一种声波定位方法和终端的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种声波定位方法和终端，该方法包括：发起定位的定位参与终端确定并广播定位声波频率，确定伪随机码的码字长度和码本大小，从码本中为每个定位参与终端分配唯一的码字；每个定位参与终端用对应的码字编码载波生成定位声波，发送该定位声波；第一定位参与终端解码接收到的复合声波，得到每个接收到的定位声波到达本终端的时刻；第一定位参与终端获取第三时刻和第四时刻；根据第一时刻、第二时刻、第三时刻、第四时刻和第一定位参与终端、第二定位终端本身的声波发送装置到其声波接收装置的距离，得出第一定位参与终端和第二定位参与终端之间的距离。通过该方法和终端，参与定位的终端之间不需要进行时间同步，实现较简单。
【专利说明】一种声波定位方法和终端
【技术领域】
[0001]本发明涉及定位技术，尤其涉及一种声波定位方法和终端。
【背景技术】
[0002]随着定位技术的发展，定位技术在各个领域中发挥着重要的作用。其中，采用声波进行定位的方法也是定位技术中的重要组成部分。
[0003]现有技术中，采用声波的定位方法主要使用特制的窄带超声波设备，其使用的声波频率为50kHz到IOOkHz。对多终端进行定位时，采用时分复用的方式，多个终端进行时间同步，每个终端逐一发出声音信号，采用特制的超声波设备接收该声音信号，根据该声音信号及其到达的时间进行定位。
[0004]通过上述描述可见，现有技术中的声波定位方法需要参与定位的终端之间进行时间同步，实现较复杂。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种声波定位方法和终端，在该方法中，参与定位的终端之间不需要进行时间同步，实现较简单。
[0006]—方面，本发明提供了一种声波定位方法，所述方法包括:
[0007]发起定位的定位参与终端确定定位声波频率，广播所述定位声波频率，确定伪随机码的码字长度、码本大小和每个码字中每一位信息对应的采样的个数，从码本中为每个定位参与终端分配唯一的码字；
[0008]每个定位参与终端生成频率为所述定位声波频率的载波，并用对应的码字对所述载波进行编码生成对应的定位声波，在每个预先设定的定位周期内的任意时间发送所述定位声波；
[0009]第一定位参与终端接收复合声波，解码接收到的复合声波，得到每个接收到的定位声波到达本终端的时刻，并识别出与每个接收到的定位声波对应的定位参与终端，其中，第二定位参与终端的定位声波到达该第一定位参与终端的时刻为第一时刻，第一定位终端的定位声波到达本终端的时刻为第二时刻，所述第二定位参与终端为第一定位参与终端识别出的除本终端外的定位参与终端；
[0010]第一定位参与终端获取第三时刻和第四时刻，其中，所述第三时刻是所述第一定位参与终端的定位声波到达所述第二定位参与终端的时刻，所述第四时刻是所述第二定位参与终端的定位声波到达本终端的时刻；
[0011 ] 根据所述第一时刻、第二时刻、第三时刻、第四时刻、第一定位参与终端的声波发送装置到第一定位参与终端的声波接收装置的距离和第二定位参与终端的声波发送装置到第二定位参与终端的声波接收装置的距离，得出第一定位参与终端和第二定位参与终端之间的距离；
[0012]所述声波发送装置用于发送定位声波；[0013]所述声波接收装置用于接收定位声波；
[0014]在所述预先设定的定位周期内，每个定位参与终端发送一次本终端的定位声波。
[0015]进一步地，在所述确定伪随机码的码字长度和码本大小和每个码字中每一位信息对应的采样的个数之前，进一步包括:
[0016]发起定位的定位参与终端发出定位请求，接收响应信息，得出定位参与终端的数量和每个定位参与终端的信息；
[0017]所述从码本中为每个定位参与终端分配唯一的码字，包括:
[0018]发起定位的定位参与终端建立每个定位参与终端与码字的对应关系，使每个定位参与终端对应唯一的码字，并将携带该对应关系的信息发送给每个定位参与终端；
[0019]和/ 或，
[0020]所述发起定位的定位参与终端确定定位声波频率，包括:
[0021]发起定位的定位参与终端录制一段背景声音，对背景声音进行频谱能量分析，选择背景声音中能量最小的频率作为定位声波频率。
[0022]进一步地，所述确定伪随机码的码字长度、码本大小和每个码字中每一位信息对应的采样的个数，包括:
[0023]根据公式M>n和公式
【权利要求】
1.一种声波定位方法，其特征在于，所述方法包括: 发起定位的定位参与终端确定定位声波频率，广播所述定位声波频率，确定伪随机码的码字长度、码本大小和每个码字中每一位信息对应的采样的个数,从码本中为每个定位参与终端分配唯一的码字； 每个定位参与终端生成频率为所述定位声波频率的载波，并用对应的码字对所述载波进行编码生成对应的定位声波，在每个预先设定的定位周期内的任意时间发送所述定位声波 ； 第一定位参与终端接收复合声波，解码接收到的复合声波，得到每个接收到的定位声波到达本终端的时刻，并识别出与每个接收到的定位声波对应的定位参与终端，其中，第二定位参与终端的定位声波到达该第一定位参与终端的时刻为第一时刻，第一定位终端的定位声波到达本终端的时刻为第二时刻，所述第二定位参与终端为第一定位参与终端识别出的除本终端外的定位参与终端； 第一定位参与终端获取第三时刻和第四时刻，其中，所述第三时刻是所述第一定位参与终端的定位声波到达所述第二定位参与终端的时刻，所述第四时刻是所述第二定位参与终端的定位声波到达本终端的时刻； 根据所述第一时刻、第二时刻、第三时刻、第四时刻、第一定位参与终端的声波发送装置到第一定位参与终端的声波接收装置的距离和第二定位参与终端的声波发送装置到第二定位参与终端的声波接收装置的距离，得出第一定位参与终端和第二定位参与终端之间的距离； 所述声波发送装置用于发送定位声波； 所述声波接收装置用于接收定位声波； 在所述预先设定的定位周期内，每个定位参与终端发送一次本终端的定位声波。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述确定伪随机码的码字长度和码本大小和每个码字中每一位信息对应的采样的个数之前，进一步包括: 发起定位的定位参与终端发出定位请求，接收响应信息，得出定位参与终端的数量和每个定位参与终端的信息； 所述从码本中为每个定位参与终端分配唯一的码字，包括: 发起定位的定位参与终端建立每个定位参与终端与码字的对应关系，使每个定位参与终端对应唯一的码字，并将携带该对应关系的信息发送给每个定位参与终端； 和/或， 所述发起定位的定位参与终端确定定位声波频率，包括: 发起定位的定位参与终端录制一段背景声音，对背景声音进行频谱能量分析，选择背景声音中能量最小的频率作为定位声波频率。
3.根据权利2所述的方法，其特征在于，所述确定伪随机码的码字长度、码本大小和每个码字中每一位信息对应的采样的个数，包括: 根据公式M>n和公式￥< D确定参数S和伪随机码的码字长度、码本大小；
J S 其中，M为码本大小，n为定位参与终端的数量，M，n都是正整数，T为码字周期，fs为声波生成模块的采样频率，S为所述每个码字中每一位信息对应的采样的个数，D为预先设置的最大容忍延迟，s为正整数，所述声波生成模块用于生成定位声波。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于， 所述伪随机码为黄金编码； 所述确定伪随机码的码字长度、码本大小和每个码字中每一位信息对应的采样的个数，包括:
根据公式2Vl>n和公式
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一时刻、第二时刻、第三时刻、第四时刻、第一定位参与终端的声波发送装置到第一定位参与终端的声波接收装置的距离和第二定位参与终端的声波发送装置到第二定位参与终端的声波接收装置的距离，得出第一定位参与终端和第二定位参与终端之间的距离，包括: 根据公式以下公式得出第一定位参与终端和第二定位参与终端之间的距离:
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一定位参与终端接收复合声波，解码接收到的复合声波，得到每个接收到的定位声波到达本终端的时刻，并识别出与每个接收到的非本终端的定位声波对应的第二定位参与终端，包括: 所述第一定位参与终端接收复合声波R(t) =F (t) +I (t) +n (t)，利用窄带带通滤波器对复合声波进行过滤，输出声波信号F1U)，将F1U)乘以载波COS(C^t)得到第一信号F1U)COS(G^t),用通过频率小于的低通滤波器滤除第一信号中频率为《。和2?。的分量，得到第二信号F2 (t)，解码F2 (t)，获得F2 (t)中的至少一个定位声波对应的码字Ci (t)，并根据该码字识别出对应的至少一个定位参与终端；sT 采用长度为
7.—种声波定位终端，其特征在于，所述终端包括: 定位发起模块，用于确定定位声波频率，广播所述定位声波频率，确定伪随机码的码字长度、码本大小和每个码字中每一位信息对应的采样的个数，从码本中为每个定位参与终端分配唯一的码字； 声波生成模块，用于生成频率为定位发起模块确定的定位声波频率的载波，并用对应的码字对所述载波进行编码生成对应的定位声波，通过声波发送装置在每个预先设定的定位周期内的任意时间发送所述定位声波，其中，所述声波发送装置用于发送定位声波，在所述预先设定的定位周期内，每个定位参与终端发送一次本终端的定位声波。 解码模块，用于通过声波接收装置接收复合声波，解码接收到的复合声波，得到每个接收到的定位声波到达本终端的时刻，并识别出与每个接收到的定位声波对应的定位参与终端，其中，第二定位参与终端的定位声波到达该第一定位终端的时刻为第一时刻，第一定位终端的定位声波到达本终端的时刻为第二时刻，所述第一定位终端为本终端，第二定位参与终端为第一定位参与终端识别出 的除本终端外的定位参与终端，所述声波接收装置用于接收定位声波； 获取模块，用于获取第三时刻和第四时刻，其中，所述第三时刻是所述第一定位参与终端的定位声波到达所述第二定位参与终端的时刻，所述第四时刻是所述第二定位参与终端的定位声波到达本终端的时刻； 距离确定模块，用于根据所述第一时刻、第二时刻、第三时刻、第四时刻、第一定位参与终端的声波发送装置到第一定位参与终端的声波接收装置的距离和第二定位参与终端的声波发送装置到第二定位参与终端的声波接收装置的距离，得出第一定位参与终端和第二定位参与终端之间的距离。
8.根据权利要求7所述的终端，其特征在于，所述定位发起模块，还用于在所述确定伪随机码的码字长度和码本大小之前，发出定位请求，接收响应信息，得出定位参与终端的数量和每个定位参与终端的信息； 所述定位发起模块，用于建立每个定位参与终端与码字的对应关系，使每个定位参与终端对应唯一的码字，并将携带该对应关系的信息发送给每个定位参与终端； 和/或， 所述定位发起模块，用于录制一段背景声音，对背景声音进行频谱能量分析，选择背景声音中能量最小的频率作为定位声波频率。
9.根据权利要求8所述的终端，其特征在于，所述定位发起模块，用于根据公式M>n和公式f <^>确定参数S和伪随机码的码字长度、码本大小；
10.根据权利要求8所述的终端，其特征在于， 所述伪随机码为黄金编码；
11.根据权利要求7所述的终端，其特征在于，所述距离确定模块，用于根据公式以下公式得出第一定位参与终端和第二定位参与终端之间的距离: “他D产-G))+式+< 其中，d为所述第一定位参与终端和第二定位参与终端之间的距离，Cl1为所述第一定位参与终端的声波发送装置到第一定位参与终端的声波接收装置的距离，d2为所述第二定位参与终端的声波发送装置到第二定位参与终端的声波接收装置的距离，为第一时刻，t2为第二时刻，t3第三时刻，t4第四时刻，C为声波传播速度。
12.根据权利要求7所述的终端，其特征在于， 所述解码模块，用于通过所述声波接收装置接收复合声波R (t) =F (t) +I (t) +n (t)，利用窄带带通滤波器对复合声波进行过滤，输出声波信号F1U)，将F1U)乘以载波COS(C^t)得到第一信号F1U) COS(C^t),用通过频率小于的低通滤波器滤除第一信号中频率为和2 ?。的分量，得到第二信号F2 (t)，解码F2 (t)，获得F2 (t)中的至少一个定位声波对应的码字Ci (t)，并根据该码字识别出对应的至少一个定位参与终端；sT 采用长度为7的滑动窗口在F2(t)逐个采样点滑动，每滑动一次后，根据以下公式计
Js算窗口内声波与接收到的定位声波对应的码字的 丄—v—+-Q)] 相关度:犯(F2(t + D) - F2)2犯剛-Cf 找到与码字Ci (t)相关度最大的窗口位置，该位置为所述接收到的定位声波到达所述第一定位参与终端的时刻， 其中，X为每滑动一次后，窗口内声波与第一定位参与终端的码字的相关度，Ci (t)为接收到的定位声波对应的码字，i为接收到的定位声波对应的定位参与终端的编号为Ci(t)的平均值，f2SF2(t)在窗口内的平均值，为所述定位声波频率的角频率，COS(COct)是频率为CO。的载波，R(t)为所述复合声波，F(t)为第一定位参与终端的定位声波，n(t)为干扰噪音，T为码字周期，fs为定位声波生成模块的采样频率，s为每个码字中每一位信息对应的采样的个数， 所述窄带带通滤波器的通带为[f>k，f；+k]，f。为所述定位声波频率，k为常数，D为预先设置的最大容忍延迟。
【文档编号】G01S5/26GK103645462SQ201310615854
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月26日 优先权日:2013年11月26日
【发明者】张兰, 刘云浩 申请人:清华大学