[發明專利]一種基于5G信號和聲波信號的電子設備室內定位系統和方法

有效

• 申請號: 202210022292.3
• 申請日: 2022-01-10
• 公開（公告）號: CN114339600B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 郭光毅;陳銳志;徐詩豪;錢隆;李正
• 申請（專利權）人: 浙江德清知路導航科技有限公司
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W4/021;H04W4/33;H04W56/00;H04W64/00;H04W84/18;G01S5/18
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 張曉博

本發明屬于電子信息技術和室內指紋定位與導航技術領域，公開了一種基于5G信號和聲波信號的電子設備室內定位系統和方法，在待定位區域放置多個聲波信號發射裝置，裝置間通過時間同步自組網；將待定位大區域劃分成多個中型區域，并對劃分的微型小區域的參考點的角度信息；通過估計指紋庫中相應的信息，并進行匹配，確定該電子設備所在的區域；基于匹配的定位區域，確定接收聲波信號發射基站坐標，提取定位信號源，計算各定位信號從各自發射器到接收端電子設備的傳播時間進而計算出各信號源發射微基站到定位終端的幾何距離差，最終確定電子設備的精確位置。本發明的系統具有成本低，定位精度高，有效工作范圍大，易安裝維護的特點。

技術領域

本發明屬于電子信息技術和室內指紋定位與導航技術領域，尤其涉及一種基于5G信號和聲波信號的電子設備室內定位系統和方法。

背景技術

目前，盡管全球導航衛星定位系統(Global?Navigation?Satellite?System)如美國的GPS系統，中國的北斗系統和歐洲的Galileo系統能在室外開闊空間提供高精度的定位方案，但由于其信號從兩萬多公里的高空傳到地球表面，信號強度很弱，無法穿透至室內空間，因而無法為室內空間提供可靠的定位方案。而人們的活動有80％的時間在室內空間度過，人工智能應用對高精度室內定位的需求越來越強烈。

目前用于室內定位技術主要依賴射頻信號包括Wi-Fi信號，藍牙信號(如蘋果的iBeacon)，超寬帶信號(Ultra?Wide?Band)和蜂窩網無線通信信號(如LTE等)。這些射頻(RF)信號的主要用途是無線通信，不是定位。因而在定位領域有時把他們稱為機會信號(Signal?of?Opportunity)。在人工智能應用的驅動下，利用無線信號進行室內定位越來越受到業界的關注，新的無線通信協約也慢慢加進定位的元素，包括Wi-Fi?Round?Trip?Time(RTT)測距技術(Wi-Fi?802.11mc協議)，5G定位技術和藍牙5.1的信號到達角(AoA)和信號發射角(DoA)定位技術?？偟膩碚f，室內外無縫定位方案仍然存在著精度低、成本高、推廣難的困難和挑戰。

通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：

現有的室內定位技術主要集中在Wi-Fi、藍牙、超寬帶和偽衛星、地磁以及慣導等方面。雖各具優點，但并不支持廣域覆蓋的高精度室內外連續定位。其中，基于音頻信號的室內定位技術，具有成本低、精度高、兼容性好的特點，非常適合消費級智能手機的室內定位場景。與基于射頻信號的定位相比，基于音頻信號的定位具有高精度、高安全度和高普適性等特點：①聲音傳播速度低，相應的信號漏檢誤檢引起的誤差小，可達亞米級精度；②聲音屬于機械波，終端無需對外輸出，用戶隱私得到較好的保護；③終端只需具備麥克風傳感器即可完成數據接收，且這一動作對于市面上各種型號的智能手機而言幾乎不存在差異性，便于應用的普及和推廣。但是用于室內定位的聲波信號，既不能對定位環境形成噪音污染，也不能被定位環境的背景噪聲干擾，還要在智能手機支持的頻段。因此定位使用的聲波頻段是有限的，這就使得大范圍定位能力的覆蓋受到了限制。

另一方面，隨著商用5G網絡大規模部署，使得廣域覆蓋的室內外無縫定位成為可能。然而，新近納入3GPP標準的5G定位方式，采用上下行交互的PRS專用定位信號，需要占用額外的通訊帶寬，同時也存在用戶隱私泄露和定位容量受限問題?？偟膩碚f，室內外無縫定位方案仍然存在著精度低、成本高、推廣難的困難和挑戰。

解決以上問題及缺陷的意義為：

針對以上問題，本發明利用了聲波信號和5G信號在室內導航定位，將聲波定位系統的高精度特性和5G信號的廣覆蓋特性結合，實現了一種高精度、高可用、廣域覆蓋的基于智能設備的定位系統和方法?？膳c室外衛星導航定位導航系統實現互補，具有廣闊的市場應用前景和服務國計民生的重要價值。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種電子設備室內定位系統、方法、介質、設備及終端，尤其涉及一種基于5G信號和聲波信號的電子設備室內定位系統、方法、介質、設備及終端。