[發(fā)明專利]基于固體傳播的聲波室內(nèi)定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610036312.7
• 申請日: 2016-01-20
• 公開（公告）號: CN105527608A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳文強;伍楷舜;王璐
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號: G01S5/28
• 分類號: G01S5/28
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44248
• 代理人: 胡吉科

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及室內(nèi)定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于固體傳播的聲波室內(nèi)定位方法。

背景技術(shù)

人類在室內(nèi)時間遠超過室外時間，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的普及，室內(nèi)定位成為剛需，市場價值已經(jīng)超過百億美元。無數(shù)科學(xué)家投身室內(nèi)定位的研究領(lǐng)域。目前室內(nèi)定位技術(shù)很多，有紅外線技術(shù)、藍牙技術(shù)、射頻識別技術(shù)、WIFI技術(shù)、ZigBee技術(shù)，超寬帶技術(shù)和超聲波技術(shù)等，這些技術(shù)普遍利用信號(電磁波或者聲波)在空氣中的傳播進行定位。然而，一旦傳播過程中遇到固體，例如桌椅、墻壁等障礙物，信號的能量將會大大衰減，從而使得室內(nèi)定位技術(shù)大打折扣。圖1和圖2舉例說明不同室內(nèi)環(huán)境對室內(nèi)定位精度產(chǎn)生的影響。圖1：無墻壁時定位精度高；有墻壁時定位精度低。圖2：在a點，障礙物最少，定位精度最高；在b點，障礙物較少，定位精度中等；在c點，障礙物很多，定位精度很低。

眾所周知，電磁波對固定的穿透能力很差，而聲波在空氣中傳播時也受到溫度、濕度、壓力、氣流、油霧等影響。終上所述，目前的所有室內(nèi)定位技術(shù)都受到了信號傳播介質(zhì)（空氣）中的墻壁、障礙物等的影響，因此在室內(nèi)定位時需要鋪設(shè)大量定位裝置來克服障礙物的影響，提高定位精度。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于固體傳播的聲波室內(nèi)定位方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中定位復(fù)雜以及定位精度不高的問題。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:設(shè)計和制造一種基于固體傳播的聲波室內(nèi)定位方法，包括如下步驟:

（S1）在固體四周布置三個或三個以上接收探頭；

（S2）被定位目標(biāo)是聲波或超聲波源，聲波通過固體傳播信號；

（S3）接收探頭接收到信號，再根據(jù)定位算法求出目標(biāo)精確位置。

作為本發(fā)明的進一步改進：所述的聲波或超聲波源是被定位目標(biāo)不帶裝備發(fā)生的振動，或被定位目標(biāo)攜帶裝備產(chǎn)生的超聲波。

作為本發(fā)明的進一步改進：所述的被定目標(biāo)為活動物體或帶有聲波發(fā)生器的靜物。

作為本發(fā)明的進一步改進：所述接收探頭為聲波或超聲波接收探頭。

作為本發(fā)明的進一步改進：所述的定位算法為TDOA和TOA三點定位算法，或者是其它利用到達時間或到達角度進行定位的算法。

作為本發(fā)明的進一步改進：所述的固體為地面或立體空間的墻壁。

本發(fā)明的有益效果：提出了一種新的室內(nèi)定位技術(shù)，聲波是一種彈性介質(zhì)中傳播著的壓力振動，聲波不僅可以在固體中傳播，傳播速度還要比在空氣中傳播的快；本發(fā)明極大的提高了定位精度以及降低了定位成本；可以解決室內(nèi)定位的非視距問題，并減少室內(nèi)桌椅等障礙物的影響，以及空氣溫度濕度壓強等的影響。

附圖說明

圖1為圖1是墻壁對定位精度的影響示意圖圖；

圖2是室內(nèi)障礙物對定位精度的影響示意圖圖；

圖3是本發(fā)明中基于固體傳播的聲波室內(nèi)定位的結(jié)構(gòu)框圖；

圖4是本發(fā)明的一實施例示意圖；

圖5是本發(fā)明的又一實施例示意圖。

具體實施方式

為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的描述。

一種基于固體傳播的聲波室內(nèi)定位方法，包括如下步驟:

（S1）在固體四周布置三個或三個以上接收探頭；

（S2）被定位目標(biāo)是聲波或超聲波源，聲波通過固體傳播信號；

（S3）接收探頭接收到信號，再根據(jù)定位算法求出目標(biāo)精確位置。

所述的聲波或超聲波源是被定位目標(biāo)不帶裝備發(fā)生的振動，或被定位目標(biāo)攜帶裝備產(chǎn)生的超聲波。

所述的被定目標(biāo)為活動物體或帶有聲波發(fā)生器的靜物；如所述的被定目標(biāo)主要是人，也可以是各種動物、機器人、物品等，但靜物必須帶有超聲波發(fā)生器；所述的聲波源可以是被定位目標(biāo)（例如人、動物等）不帶裝備踩地面發(fā)生的振動，也可以是被定位目標(biāo)（例如人、動物等）攜帶裝備（例如通過激光激發(fā)地面產(chǎn)生超聲波）。

所述接收探頭為聲波或超聲波接收探頭。

所述的定位算法為TDOA和TOA三點定位算法，或者是其它利用到達時間或到達角度進行定位的算法。

所述的固體為地面或立體空間的墻壁。

在一種實施例中，一種通過固體（例如地板）傳播聲波的被動室內(nèi)定位技術(shù)（人身上不攜帶裝置），實現(xiàn)方案包括如下步驟：

S1，在固體（例如地板）的四周放置三個或三個以上的聲波接收探頭，