[發明專利]一種基于復合型超聲波信號的超聲定位系統有效

申請號：	202011015009.1	申請日：	2020-09-24
公開（公告）號：	CN112147579B	公開（公告）日：	2021-05-18
發明（設計）人：	邱棚;朱雅鴻;周沫;張新鈺;梁政;楊德睿;楊柳旭;郭世純	申請（專利權）人：	北京奧特雷柏科技有限公司
主分類號：	G01S5/30	分類號：	G01S5/30
代理公司：	北京方安思達知識產權代理有限公司 11472	代理人：	李彪;陳琳琳
地址：	100083 北京市海淀區***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種基于復合型超聲波信號超聲定位系統
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【說明書】：

本發明公開了一種基于復合型超聲波信號的超聲定位系統，所述系統包括：移動發射信標和多個固定接收信標，所述固定接收信標的個數不少于3個；所述移動發射信標，用于同步發射無線電信號與復合型超聲波信號，所述復合型超聲波信號包括寬帶測距信號和載波編碼信號；還用于接收固定接收信標回傳的距離，基于測量置信度和上次定位結果，通過濾波算法計算自身的位置；每個固定接收信標，用于接收無線電信號和復合型超聲波信號，利用互相關算法計算超聲波飛行時間，再利用溫濕度補償以計算補償聲速，由此計算該固定接收信標和移動發射信標之間的距離；將該距離通過無線電回傳至移動發射信標。

技術領域

本發明涉及超聲定位領域，具體涉及一種基于復合型超聲波信號的超聲定位系統。

背景技術

相較于其它基站定位系統，超聲波因其原理可提供實時的厘米級定位，是該定位方式最大的優勢。不過，目前沒有一款成熟穩定的可大規模應用的超聲波定位產品。現有超聲定位系統常常面臨定位精度不穩定、定位頻率低、測量距離近、抗干擾能力差、系統不穩定等問題。特別是在大場景中的定位，復雜環境的多傳播途徑、時變的傳播過程、自身收發電路的噪聲等因素，都會造成信號變形、信噪比降低、多經衰落等，這些都會反映到測距和定位算法求解中，從而影響系統的定位結果。究其根本是超聲信號形式過于單一，包含的信息量過少，同時測距算法結構過于簡單，無法對抗復雜的時變環境。

發明內容

本發明的目的在于克服上述技術缺陷，提出了一種基于復合型超聲波信號的室內定位系統，該系統具有高精度、高魯棒性、高頻發、高并發四大技術特點，通過算法與溫度補償實現復雜環境中的厘米級定位，并且支持多信標的同時定位。

為實現上述目的，本發明提出了一種基于復合型超聲波信號的超聲定位系統，所述系統包括：移動發射信標和多個固定接收信標，所述固定接收信標的個數不少于3個；

所述移動發射信標，用于同步發射無線電信號與復合型超聲波信號，所述復合型超聲波信號包括寬帶測距信號和載波編碼信號；還用于接收固定接收信標回傳的距離，基于測量置信度和上次定位結果，通過濾波算法計算自身的位置；

每個固定接收信標，用于接收無線電信號和復合型超聲波信號，利用互相關算法計算超聲波飛行時間，再利用溫濕度補償以計算補償聲速，由此計算該固定接收信標和移動發射信標之間的距離；將該距離通過無線電回傳至移動發射信標。

作為上述系統的一種改進，所述移動發射信標包括：信號生成模塊、第一無線電模塊、超聲波換能器、定位模塊、第一無線通訊模塊和第一溫度測量模塊；

所述信號生成模塊，用于生成寬帶測距信號，根據信標的硬件編號和當前時間生成幀的唯一標識碼，再通過CDMA編碼以及IQ調制，得到載波編碼信號；將寬帶測距信號和載波編碼信號合成為復合型超聲波信號，輸出給超聲波換能器；還用于同步發送包含標識碼的無線電信號給無線電模塊；

所述超聲波換能器，用于將復合型超聲波信號發射出去；

所述無線電模塊，用于將無線電信號發射出去，還用于接收各固定接收模塊回傳的包含測距信息的無線電信號；

所述定位模塊，用于根據接收到的3個及以上的測距信息，解算出自身的位置信息；

所述溫度測量模塊，用于測量自身的溫度，通過無線通訊模塊發送出去。

作為上述系統的一種改進，所述寬帶測距信號為啁啾信號、偽隨機信號、雙頻差分信號或單頻脈沖信號。