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第14期“互联”学术沙龙——“利用音频到达时间差对空间中发声物体的定位系统”[图]
( 发布日期:2019-06-26 阅读:次)

2018年6月20日(周四)下午,诸葛斌教授在信电楼416开始了新一期的学术沙龙讲座。诸葛老师先向同学们做了简单的自我介绍,然后就开始了本期的讲座内容。
      本期学术沙龙讲座的内容主要分为三个方面:1.当前室内定位在智慧物联网环境中的应用。2.简单介绍了室内定位知识,以及应用到的技术。3.简单展示了一下室内定位系统
      首先,诸葛老师就室内定位的理论方面为大家展开讲解,介绍了一下室内定位的背景技术,移动通信的蓬勃发展深刻地变革了现代人的生活习惯。日新月异的智能设备改变了人们的日常出行方案,维系社会纽带的途径以及紧急情况下的应对方案。由于计算机硬件和软件技术的发展,搭载有多核处理器和千兆字节存储器的智能设备可以迅速地完成若干年前桌面计算设备所难以完成的任务。不同于桌面设备,小型化的智能设备可以被用户随身携带,也可以被部署在室内场景的任意位置,使得用户可以在任何时间,任何地点进行信息的访问和处理。与此同时,最新的智能设备上(例如,智能手机,智能手表,智能眼镜等)上集成了大量的高精度传感器:智能设备可以自行计算出当前朝向,运动加速度,环境光强度等数据,还可以录制音频和视频来感知周围环境的变化。这使得智能设备有机会从一个计算终端进化为一个拓展人类感知世界的窗口。更为可观的是,这些功能强大的智能设备可以被连接到互联网上,分享所感知到的周围环境数据,进而大大拓展了单个个体有限的感知范围。

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     其次,诸葛老师简单介绍了室内定位知识,以及应用到的技术。 随着物联网(IoT, Internet of Thing)的蓬勃发展,许多室内环境中常见的普通设备也开始逐渐智能化,进而为感知用户行为提供了绝佳的机会。设备感知周围环境的目的是为人类提供更精准的服务,其中准确地获取用户在环境中的位置是众多服务的基础。随着现代社会的不断发展,城镇化进程加快,大型建筑日益增多,人们80%〜90%以上的时间处于室内环境中。在全球范围内有超过10亿的空巢老人和学龄儿童,每年地震、火灾、矿难等各类自然灾害百万起,餐饮、购物和地铁交通成为人们生活中重要的组成部分。这些变化使得用户对室内位置服务的需求迅速增加。研究报告显示,室内定位服务产业有望在2020年成为一个50亿美元产值的新兴产业。当前,全球定位系统(GPS) 在室外环境中已经可以达到很高精度,但是在室内环境中,由于信号受到建筑物的严重遮挡,导致其表现不佳。目前的主流定位系统是基于WiFi信号的室内定位系统,具有易用性高,设备兼容性强的特点。但是,WiFi信号易受到来自环境变化导致的严重多径(multi-path)效应,同时信源数目的不足会严重影响其精度和覆盖范围。基于其他信源的定位方案,例如基于蓝牙,基于调频信号以及基于射频标签信号的定位方案能够达到米级甚至是亚米级的方案,但是这些方案都有其部署局限性和应用场景上的较大限制。在基于射频信号的解决方案会受到环境变化的严重干扰,且其非视距的感知性质带来了用户隐私上的隐患。其他的解决方案,例如基于惯性传感器的方案的感知精度较低,感知范围较小。基于已有方案的不足,以及激增的产业需求,本文提出基于发声物体的近距离定位技术,它具有精度高而且成本低的特点,而且与智能终端完全兼容,具有良好的发展潜力。
       
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      最后,研二的韩祎学长为我们展示了利用音频到达时间差对空间中发声物体的定位系统的运行过程。


供稿人:邵瑜
摄影人:邵瑜


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