述待定位设备的当前位置；发送模块133，用于向所述待定位设备发送包括所述当前位置的定位结果；其中，所述定位服务器中存储有多个回声指纹库，各回声指纹库与所述姿态标识一一对应；各回声指纹库中均包括多个回声特征向量，每个回声指纹库中的各回声特征向量与所述室内的多个参考点一一对应；所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置，每个回声指纹库中的各回声特征向量是所述待定位设备处于对应的参考点上时将此处播放的空间探测声音信号和回声信号发送给所述定位服务器，由所述定位服务器获取到的。

进一步地，所述待匹配回声特征向量是所述待定位设备播放空间探测声音信号，并同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号后，根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取的，具体可以为，将所述回声信号中的回声序列Seq_rx与所述空间探测声音信号中的发送序列Seq_tx进行相关运算取绝对值获得互相关序列R，其中R中的每一项为两个序列的移位相乘的和的绝对值，具体可参见公式（2）；在所述互相关序列R中截取出从I_start开始的有效回声部分的互相关序列R'，其中，R'具体参见公式（3），I_start为R取最大值的索引；根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV，EV具体可参见公式（4）。

其中，所述根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV，具体可以为，对于距离区间D_i=(d_i,d_i+1)，根据公式（5）获得d_i位置索引，根据公式（6）获得d_i+1位置索引；距离区间D_i=(d_i,d_i+1)根据公式（7）计算得到所述距离区间的回声平均能量echoE_i；分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV。

进一步地，所述进行录音获得回声信号具体可以为，进行录音，直到播放结束后至少延迟Δt的时间；其中，Δt需要满足公式（8）的条件。

进一步地，所述在目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，具体可以为，将所述待匹配回声特征向量与所述目标回声指纹库中各回声特征向量进行相似性计算，并将结果最相近的回声特征向量作为与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量。

本实施例的定位服务器，可以用于执行图8所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图14为本发明待定位设备的设备结构示意图，如图14所示，本实施例的待定位设备包括：发送器141、接收器142、处理器143以及存储器144。其中发送器141，用于播放空间探测声音信号；接收器142，用于在所述发送器141播放空间探测声音信号的同时，进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号；处理器143，用于根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量，根据用于表示所述待定位设备当前的设备姿态的姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，并在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置；存储器144，用于存储多个回声指纹库，各回声指纹库与用于表示所述待定位设备的设备姿态的姿态标识一一对应，所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；各回声指纹库中均包括多个回声特征向量，每个回声指纹库中的各回声特征向量与所述室内的多个参考点一一对应；每个回声指纹库中的各回声特征向量是所述待定位设备处于对应的参考点上时根据播放的空间探测声音信号和录音获得的所述空间探测声音信号的回声信号而获取到的。

其中，所述处理器143具体用于将所述回声信号中的回声序列Seq_rx与所述空间探测声音信号中的发送序列Seq_tx进行相关运算取绝对值获得互相关序列其中的每一项为两个序列的移位相乘的和的绝对值，具体公式为 $R_k=|\underset{t=1}{\overset{\mathrm{Len}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Seq}}_{\mathrm{tx}}\left(t\right)\·{\mathrm{Seq}}_{\mathrm{rx}}(t-k)|,\mathrm{len}={\mathrm{len}}_{\mathrm{rx}}+{\mathrm{len}}_{\mathrm{tx}};$ len_rx为Seq_rx的长度，len_tx为Seq_tx的长度；在所述互相关序列R中截取出从I_start开始的有效回声部分的互相关序列R'，其中， $R^{\′}=(R_0^{\′},R_1^{\′},...,R_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}-I_{\mathrm{start}}}^{\′})=\left(R_{I_{\mathrm{start}}+1,...,}{R}_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}}\right),$ I_start为R取最大值的索引；根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，其中echoE_i为第i个距离区间的回声平均能量，i=1,2,...,M。

其中，所述根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，具体为：对于距离区间D_i=(d_i,d_i+1)，根据公式获得d_i位置索引，根据公式获得d_i+1位置索引；其中，f_s为采样频率，f_sound为声音在空气中的传播速度；距离区间D_i=(d_i,d_i+1)的回声平均能量为分别计算i=1,2,...,M时对应的距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)。

进一步地，所述接收器142具体用于，进行录音，直到播放结束后至少延迟Δt的时间；其中，Δt>t_A，t_A=d_max·2f_sound，d_max为所述空间探测声音信号可以返回回声信号的传播最远距离，f_sound为声音在空气中的传播速度。

所述处理器143具体还用于，将所述待匹配回声特征向量与所述目标回声指纹库中各回声特征向量进行相似性计算，并将结果最相近的回声特征向量作为与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量。

本实施例提供的待定位设备，可用于执行上述方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图15为本发明另一种待定位设备的设备结构示意图，如图15所示，本实施例的待定位设备包括：发送器151、接收器152以及处理器153。其中，发送器151，用于播放空间探测声音信号；接收器152，用于在发送器151播放空间探测声音信号的同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号；处理器153，用于根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量，并确定所述待定位设备的姿态标识，所述姿态标识用于表示所述待定位设备当前的设备姿态；其中所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；其中，所述发送器151，还用于向定位服务器发送定位请求，所述定位请求中包括所述待匹配回声特征向量和所述姿态标识，以供所述定位服务器根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的锚节点作为所述待定位设备的当前位置；所述接收器152，还用于接收所述定位服务器返回的包括所述当前位置的定位结果。

其中，所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置。

进一步地，所述处理器153，具体用于将所述回声信号中的回声序列Seq_rx与所述空间探测声音信号中的发送序列Seq_tx进行相关运算取绝对值获得互相关序列其中的每一项为两个序列的移位相乘的和的绝对值，具体公式为 $R_k=|\underset{t=1}{\overset{\mathrm{Len}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Seq}}_{\mathrm{tx}}\left(t\right)\·{\mathrm{Seq}}_{\mathrm{rx}}(t-k)|,\mathrm{len}={\mathrm{len}}_{\mathrm{rx}}+{\mathrm{len}}_{\mathrm{tx}};$ len_rx为Seq_rx的长度，len_tx为Seq_tx的长度；在所述互相关序列R中截取出从I_start开始的有效回声部分的互相关序列R'，其中， $R^{\′}=(R_0^{\′},R_1^{\′},...,R_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}-I_{\mathrm{start}}}^{\′})=\left(R_{I_{\mathrm{start}}+1,...,}{R}_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}}\right),$ I_start为R取最大值的索引；根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，其中echoE_i为第i各距离区间的回声平均能量，i=1,2,...,M。

其中，所述根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，具体为：对于距离区间D_i=(d_i,d_i+1)，根据公式获得d_i位置索引，根据公式获得d_i+1位置索引；其中，f_s为采样频率，f_sound为声音在空气中的传播速度；距离区间D_i=(d_i,d_i+1)的回声平均能量为分别计算i=1,2,...,M时对应的距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)。

所述进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号具体为：进行录音，直到播放结束后至少延迟Δt的时间；其中，Δt>t_A，t_A=d_max·2f_sound，d_max为所述空间探测声音信号可以返回回声信号的传播最远距离，f_sound为声音在空气中的传播速度。

本实施例提供的待定位设备，可用于执行上述方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图16为本发明定位服务器的设备结构示意图，如图16所示，本实施的定位服务器包括：接收器161、处理器162和发送器163。其中，接收器161，用于接收处于室内的待定位设备发送的定位请求，所述定位请求中包括待匹配回声特征向量和姿态标识；其中，所述待匹配回声特征向量是由所述待定位设备播放空间探测声音信号，并同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号后，根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取的；所述姿态标识是由所述待定位设备确定的，所述姿态标识用于表示所述待定位设备当前的设备姿态；所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；处理器162，用于根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的锚节点作为所述待定位设备的当前位置；其中，所述定位服务器中存储有多个回声指纹库，各回声指纹库与所述姿态标识一一对应，各回声指纹库中包括多个回声特征向量，每个回声指纹库中的各回声特征向量与所述室内的多个参考点一一对应，所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置，每个回声指纹库中的各回声特征向量是所述待定位设备处于对应的参考点上时根据播放的空间探测声音信号和录音获取的所述空间探测声音信号的回声信号而获取并发送给定位服务器的；发送器163，用于向所述待定位设备发送包括所述当前位置的定位结果。

其中，处理器162具体用于将所述待匹配回声特征向量与所述目标回声指纹库中各回声特征向量进行相似性计算，并将结果最相近的回声特征向量作为与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量。

本实施例提供的定位服务器，可用于执行上述方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图17为本发明的又一种待定位设备的设备结构示意图，如图17所示，本实施例的待定位设备包括：发送器171、接收器172和处理器173。其中，发送器171，用于播放空间探测声音信号；接收器172，用于在发送器171播放空间探测声音信号的同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号；处理器173，确定所述待定位设备的姿态标识，所述姿态标识用于标识所述待定位设备当前的设备姿态；所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；所述发送器171，还用于向定位服务器发送定位请求，所述定位请求中包括所述空间探测声音信号、所述回声信号和所述姿态标识，以供所述定位服务器根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量后，根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置；所述接收器172，还用于接收所述定位服务器返回的包括所述当前位置的定位结果。其中，所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置。

本实施例提供的定位服务器，可用于执行上述方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图18为本发明的另一种定位服务器的设备结构示意图，如图18所示，本实施例的定位服务器包括：接收器181、处理器182和发送器183。其中，接收器181，用于接收处于室内的待定位设备发送的定位请求，所述定位请求中包括空间探测声音信号、回声信号和姿态标识；其中，所述回声信号是由所述待定位设备播放所述空间探测声音信号的同时进行录音而获得的所述空间探测声音信号的回声信号，所述姿态标识是由所述待定位设备确定的，所述姿态标识用于表示所述待定位设备当前的设备姿态；所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；处理器182，用于根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量，并根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，并在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的锚节点作为所述待定位设备的当前位置；其中，所述定位服务器中存储有多个回声指纹库，各回声指纹库与所述姿态标识一一对应；各回声指纹库中均包括多个回声特征向量，每个回声指纹库中的各回声特征向量与所述室内的多个参考点一一对应；所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置，每个回声指纹库中的各回声特征向量是所述待定位设备处于对应的参考点上时将此处播放的空间探测声音信号和录音获取的所述空间探测声音信号的回声信号发送给所述定位服务器，由所述定位服务器获取到的；发送器，用于向所述待定位设备发送包括所述当前位置的定位结果。

其中，所述处理器182，具体用于将所述回声信号中的回声序列Seq_rx与所述空间探测声音信号中的发送序列Seq_tx进行相关运算取绝对值获得互相度，len_tx为Seq_tx的长度；在所述互相关序列R中截取出从I_start开始的有效回声部分的互相关序列R'，其中， $R^{\′}=(R_0^{\′},R_1^{\′},...,R_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}-I_{\mathrm{start}}}^{\′})=\left(R_{I_{\mathrm{start}}+1,...,}{R}_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}}\right),$ I_start为R取最大值的索引；根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，其中echoE_i为第i各距离区间的回声平均能量，i=1,2,...,M。

所述根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，具体为：对于距离区间D_i=(d_i,d_i+1)，根据公式获得d_i位置索引，根据公式获得d_i+1位置索引；其中，f_s为采样频率，f_sound为声音在空气中的传播速度；距离区间D_i=(d_i,d_i+1)的回声平均能量为分别计算i=1,2,...,M时对应的距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)。

其中，所述在目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，具体为：将所述待匹配回声特征向量与所述目标回声指纹库中各回声特征向量进行相似性计算，并将结果最相近的回声特征向量作为与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量。

本实施例提供的定位服务器，可用于执行上述方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图19为本发明室内定位***实施例一的结构示意图，如图19所示，所述室内定位***包括待定位设备191和定位服务器192。

其中，待定位设备191可以采用图10的装置实施例的结构，其对应地，可以执行其方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

定位服务器192可以采用图11的装置实施例的结构，其对应地，可以执行其方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图20为本发明室内定位***实施例二的结构示意图，如图20所示，所述室内定位***包括待定位设备201和定位服务器202。

其中，待定位设备201可以采用图12的装置实施例的结构，其对应地，可以执行其方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

定位服务器202可以采用图13的装置实施例的结构，其对应地，可以执行其方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (34)

1.一种室内定位方法，其特征在于，包括：

处于室内的待定位设备播放空间探测声音信号，并同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号；

所述待定位设备根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量，根据用于表示所述待定位设备当前的设备姿态的姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，并在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置；

其中，所述待定位设备中存储有多个回声指纹库，各回声指纹库与用于表示所述待定位设备的设备姿态的姿态标识一一对应，所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；各回声指纹库中均包括多个回声特征向量，每个回声指纹库中的各回声特征向量与所述室内的多个参考点一一对应；所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置，每个回声指纹库中的各回声特征向量是所述待定位设备处于对应的参考点上时根据播放的空间探测声音信号和录音获得的所述空间探测声音信号的回声信号而获取到的。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待定位设备根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量包括：

所述待定位设备将所述回声信号中的回声序列Seq_rx与所述空间探测声音信号中的发送序列Seq_tx进行相关运算取绝对值获得互相关序列其中的每一项为两个序列的移位相乘的和的绝对值，具体公式为 $R_k=|\underset{t=1}{\overset{\mathrm{Len}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Seq}}_{\mathrm{tx}}\left(t\right)\·{\mathrm{Seq}}_{\mathrm{rx}}(t-k)|,\mathrm{len}={\mathrm{len}}_{\mathrm{rx}}+{\mathrm{len}}_{\mathrm{tx}};$ len_rx为Seq_rx的长度，len_tx为Seq_tx的长度；

在所述互相关序列R中截取出从I_start开始的有效回声部分的互相关序列R'，其中， $R^{\′}=(R_0^{\′},R_1^{\′},...,R_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}-I_{\mathrm{start}}}^{\′})=\left(R_{I_{\mathrm{start}}+1,...,}{R}_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}}\right),$ I_start为R取最大值的索引；

根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，其中echoE_i为第i个距离区间的回声平均能量，i=1,2,...,M。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，包括：

对于距离区间D_i=(d_i,d_i+1)，根据公式获得d_i位置索引，根据公式获得d_i+1位置索引；其中，f_s为采样频率，f_sound为声音在空气中的传播速度；距离区间D_i=(d_i,d_i+1)的回声平均能量为 ${\mathrm{echoE}}_i=\underset{l=I_{d_i}}{\overset{I_{d_{i+1}}}{\mathrm{\Σ}}}{R}_l^{\′}/(I_{d_{i+1}}-I_{d_i}+1);$

分别计算i=1,2,...,M时对应的距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)。

4.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号包括：

进行录音，直到播放结束后至少延迟Δt的时间；其中，Δt>t_A，t_A=d_max·2f_sound，d_max为所述空间探测声音信号可以返回回声信号的传播最远距离，f_sound为声音在空气中的传播速度。

5.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，包括：

将所述待匹配回声特征向量与所述目标回声指纹库中各回声特征向量进行相似性计算，并将结果最相近的回声特征向量作为与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量。

6.一种室内定位方法，其特征在于，包括：

处于室内的待定位设备播放空间探测声音信号，并同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号；根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量，并确定所述待定位设备的姿态标识，所述姿态标识用于表示所述待定位设备当前的设备姿态，其中所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；

所述待定位设备向定位服务器发送定位请求，所述定位请求中包括所述待匹配回声特征向量和所述姿态标识，以供所述定位服务器根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置；

接收所述定位服务器返回的包括所述当前位置的定位结果；

其中，所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量包括：

所述待定位设备将所述回声信号中的回声序列Seq_rx与所述空间探测声音信号中的发送序列Seq_tx进行相关运算取绝对值获得互相关序列其中的每一项为两个序列的移位相乘的和的绝对值，具体公式为 $R_k=|\underset{t=1}{\overset{\mathrm{Len}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Seq}}_{\mathrm{tx}}\left(t\right)\·{\mathrm{Seq}}_{\mathrm{rx}}(t-k)|,\mathrm{len}={\mathrm{len}}_{\mathrm{rx}}+{\mathrm{len}}_{\mathrm{tx}};$ len_rx为Seq_rx的长度，len_tx为Seq_tx的长度；

在所述互相关序列R中截取出从I_start开始的有效回声部分的互相关序列R'，其中， $R^{\′}=(R_0^{\′},R_1^{\′},...,R_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}-I_{\mathrm{start}}}^{\′})=\left(R_{I_{\mathrm{start}}+1,...,}{R}_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}}\right),$ I_start为R取最大值的索引；

根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，其中echoE_i为第i各距离区间的回声平均能量，i=1,2,...,M。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，包括：

对于距离区间D_i=(d_i,d_i+1)，根据公式获得d_i位置索引，根据公式获得d_i+1位置索引；其中，f_s为采样频率，f_sound为声音在空气中的传播速度；距离区间D_i=(d_i,d_i+1)的回声平均能量为 ${\mathrm{echoE}}_i=\underset{l=I_{d_i}}{\overset{I_{d_{i+1}}}{\mathrm{\Σ}}}{R}_l^{\′}/(I_{d_{i+1}}-I_{d_i}+1);$

分别计算i=1,2,...,M时对应的距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)。

9.根据权利要求6至8任一所述的方法，其特征在于，所述进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号包括：

进行录音，直到播放结束后至少延迟Δt的时间；其中，Δt>t_A，t_A=d_max·2f_sound，d_max为所述空间探测声音信号可以返回回声信号的传播最远距离，f_sound为声音在空气中的传播速度。

10.一种室内定位方法，其特征在于，包括：

定位服务器接收处于室内的待定位设备发送的定位请求，所述定位请求中包括待匹配回声特征向量和姿态标识；其中，所述待匹配回声特征向量是由所述待定位设备播放空间探测声音信号，并同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号后，根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取的；所述姿态标识是由所述待定位设备确定的，所述姿态标识用于表示所述待定位设备当前的设备姿态；所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；

所述定位服务器根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置；其中，所述定位服务器中存储有多个回声指纹库，各回声指纹库与所述姿态标识一一对应，各回声指纹库中包括多个回声特征向量，每个回声指纹库中的各回声特征向量与所述室内的多个参考点一一对应，所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置，每个回声指纹库中的各回声特征向量是所述待定位设备处于对应的参考点上时根据播放的空间探测声音信号和录音获取的所述空间探测声音信号的回声信号而获取并发送给所述定位服务器的；

所述定位服务器向所述待定位设备发送包括所述当前位置的定位结果。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，包括：

将所述待匹配回声特征向量与所述目标回声指纹库中各回声特征向量进行相似性计算，并将结果最相近的回声特征向量作为与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量。

12.一种室内定位方法，其特征在于，包括：

处于室内的待定位设备播放空间探测声音信号，同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号；并确定所述待定位设备的姿态标识，所述姿态标识用于表示所述待定位设备当前的设备姿态；所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；

所述待定位设备向定位服务器发送定位请求，所述定位请求中包括所述空间探测声音信号、所述回声信号和所述姿态标识，以供所述定位服务器根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量后，根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置；其中，所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置；

接收所述定位服务器返回的包括所述当前位置的定位结果。

13.一种室内定位方法，其特征在于，包括：

定位服务器接收处于室内的待定位设备发送的定位请求，所述定位请求中包括空间探测声音信号、回声信号和姿态标识；其中，所述回声信号是由所述待定位设备播放所述空间探测声音信号的同时进行录音而获得的所述空间探测声音信号的回声信号，所述姿态标识是由所述待定位设备确定的，所述姿态标识用于表示所述待定位设备当前的设备姿态，所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；

所述定位服务器根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量，并根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，并在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置；其中，所述定位服务器中存储有多个回声指纹库，各回声指纹库与所述姿态标识一一对应；各回声指纹库中均包括多个回声特征向量，每个回声指纹库中的各回声特征向量与所述室内的多个参考点一一对应；所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置，每个回声指纹库中的各回声特征向量是所述待定位设备处于对应的参考点上时将在此处播放的空间探测声音信号和录音获取的所述空间探测声音信号的回声信号发送给所述定位服务器，由所述定位服务器获取到的；

所述定位服务器向所述待定位设备发送包括所述当前位置的定位结果。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量包括：

所述定位服务器将所述回声信号中的回声序列Seq_rx与所述空间探测声音信号中的发送序列Seq_tx进行相关运算取绝对值获得互相关序列其中的每一项为两个序列的移位相乘的和的绝对值，具体公式为 $R_k=|\underset{t=1}{\overset{\mathrm{Len}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Seq}}_{\mathrm{tx}}\left(t\right)\·{\mathrm{Seq}}_{\mathrm{rx}}(t-k)|,\mathrm{len}={\mathrm{len}}_{\mathrm{rx}}+{\mathrm{len}}_{\mathrm{tx}};$ len_rx为Seq_rx的长度，len_tx为Seq_tx的长度；

在所述互相关序列R中截取出从I_start开始的有效回声部分的互相关序列R'，其中， $R^{\′}=(R_0^{\′},R_1^{\′},...,R_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}-I_{\mathrm{start}}}^{\′})=\left(R_{I_{\mathrm{start}}+1,...,}{R}_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}}\right),$ I_start为R取最大值的索引；

根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，其中echoEi为第i各距离区间的回声平均能量，i=1,2,...,M。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，包括：

对于距离区间D_i=(d_i,d_i+1)，根据公式获得d_i位置索引，根据公式获得d_i+1位置索引；其中，f_s为采样频率，f_sound为声音在空气中的传播速度；距离区间D_i=(d_i,d_i+1)的回声平均能量为 ${\mathrm{echoE}}_i=\underset{l=I_{d_i}}{\overset{I_{d_{i+1}}}{\mathrm{\Σ}}}{R}_l^{\′}/(I_{d_{i+1}}-I_{d_i}+1);$

分别计算i=1,2,...,M时对应的距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)。

16.根据权利要求13至15任一所述的方法，其特征在于，所述在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，包括：

将所述待匹配回声特征向量与所述目标回声指纹库中各回声特征向量进行相似性计算，并将结果最相近的回声特征向量作为与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量。

17.一种待定位设备，其特征在于，包括：

回声采集模块，用于处于室内的待定位设备播放空间探测声音信号，并同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号；

定位模块，用于根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量，根据用于表示所述待定位设备当前的设备姿态的姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，并在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置；

其中，所述待定位设备中存储有多个回声指纹库，各回声指纹库与用于表示所述待定位设备的设备姿态的姿态标识一一对应，所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；各回声指纹库中均包括多个回声特征向量，每个回声指纹库中的各回声特征向量与所述室内的多个参考点一一对应；所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置，每个回声指纹库中的各回声特征向量是所述待定位设备处于对应的参考点上时根据播放的空间探测声音信号和录音获得的所述空间探测声音信号的回声信号而获取到的。

18.根据权利要求17所述的待定位设备，其特征在于，所述待定位设备根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量包括：

所述待定位设备将所述回声信号中的回声序列Seqrx与所述空间探测声音信号中的发送序列Seq_tx进行相关运算取绝对值获得互相关序列其中的每一项为两个序列的移位相乘的和的绝对值，具体公式为 $R_k=|\underset{t=1}{\overset{\mathrm{Len}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Seq}}_{\mathrm{tx}}\left(t\right)\·{\mathrm{Seq}}_{\mathrm{rx}}(t-k)|,\mathrm{len}={\mathrm{len}}_{\mathrm{rx}}+{\mathrm{len}}_{\mathrm{tx}};$ len_rx为Seq_rx的长度，len_tx为Seq_tx的长度；

在所述互相关序列R中截取出从I_start开始的有效回声部分的互相关序列R'，其中， $R^{\′}=(R_0^{\′},R_1^{\′},...,R_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}-I_{\mathrm{start}}}^{\′})=\left(R_{I_{\mathrm{start}}+1,...,}{R}_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}}\right),$ I_start为R取最大值的索引；

根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，其中echoE_i为第i个距离区间的回声平均能量，i=1,2,...,M。

19.根据权利要求18所述的待定位设备，其特征在于，所述根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，包括：

对于距离区间D_i=(d_i,d_i+1)，根据公式获得d_i位置索引，根据公式获得d_i+1位置索引；其中，f_s为采样频率，f_sound为声音在空气中的传播速度；距离区间D_i=(d_i,d_i+1)的回声平均能量为 ${\mathrm{echoE}}_i=\underset{l=I_{d_i}}{\overset{I_{d_{i+1}}}{\mathrm{\Σ}}}{R}_l^{\′}/(I_{d_{i+1}}-I_{d_i}+1);$

分别计算i=1,2,...,M时对应的距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)。

20.根据权利要求17至19任一所述的待定位设备，其特征在于，所述进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号包括：

进行录音，直到播放结束后至少延迟Δt的时间；其中，Δt>t_A，t_A=d_max·2f_sound，d_max为所述空间探测声音信号可以返回回声信号的传播最远距离，f_sound为声音在空气中的传播速度。

21.根据权利要求17至19任一所述的待定位设备，其特征在于，所述在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，包括：

将所述待匹配回声特征向量与所述目标回声指纹库中各回声特征向量进行相似性计算，并将结果最相近的回声特征向量作为与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量。

22.一种待定位设备，其特征在于，包括：

获取模块，用于处于室内的待定位设备播放空间探测声音信号，并同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号；根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量，并确定所述待定位设备的姿态标识，所述姿态标识用于表示所述待定位设备当前的设备姿态；其中，所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；

发送模块，用于向定位服务器发送定位请求，所述定位请求中包括所述待匹配回声特征向量和所述姿态标识，以供所述定位服务器根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置；

接收模块，用于接收所述定位服务器返回的包括所述当前位置的定位结果；

其中，所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置。

23.根据权利要求22所述的待定位设备，其特征在于，所述根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量包括：

所述待定位设备将所述回声信号中的回声序列Seq_rx与所述空间探测声音信号中的发送序列Seq_tx进行相关运算取绝对值获得互相关序列其中的每一项为两个序列的移位相乘的和的绝对值，具体公式为 $R_k=|\underset{t=1}{\overset{\mathrm{Len}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Seq}}_{\mathrm{tx}}\left(t\right)\·{\mathrm{Seq}}_{\mathrm{rx}}(t-k)|,\mathrm{len}={\mathrm{len}}_{\mathrm{rx}}+{\mathrm{len}}_{\mathrm{tx}};$ len_rx为Seq_rx的长度，len_tx为Seq_tx的长度；

在所述互相关序列R中截取出从I_start开始的有效回声部分的互相关序列R'，其中， $R^{\′}=(R_0^{\′},R_1^{\′},...,R_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}-I_{\mathrm{start}}}^{\′})=\left(R_{I_{\mathrm{start}}+1,...,}{R}_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}}\right),$ I_start为R取最大值的索引；

根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，其中echoE_i为第i各距离区间的回声平均能量，i=1,2,...,M。

24.根据权利要求23所述的待定位设备，其特征在于，所述根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，包括：

对于距离区间D_i=(d_i,d_i+1)，根据公式获得d_i位置索引，根据公式获得d_i+1位置索引；其中，f_s为采样频率，f_sound为声音在空气中的传播速度；距离区间D_i=(d_i,d_i+1)的回声平均能量为 ${\mathrm{echoE}}_i=\underset{l=I_{d_i}}{\overset{I_{d_{i+1}}}{\mathrm{\Σ}}}{R}_l^{\′}/(I_{d_{i+1}}-I_{d_i}+1);$

分别计算i=1,2,...,M时对应的距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)。

25.根据权利要求22至24任一所述的待定位设备，其特征在于，所述进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号包括：

进行录音，直到播放结束后至少延迟Δt的时间；其中，Δt>t_A，t_A=d_max·2f_sound，d_max为所述空间探测声音信号可以返回回声信号的传播最远距离，f_sound为声音在空气中的传播速度。

26.一种定位服务器，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收处于室内的待定位设备发送的定位请求，所述定位请求中包括待匹配回声特征向量和姿态标识；其中，所述待匹配回声特征向量是由所述待定位设备播放空间探测声音信号，并同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号后，根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取的；所述姿态标识是由所述待定位设备确定的，所述姿态标识用于表示所述待定位设备当前的设备姿态；所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；

定位模块，用于根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置；其中，所述定位服务器中存储有多个回声指纹库，各回声指纹库与所述姿态标识一一对应，各回声指纹库中包括多个回声特征向量，每个回声指纹库中的各回声特征向量与所述室内的多个参考点一一对应，所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置，每个回声指纹库中的各回声特征向量是所述待定位设备处于对应的参考点上时根据播放的空间探测声音信号和录音获取的所述空间探测声音信号的回声信号而获取并发送给所述定位服务器的；

发送模块，用于向所述待定位设备发送包括所述当前位置的定位结果。

27.根据权利要求26所述的定位服务器，其特征在于，所述在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，包括：

将所述待匹配回声特征向量与所述目标回声指纹库中各回声特征向量进行相似性计算，并将结果最相近的回声特征向量作为与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量。

28.一种待定位设备，其特征在于，包括：

确定模块，用于处于室内的待定位设备播放空间探测声音信号，同时进行录音获得所述空间探测声音信号的回声信号；并确定所述待定位设备的姿态标识，所述姿态标识用于表示所述待定位设备当前的设备姿态；所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；

发送模块，用于向定位服务器发送定位请求，所述定位请求中包括所述空间探测声音信号、所述回声信号和所述姿态标识，以供所述定位服务器根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量后，根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置；其中，所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置；

接收模块，用于接收所述定位服务器返回的包括所述当前位置的定位结果。

29.一种定位服务器，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收处于室内的待定位设备发送的定位请求，所述定位请求中包括空间探测声音信号、回声信号和姿态标识；其中，所述回声信号是由所述待定位设备播放所述空间探测声音信号的同时进行录音而获得的所述空间探测声音信号的回声信号，所述姿态标识是由所述待定位设备确定的，所述姿态标识用于表示所述待定位设备当前的设备姿态；所述设备姿态由所述待定位设备的方位角、俯仰角和翻滚角三个维度联合表示；

定位模块，用于根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量，并根据所述姿态标识在多个回声指纹库中确定目标回声指纹库，并在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，并将所述回声特征向量所对应的所述室内的参考点作为所述待定位设备的当前位置；其中，所述定位服务器中存储有多个回声指纹库，各回声指纹库与所述姿态标识一一对应；各回声指纹库中均包括多个回声特征向量，每个回声指纹库中的各回声特征向量与所述室内的多个参考点一一对应；所述参考点为预先在所述室内设置的参考位置，每个回声指纹库中的各回声特征向量是所述待定位设备处于对应的参考点上时将在此处播放的空间探测声音信号和录音获取的所述空间探测声音信号的回声信号发送给所述定位服务器，由所述定位服务器获取到的。

发送模块，用于向所述待定位设备发送包括所述当前位置的定位结果。

30.根据权利要求29所述的定位服务器，其特征在于，所述根据所述空间探测声音信号和所述回声信号获取对应的待匹配回声特征向量包括：

所述定位服务器将所述回声信号中的回声序列Seq_rx与所述空间探测声音信号中的发送序列Seq_tx进行相关运算取绝对值获得互相关序列其中的每一项为两个序列的移位相乘的和的绝对值，具体公式为 $R_k=|\underset{t=1}{\overset{\mathrm{Len}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Seq}}_{\mathrm{tx}}\left(t\right)\·{\mathrm{Seq}}_{\mathrm{rx}}(t-k)|,\mathrm{len}={\mathrm{len}}_{\mathrm{rx}}+{\mathrm{len}}_{\mathrm{tx}};$ len_rx为Seq_rx的长度，len_tx为Seq_tx的长度；

在所述互相关序列R中截取出从I_start开始的有效回声部分的互相关序列R'，其中， $R^{\′}=(R_0^{\′},R_1^{\′},...,R_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}-I_{\mathrm{start}}}^{\′})=\left(R_{I_{\mathrm{start}}+1,...,}{R}_{{\mathrm{Len}}_{\mathrm{tx}}+{\mathrm{Len}}_{\mathrm{rx}}}\right),$ I_start为R取最大值的索引；

根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，其中echoE_i为第i各距离区间的回声平均能量，i=1,2,...,M。

31.根据权利要求30所述的定位服务器，其特征在于，所述根据所述互相关序列R'，分别计算M个距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)，包括：

对于距离区间D_i=(d_i,d_i+1)，根据公式获得d_i位置索引，根据公式获得d_i+1位置索引；其中，f_s为采样频率，f_sound为声音在空气中的传播速度；距离区间D_i=(d_i,d_i+1)的回声平均能量为 ${\mathrm{echoE}}_i=\underset{l=I_{d_i}}{\overset{I_{d_{i+1}}}{\mathrm{\Σ}}}{R}_l^{\′}/(I_{d_{i+1}}-I_{d_i}+1);$

分别计算i=1,2,...,M时对应的距离区间的回声平均能量，获得回声特征向量EV=(echoE₁,echoE₂,...,echoE_M)。

32.根据权利要求29至31任一所述的定位服务器，其特征在于，所述在所述目标回声指纹库中确定与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量，包括：

将所述待匹配回声特征向量与所述目标回声指纹库中各回声特征向量进行相似性计算，并将结果最相近的回声特征向量作为与所述待匹配回声特征向量相匹配的回声特征向量。

33.一种室内定位***，其特征在于，包括：

如权利要求22至25任一项所述的待定位设备，和如权利要求26或27所述的定位服务器。

34.一种室内定位***，其特征在于，包括：

如权利要求28所述的待定位设备，和如权利要求29至32任一项所述的定位服务器。