[發(fā)明專(zhuān)利]室內(nèi)超聲波三維定位系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710331249.4
• 申請(qǐng)日: 2017-05-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107037405A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐源;張東升
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 深圳愛(ài)絡(luò)凱尋科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01S5/26
• 分類(lèi)號(hào): G01S5/26
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙)44248
• 代理人: 孫偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及導(dǎo)航定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種室內(nèi)超聲波三維定位系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

室內(nèi)定位是指在室內(nèi)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)人員、物體進(jìn)行位置定位，目前的室內(nèi)定位技術(shù)主要是采用紅外線(xiàn)技術(shù)、ZigBee技術(shù)、無(wú)線(xiàn)藍(lán)牙技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)、超寬帶技術(shù)和光跟蹤技術(shù)。

然而，采用目前的定位方法對(duì)室內(nèi)人員、物體進(jìn)行定位不僅容易受到室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境的影響，定位穩(wěn)定性差，而且總體成本高。

由此，有必要提出一種受外界環(huán)境影響小，定位準(zhǔn)確性高的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種成本低、安裝使用方便、抗電磁干擾能力強(qiáng)、不受外界環(huán)境因素影響和時(shí)間信息直觀的室內(nèi)超聲波三維定位系統(tǒng)及方法，旨在克服現(xiàn)有室內(nèi)定位技術(shù)中信息誤差大、時(shí)間反應(yīng)慢的缺點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明提供一種室內(nèi)超聲波三維定位系統(tǒng)，包括信標(biāo)端和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，所述信標(biāo)端包括原點(diǎn)信標(biāo)和節(jié)點(diǎn)信標(biāo)組，所述節(jié)點(diǎn)信標(biāo)組包括兩個(gè)節(jié)點(diǎn)信標(biāo)，所述原點(diǎn)信標(biāo)及所述兩個(gè)節(jié)點(diǎn)信標(biāo)布置于同一平面；

所述原點(diǎn)信標(biāo)用于向所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送定位超聲波，按預(yù)定的時(shí)間間隔向所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)及兩個(gè)節(jié)點(diǎn)信標(biāo)發(fā)送紅外光同步信號(hào)；

所述兩個(gè)節(jié)點(diǎn)信標(biāo)用于接收所述原點(diǎn)信標(biāo)發(fā)送的紅外光同步信號(hào)，并向所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送定位超聲波；

所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)用于接收所述原點(diǎn)目標(biāo)發(fā)送的定位超聲波、紅外光同步信號(hào)、以及所述兩個(gè)節(jié)點(diǎn)信標(biāo)發(fā)送的定位超聲波，并計(jì)算出所述原點(diǎn)信標(biāo)以及所述兩個(gè)節(jié)點(diǎn)信標(biāo)與所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離，根據(jù)所述距離計(jì)算出所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

本發(fā)明的進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述原點(diǎn)信標(biāo)與所述兩個(gè)節(jié)點(diǎn)信標(biāo)呈等腰直角三角形布置于同一平面。

本發(fā)明的進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述原點(diǎn)信標(biāo)包括第一控制器、第一超聲波發(fā)生傳感器、第一超聲波發(fā)射電路以及紅外光同步信號(hào)發(fā)生器，所述第一超聲波發(fā)射電路及紅外光同步信號(hào)發(fā)生器分別與所述第一控制器連接，所述第一超聲波發(fā)射電路與所述第一超聲波發(fā)生傳感器連接；其中，所述第一控制器用于控制所述第一超聲波發(fā)生傳感器、第一超聲波發(fā)射電路向所述節(jié)點(diǎn)信標(biāo)及目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送定位超聲波，控制所述紅外光同步信號(hào)發(fā)生器按預(yù)定的時(shí)間間隔向所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)及兩個(gè)節(jié)點(diǎn)信標(biāo)發(fā)送紅外光同步信號(hào)；

所述節(jié)點(diǎn)信標(biāo)組中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)信標(biāo)包括第二控制器、第二超聲波發(fā)生傳感器、第二超聲波發(fā)射電路以及第一紅外光同步信號(hào)接收器，所述第二超聲波發(fā)射電路及紅外光同步信號(hào)接收器分別與所述第二控制器連接，所述第二超聲波發(fā)射電路與所述第二超聲波發(fā)生傳感器連接；其中，所述第二控制器用于根據(jù)所述第一紅外光同步信號(hào)接收器接收到的紅外光同步信號(hào)控制所述第二超聲波發(fā)生傳感器、第二超聲波發(fā)射電路向所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送定位超聲波；

所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)包括第三控制器、兩個(gè)超聲波接收器、對(duì)應(yīng)于所述兩個(gè)超聲波接收器的兩個(gè)超聲波檢測(cè)電路以及第二紅外光同步信號(hào)接收器，所述兩個(gè)超聲波接收器間隔設(shè)置；

所述兩個(gè)超聲波檢測(cè)電路、第二紅外光同步信號(hào)接收器分別與所述第三控制器連接，所述兩個(gè)超聲波接收器分別與所述兩個(gè)超聲波檢測(cè)電路中對(duì)應(yīng)的超聲波檢測(cè)電路連接；其中，所述第三控制器用于在所述第二紅外光同步信號(hào)接收器接收到紅外光同步信號(hào)后計(jì)算出定位超聲波到達(dá)所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間，根據(jù)定位超聲波到達(dá)所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間計(jì)算出所述原點(diǎn)信標(biāo)以及兩個(gè)節(jié)點(diǎn)信標(biāo)與所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離，根據(jù)所述距離計(jì)算出所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

本發(fā)明的進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)還包括與外界應(yīng)用主機(jī)連接的通信模塊，所述通信模塊與所述第三控制器連接，所述通信模塊用于將所述三維坐標(biāo)發(fā)送至所述外界應(yīng)用主機(jī)。

基于上述室內(nèi)超聲波定位系統(tǒng)，本發(fā)明還提出一種室內(nèi)超聲波三維定位方法，所述方法應(yīng)用于室內(nèi)超聲波三維定位系統(tǒng)，所述室內(nèi)超聲波三維定位系統(tǒng)包括信標(biāo)端和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，所述信標(biāo)端包括原點(diǎn)信標(biāo)和節(jié)點(diǎn)信標(biāo)組，所述節(jié)點(diǎn)信標(biāo)組包括兩個(gè)節(jié)點(diǎn)信標(biāo)，所述原點(diǎn)信標(biāo)及所述兩個(gè)節(jié)點(diǎn)信標(biāo)布置于同一平面；所述方法包括以下步驟：

所述原點(diǎn)信標(biāo)向所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)及兩個(gè)節(jié)點(diǎn)信標(biāo)發(fā)送紅外光同步信號(hào)，向所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送定位超聲波；

所述節(jié)點(diǎn)信標(biāo)接收所述原點(diǎn)信標(biāo)發(fā)送的紅外光同步信號(hào)，并向所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送定位超聲波；

所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收所述原點(diǎn)目標(biāo)發(fā)送的定位超聲波、紅外光同步信號(hào)、以及所述兩個(gè)節(jié)點(diǎn)信標(biāo)發(fā)送的定位超聲波，并計(jì)算出所述原點(diǎn)信標(biāo)以及所述兩個(gè)節(jié)點(diǎn)信標(biāo)與所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離，根據(jù)所述距離計(jì)算出所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。