一种基于UWB实现无线多声道家庭剧院的方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于UWB实现无线多声道家庭剧院的方法及系统，其中，方法包括步骤：所述无线多声道家庭剧院包括显示设备和音箱设备，在所述显示设备和音箱设备上均安装UWB芯片；制作UWB标签，并将所述UWB标签的放置位置模拟人的观看位置；根据所述UWB标签的放置位置在所述显示设备上显示音箱设备的指定摆放位置；将所述音箱设备对应摆放至所述显示设备上显示的音箱设备的指定摆放位置，实现无线多声道家庭剧院。本发明在所述显示设备和音箱设备上均安装UWB芯片，使得显示设备可以知道每个音箱的确切位置，并且可以根据UWB得到的位置信息来引导用户将音箱摆放至最优音效的指定位置，以使无线多声道家庭剧院达到最佳音效效果。

说明书

技术领域

本发明涉及UWB应用技术领域，尤其涉及一种基于UWB实现无线多声道家庭剧院的方法及系统。

背景技术

市面上有各式各样的无线通讯技术，例如蓝牙、wifi、zigbee、UWB(超宽带)等，其各有各的优缺点。其中，UWB目前主要应用在工业用的室内定位以及导航。自从苹果在其手机内整合进UWB后，一些利用UWB的特性包括大宽带、低延迟制得的民用机器开始被挖掘，例如防丢器、智能家具、AR/VR资料传输等等。

然而，UWB在音频市场上的应用却经常被大家忽视，尤其是如何将UWB用于无线家庭剧院的部署，以达到最佳音效的效果，现有技术未有提及。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于UWB实现无线多声道家庭剧院的方法及系统，旨在解决现有无线家庭剧院的音箱设备部署不当，导致音效较差的问题。

本发明的技术方案如下：

一种基于UWB实现无线多声道家庭剧院的方法，其中，包括步骤：

所述无线多声道家庭剧院包括显示设备和音箱设备，在所述显示设备和音箱设备上均安装UWB芯片；

制作UWB标签，并将所述UWB标签的放置位置模拟人的观看位置；

根据所述UWB标签的放置位置在所述显示设备上显示音箱设备的指定摆放位置；

将所述音箱设备对应摆放至所述显示设备上显示的音箱设备的指定摆放位置，实现无线多声道家庭剧院。

所述基于UWB实现无线多声道家庭剧院的方法，其中，根据所述UWB标签的放置位置在所述显示设备上显示音箱设备的指定摆放位置的步骤包括：

预先建立观看位置与音箱设备的指定摆放位置相对应的标准对应映射表，并将所述标准对应映射表存储至所述显示设备中；

所述显示设备获取所述UWB标签的当前放置位置并作为当前观看位置；

所述显示设备根据所述UWB标签的当前放置位置以及所述标准对应映射表找到并显示音箱设备的指定摆放位置。

所述基于UWB实现无线多声道家庭剧院的方法，其中，将所述音箱设备对应摆放至所述显示设备上显示的音箱设备的指定摆放位置，其包括步骤：

若当前音箱设备无法摆放到音箱设备的指定摆放位置，则向所述显示设备发送当前音箱设备无法移动的指令；

所述显示设备根据所述指令自动修改与当前音箱设备对应的另一个音箱设备的更新摆放位置；

将另一个音箱设备摆放至更新摆放位置，实现无线多声道家庭剧院。

所述基于UWB实现无线多声道家庭剧院的方法，其中，将所述音箱设备对应摆放至所述显示设备上显示的音箱设备的指定摆放位置，之后还包括步骤：

根据音箱设备的指定摆放位置来设定音效参数。

所述基于UWB实现无线多声道家庭剧院的方法，其中，所述音箱设备为杜比音效5.1设备或杜比音效7.1设备。

所述基于UWB实现无线多声道家庭剧院的方法，其中，所述杜比音效5.1设备包括左前置音箱、右前置音箱、中置音箱、左环绕音箱、右环绕音箱以及低音炮。

所述基于UWB实现无线多声道家庭剧院的方法，其中，所述杜比音效7.1设备包括左前置音箱、右前置音箱、中置音箱、左环绕音箱、右环绕音箱、左后置音箱以及右后置音箱。

所述基于UWB实现无线多声道家庭剧院的方法，其中，所述显示设备为平板电视。

所述基于UWB实现无线多声道家庭剧院的方法，其中，所述显示设备包括投影机和投影幕。

一种基于UWB实现无线多声道家庭剧院的系统，其中，包括显示设备、音箱设备以及UWB标签，在所述显示设备和音箱设备上均安装有UWB芯片；所述UWB标签用于模拟人的观看位置；所述显示设备用于显示音箱设备的指定摆放位置。

有益效果：本发明在所述显示设备和音箱设备上均安装UWB芯片，利用UWB的低延迟和AOA(到达角)特性，使得显示设备可以知道每个音箱设备的确切位置，而传输该音箱设备所需音频，并且可以根据UWB得到的位置信息来引导用户将音箱设备摆放至最优音效的指定位置，以使无线多声道家庭剧院达到最佳音效效果。

附图说明

图1为本发明一种基于UWB实现无线多声道家庭剧院的方法较佳实施例的流程图。

图2为当音箱设备为杜比音效5.1设备时，显示设备与音响设备的第一摆放示意图。

图3为当音箱设备为杜比音效7.1设备时，显示设备与音响设备的摆放示意图。

图4为当音箱设备为杜比音效5.1设备时，显示设备与音响设备的第二摆放示意图。

具体实施方式

本发明提供一种基于UWB实现无线多声道家庭剧院的方法及系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

无线家庭剧院首先第一所需要考虑的问题必须是低延迟，例如蓝牙或者Wifi这些无线传输技术，由于其延迟较大，会导致看电影的时候可能会有音画不同步的问题。针对无线家庭剧院，音箱设备的摆放位置对音效的影响相当的大，但是一般的用户不知道该怎么摆放。

基于此，本发明提供一种基于UWB实现无线多声道家庭剧院的方法，如图1所示，其包括步骤：

S10、所述无线多声道家庭剧院包括显示设备和音箱设备，在所述显示设备和音箱设备上均安装UWB芯片；

S20、制作UWB标签，并将所述UWB标签的放置位置模拟人的观看位置；

S30、根据所述UWB标签的放置位置在所述显示设备上显示音箱设备的指定摆放位置；

S40、将所述音箱设备对应摆放至所述显示设备上显示的音箱设备的指定摆放位置，实现无线多声道家庭剧院。

在本实施例中，超带宽(UltraWideband，UWB)是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，UWB能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率。与蓝牙和WLAN等带宽相对较窄的传统无线系统不同，UWB能在宽频上发送一系列非常窄的低功率脉冲。较宽的频谱、较低的功率、脉冲化数据，意味着UWB引起的干扰小于传统的窄带无线解决方案，并能够在室内无线环境中提供与有线相媲美的性能。UWB具有以下特点:

高速数据传输:民用商品中，一般要求UWB信号的传输范围为10m以内，再根据经过修改的信道容量公式，其传输速率可达500Mbit/s，是实现个人通信和无线局域网的一种理想调制技术。UWB以非常宽的频率带宽来换取高速的数据传输，并且不单独占用已经拥挤不堪的频率资源，而是共享其他无线技术使用的频带。

定位精确:冲激脉冲具有很高的定位精度，采用超宽带无线电通信，很容易将定位与通信合一，而常规无线电难以做到这一点。超宽带无线电具有极强的穿透能力，可在室内和地下进行精确定位，而GPS定位系统只能工作在GPS定位卫星的可视范围之内；与GPS提供绝对地理位置不同，超短脉冲定位器可以给出相对位置，其定位精度可达厘米级，此外，超宽带无线电定位器更为便宜。

本实施例正是利用UWB的高速数据传输性能以及定位精确的性能，即UWB具有低延迟和AOA(到达角)特性，通过在所述显示设备和音箱设备上均安装UWB芯片，使得显示设备可以知道每个音箱设备的确切位置，而传输该音箱设备所需音频，并且可以根据UWB得到的位置信息来引导用户将音箱设备摆放至最优音效的指定位置，以使无线多声道家庭剧院达到最佳音效效果。

在一些实施方式中，根据所述UWB标签的放置位置在所述显示设备上显示音箱设备的指定摆放位置的步骤包括：

预先建立观看位置与音箱设备的指定摆放位置相对应的标准对应映射表，并将所述标准对应映射表存储至所述显示设备中；

所述显示设备获取所述UWB标签的当前放置位置并作为当前观看位置；

所述显示设备根据所述UWB标签的当前放置位置以及所述标准对应映射表找到并显示音箱设备的指定摆放位置。

在本实施例中，所述音箱设备为杜比音效5.1设备或杜比音效7.1设备，但不限于此。杜比音效是把四声道立体声在录制时通过特定的编码手段合成为两声道，即将原来的左声道(L)、右声道(R)、中置声道(C)、环绕声道(S)的4个信号，经编码后合成为LT、RT复合双声道信号，重放时通过解码器将已编码的双声道复合信号LT和RT还原为编码的左、右、中、环绕四个互不干犹的独立信号，经放大后分别输入左音箱、右音箱、中置音箱和环绕音箱。杜比定向逻辑环绕声为了放音对称起见，环绕音箱采用了左环绕和右环绕音箱，分别从放大器输出，所以商业上把杜比定向逻辑环绕声的输出称为五声道。但因左、右环绕声音箱接在一个声道上，输出的是相同的环绕声道信息，故实质上仍旧是四声道。商业上也有六声道和七声道的杜比定向逻辑AV放大器。所谓六声道是将中央声道用两个放大线路输出，分别接在左中置音箱和右中置音箱上。但左、右中置音箱接在一个中置声道上，故实质上也是四声道。七声道则是将环绕声声道分成四个通道输出，即左后置环绕声、右后置环绕声，并分别采用四个环绕音箱，这就成了七声道输出。但是七声道输出的四个环绕音箱都接在一个环绕声道上，也只能算四声道输出。因此带杜比定向逻辑解码器的AV放大器不管是五声道输出、六声道输出或七声道输出，实质上都是四声道。杜比定向逻辑环绕声的左、中、右三个声道的频率范围能达到20-20000Hz，即可满足全音域的要求，但环绕声声道的频率范围比较窄，只有100-7000Hz。

在本实施例中，所述杜比音效5.1设备包括左前置音箱、右前置音箱、中置音箱、左环绕音箱、右环绕音箱以及低音炮。所述杜比音效7.1设备包括左前置音箱、右前置音箱、中置音箱、左环绕音箱、右环绕音箱、左后置音箱以及右后置音箱。

以杜比音效5.1设备为例，在显示设备安装好后，所述杜比音效5.1设备中的各个音箱设备的指定安装位置是随着人的观看位置而改变的，也就是说，认得观看位置与所述各个音箱设备的指定安装位置是建立有标准对应映射表的，所述标准对应映射表保存在显示设备中。本实施例制作有一个UWB标签，以所述UWB标签的放置位置来模拟人的观看位置，因为音箱设备的摆放最佳位置是根据人的观看位置来的，因此UWB标签的位置就是所谓的黄金位置。当所述UWB标签放置好以后，所述显示设备能够获取所述UWB标签的当前放置位置并作为当前观看位置；所述显示设备根据所述UWB标签的当前放置位置以及所述标准对应映射表找到并显示音箱设备的指定摆放位置。如图2所示，所述显示设备能够获取到每个音箱的当前位置以及UWB标签的当前位置并显示出来，同时根据所述UWB标签的当前放置位置，还显示出每个音箱的指定安装位置，如图2中的圆圈所示，用户可根据所述显示设备中显示的每个音箱的指定安装位置对每个音箱进行移动安装，从而获得最佳的音效。

如图3所示，图3是杜比音效7.1设备的安装示意图，同样的，所述显示设备能够获取到每个音箱的当前位置以及UWB标签的当前位置并显示出来，同时根据所述UWB标签的当前放置位置，还显示出每个音箱的指定安装位置，用户可根据所述显示设备中显示的每个音箱的指定安装位置对每个音箱进行移动安装，从而获得最佳的音效。

在一些实施方式中，所述UWB定位包括TOA(到达时间)定位，TDOA(到达时间差)定位以及AOA(到达角)定位等多种算法。其中，TOA(到达时间)定位是测量一个UWB定位终端和多个UWB定位基站之间的光传播时间，其至少需要三个定位基站才能使用三边法精确定位终端的位置，定位基站和定位终端之间也必须保持直线和可视。TDOA是基于到达时间差定位，系统中需要有精确时间同步功能。时间同步有两种，一种是通过有线做时间同步，有线时间同步可以控制在0.1ns以内，同步精度非常高，但由于采用有线，所有设备要么采用中心网络的方式，要么采用级联的方式，但增加了网络维护的复杂度，也增加了施工的复杂度，成本升高。并且，系统中还有一个专用的有线时间同步器，价格昂贵；另一种是通过无线做时间同步，采用无线同步一般可以达到0.25ns，精度稍逊于有线时间同步，但其系统相对来说更为简单，定位基站只需要供电，数据回传可以采用WiFi的方式，有效降低了成本。AOA定位一般是基于相位差的方式计算出到达角度，由于AOA涉及到角度分辨率的问题，若单纯AoA定位，若离基站越近，定位精度就越强。本实施例优选采用AOA定位获取所述UWB标签的当前放置位置以及各个音箱的摆放位置。

在一些实施方式中，将所述音箱设备对应摆放至所述显示设备上显示的音箱设备的指定摆放位置，其包括步骤：

若当前音箱无法摆放到音箱设备的指定摆放位置，则向所述显示设备发送当前音箱无法移动的指令；

所述显示设备根据所述指令自动修改与当前音箱对应的另一个音箱的更新摆放位置；

将另一个音箱摆放至更新摆放位置，实现无线多声道家庭剧院。

在本实施例中，如果显示设备中显示的音箱设备的指定摆放位置是无法摆放音箱的，那么用户可向所述显示设备发送当前音箱无法移动的指令，即在显示设备中可以设定某个音箱目前已经无法移动了，那么显示设备会自动修改另一个音箱设摆放的最佳位置。如图4所示，左侧圆圈位置的音箱就是目前使用者可以摆的最接近的指定位置了，透过遥控器或者其他输入方式发送指令给显示设备后，那显示设备会自动自动修改与当前音箱对应的另一个音箱的更新摆放位置并显示出来,如图4中右侧圆圈，此时将图4中右侧圆圈右侧的音箱安装至所述右侧圆圈处，即可实现无线多声道家庭剧院的最佳音效。

在一些实施方式中，当所有音箱设备按照指定摆放位置固定好后，系统会自动根据所述音箱设备摆放的位置，来设定音效参数，调整出此摆放位置的最佳输出声音。

在一些实施方式中，所述显示设备为平板电视，但不限于此。

在一些实施方式中，所述显示设备包括投影机和投影幕，但不限于此。

在一些实施方式中，还提供一种基于UWB实现无线多声道家庭剧院的系统，其中，包括显示设备、音箱设备以及UWB标签，在所述显示设备和音箱设备上均安装有UWB芯片；所述UWB标签用于模拟人的观看位置；所述显示设备用于显示音箱设备的指定摆放位置。

本实施例提供的系统利用UWB的AOA(到达角)技术，得到音箱设备的方向及距离，再透过显示设备显示及交互，引导用户把音箱设备放到最佳的位置；确定摆放位置后，系统就知道哪个音箱是属于哪一个声道，从而分配声道到指定的音箱，也可以透过这些音箱的位置，自动设定到最佳的音效参数，让固定位置的人得到最佳的声音。

在本实施例提供的系统中，超带宽(UltraWideband，UWB)是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，UWB能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率。与蓝牙和WLAN等带宽相对较窄的传统无线系统不同，UWB能在宽频上发送一系列非常窄的低功率脉冲。较宽的频谱、较低的功率、脉冲化数据，意味着UWB引起的干扰小于传统的窄带无线解决方案，并能够在室内无线环境中提供与有线相媲美的性能。UWB具有以下特点:

高速数据传输:民用商品中，一般要求UWB信号的传输范围为10m以内，再根据经过修改的信道容量公式，其传输速率可达500Mbit/s，是实现个人通信和无线局域网的一种理想调制技术。UWB以非常宽的频率带宽来换取高速的数据传输，并且不单独占用已经拥挤不堪的频率资源，而是共享其他无线技术使用的频带。

定位精确:冲激脉冲具有很高的定位精度，采用超宽带无线电通信，很容易将定位与通信合一，而常规无线电难以做到这一点。超宽带无线电具有极强的穿透能力，可在室内和地下进行精确定位，而GPS定位系统只能工作在GPS定位卫星的可视范围之内；与GPS提供绝对地理位置不同，超短脉冲定位器可以给出相对位置，其定位精度可达厘米级，此外，超宽带无线电定位器更为便宜。

本实施例正是利用UWB的高速数据传输性能以及定位精确的性能，即UWB具有低延迟和AOA(到达角)特性，通过在所述显示设备和音箱设备上均安装UWB芯片，使得显示设备可以知道每个音箱设备的确切位置，而传输该音箱设备所需音频，并且可以根据UWB得到的位置信息来引导用户将音箱设备摆放至最优音效的指定位置，以使无线多声道家庭剧院达到最佳音效效果。

在本实施例提供的系统中，所述音箱设备为杜比音效5.1设备或杜比音效7.1设备，但不限于此。杜比音效是把四声道立体声在录制时通过特定的编码手段合成为两声道，即将原来的左声道(L)、右声道(R)、中置声道(C)、环绕声道(S)的4个信号，经编码后合成为LT、RT复合双声道信号，重放时通过解码器将已编码的双声道复合信号LT和RT还原为编码的左、右、中、环绕四个互不干犹的独立信号，经放大后分别输入左音箱、右音箱、中置音箱和环绕音箱。杜比定向逻辑环绕声为了放音对称起见，环绕音箱采用了左环绕和右环绕音箱，分别从放大器输出，所以商业上把杜比定向逻辑环绕声的输出称为五声道。但因左、右环绕声音箱接在一个声道上，输出的是相同的环绕声道信息，故实质上仍旧是四声道。商业上也有六声道和七声道的杜比定向逻辑AV放大器。所谓六声道是将中央声道用两个放大线路输出，分别接在左中置音箱和右中置音箱上。但左、右中置音箱接在一个中置声道上，故实质上也是四声道。七声道则是将环绕声声道分成四个通道输出，即左后置环绕声、右后置环绕声，并分别采用四个环绕音箱，这就成了七声道输出。但是七声道输出的四个环绕音箱都接在一个环绕声道上，也只能算四声道输出。因此带杜比定向逻辑解码器的AV放大器不管是五声道输出、六声道输出或七声道输出，实质上都是四声道。杜比定向逻辑环绕声的左、中、右三个声道的频率范围能达到20-20000Hz，即可满足全音域的要求，但环绕声声道的频率范围比较窄，只有100-7000Hz。

在本实施例中，所述杜比音效5.1设备包括左前置音箱、右前置音箱、中置音箱、左环绕音箱、右环绕音箱以及低音炮。所述杜比音效7.1设备包括左前置音箱、右前置音箱、中置音箱、左环绕音箱、右环绕音箱、左后置音箱以及右后置音箱。

以杜比音效5.1设备为例，在显示设备安装好后，所述杜比音效5.1设备中的各个音箱设备的指定安装位置是随着人的观看位置而改变的，也就是说，认得观看位置与所述各个音箱设备的指定安装位置是建立有标准对应映射表的，所述标准对应映射表保存在显示设备中。本实施例制作有一个UWB标签，以所述UWB标签的放置位置来模拟人的观看位置，因为音箱设备的摆放最佳位置是根据人的观看位置来的，因此UWB标签的位置就是所谓的黄金位置。当所述UWB标签放置好以后，所述显示设备能够获取所述UWB标签的当前放置位置并作为当前观看位置；所述显示设备根据所述UWB标签的当前放置位置以及所述标准对应映射表找到并显示音箱设备的指定摆放位置。如图2所示，所述显示设备能够获取到每个音箱的当前位置以及UWB标签的当前位置并显示出来，同时根据所述UWB标签的当前放置位置，还显示出每个音箱的指定安装位置，如图2中的圆圈所示，用户可根据所述显示设备中显示的每个音箱的指定安装位置对每个音箱进行移动安装，从而获得最佳的音效。

如图3所示，图3是杜比音效7.1设备的安装示意图，同样的，所述显示设备能够获取到每个音箱的当前位置以及UWB标签的当前位置并显示出来，同时根据所述UWB标签的当前放置位置，还显示出每个音箱的指定安装位置，用户可根据所述显示设备中显示的每个音箱的指定安装位置对每个音箱进行移动安装，从而获得最佳的音效。

综上所述，本发明正是利用UWB的高速数据传输性能以及定位精确的性能，即UWB具有低延迟和AOA(到达角)特性，通过在所述显示设备和音箱设备上均安装UWB芯片，使得显示设备可以知道每个音箱设备的确切位置，而传输该音箱设备所需音频，并且可以根据UWB得到的位置信息来引导用户将音箱设备摆放至最优音效的指定位置，以使无线多声道家庭剧院达到最佳音效效果。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。