一种基于手机的测距系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明通常涉及复用手机集成的内置闪光灯以及手机外放喇叭来进行测距，并且特别涉及一种估计手机设备与定位器设备之间距离的系统和方法。更特别地，本发明描述了一种系统，用于确定手机设备到定位器设备之间的距离，只需要复用手机的喇叭以及内置闪光灯，不需要给手机设备增加任何的外接设备，不需要其他额外的通信手段来实现手机设备与定位器设备之间的同步。本发明可以有利地用作下述更通用系统的一部分，该系统用于确定位置(手机设备所处位置的三维空间坐标)或用于跟踪(实时地确定位置)。
【背景技术】
[0002]有关技术本领域公知的用于手机的测距的各种测距技术，这些技术有时候被称为终端测距技术。
[0003]RSSI测距抟术
现今市场上采用RSSI原理来进行定位系统(本质上还是测量手机设备距离各个定位器设备的距离)，包括ZigBee、WiFi等。这些系统是根据无线信号的衰减规律来计算手机设备与各定位器设备之间的距离，但由于无线环境复杂程度高，又容易受到人员移动、环境布局变化以及环境参数(温度、湿度等)的改变从而影响无线信号的衰减曲线，使得采用RSSI测距技术的ZigBee、WiFi定位(测距)系统很难精准的定位手机设备的位置。
[0004]到达时间无线定位技术(Τ0Α)
Τ0Α是一种无线定位技术，Τ0Α是通过测量由手机等移动设备发出电磁信号到达基站的时间(并根据大气层中恒定匀速的声速)，来计算(距离)位置。这种技术要求对手机设备和基站间的同步要求很高。而且精度不高，基于现有的同步技术，在采用三个以上的建站辅助定位(测距)可以将Τ0Α的定位精度提高至125m以内。而这种精度在居家等小环境里面几乎没有任何应用的意义。
[0005]用于近场电磁测距的系统和方法(NFER测距技术)
(参考专利公开号:CN1688895A)利用电磁信号在近场范围内距离发射机(被定位)距离与接收到发射机发送的无线的信号的电场分量信号与磁场分量信号存在的相位差与距离的对应关系求出每个定位器(定位接收机)距离发射机的距离，结合三个以上定位器测量得到的距离计算出发射机的空间三维坐标，因为该定位技术采用的是500KHZ~1500KHz的电磁信号来定位，手机要发出这个频段的电磁信号则必须外接特制的发射机模块。
[0006]容易混淆的专利
一种利用声波进行距离测暈的手机装置及其距离测暈方法
(参考专利公开号:CN1979088A)该专利采用两个均具备外放喇叭和麦克风的手机相对放置，其中主手机发出一定频率的声波并开始计时，在从手机的麦克风检测到该声波后，从手机再发出另一频率应答声波，主手机在接收到该应答声波后读取计时值，并根据声速就可以求出其距离从手机的距离。虽然该专利与本发明都采用了手机集成的外放喇叭产生声波信号，但是该专利的实现原理与本发明的实现原理截然不同。该专利是单纯地利用声波发出和检测到反馈声波，并根据前后的时差来确定距离。而本发明的办法是通过复用手机内置闪光灯发出光同步信号，通过复用喇叭发出声标信号。(而光同步信号与声标信号传输的速度截然不同，相较于空气中声波的速度为340m/s，光速为300000000m/s，空气中光速大概是是声速的882353倍，所以光同步信号传输的延迟几乎可以不用考虑)再由定位器接收光同步信号与声标信号，根据两者的时差和空气声速求得距离完成测量，定位器根本就不需要再向手机反馈任何声波信号。
[0007]而且该专利的声波信号并不具有本发明的声标信号提供的一些特征，而缺少这些特征会导致该专利的方法能达到的抗干扰能力不如本发明。因为都是采用手机的喇叭来产生声波信号，所以产生的声波为人耳能听见的频率的声波，而人们生活环境诸如:聊天、电视机、孩童吵闹、风声、电器工作噪声等都可能存在能够影响测距系统所选用声波频率的分量，从而干扰测量导致错误触发又或者测量错误。而这些环境中的噪声都是复杂多变的，具有突发性没有规律的特点。而本发明采用的声标信号的特征使得本发明的声标信号即使受到了严重的随机噪声干扰，但只要所有的声标信号的数据包中只要有一个能校验正确，就能精确的还原定位器接收到声标信号的声标到达时刻，从而能不受影响的完成距离测量。只有环境中存在一个稳定频率的干扰信号(持续的频率稳定的鸣叫)，并且该频率完全和声标信号采用的载波频率基本重合才能干扰测量。但是这种情况却是不用担心的，有以下两个原因:(1)人们不会允许环境中长期的存在可听见的稳定频率的噪声，因为这种噪声会导致用户的不适。(2)本发明采用的避让机制可以使得测距系统可以采用其他频率的声波作为载波信号，从而避开该噪声。
[0008]而本发明采用的光同步信号的方式不仅同步了所有定位器的时间基准，并且暗示了定位器后续的测量请求，也就是说在没有接收到手机设备发出的光同步信号的情况下，定位器设备是不会被错误触发测距的。
[0009]一种基于移动终端的测距方法
(参考专利公开号:CN102175228 A)该专利主要利用了手机摄像头进行拍照取景，通过固定已知长度的位移前后的取景，求解相似直角三角形来求解手机距离被测目标之间的距离。该专利与本发明没有任何原理上相似的地方(除了基于手机)，而采用摄像头或者乃至手机内置闪光灯仅仅都是为了曝光的通常功能作用，手机内置闪光灯并不负有发出光同步信号以及同步各定位器的功能，更没有利用手机的外放喇叭。
[0010]移动终端
(参考专利公开号:CN 102854815 A)本发明采用的是通过手机外接反射式超声测距模块来实现测距，是通过强方向性的超声打到一具有一定刚性平面后回声被接收到的时差和空气声速来求得距离，实现原理、方法与本专利完全不同。另外由于超声具有很强的方向性，使得本测距系统除了测距以外几乎没有其他的延展用途。需要外接的超声模块使得该测距系统几乎很难融入现有的手机移动平台。
[0011]一种基于手机的测距系统
(参考专利公开号:CN103561141 A)需要外接测距模块来完成测距，而本发明仅仅复用了手机内置闪光灯、外放喇叭，不需要外接任何测距模块。
[0012]就发明者所知，很多现有技术依赖给手机外接超声测距模块、激光测距模块，又或者通过无线电信号RSSI信号强度衰弱方式来测距，还有依赖于采用摄像头图像处理的方式来实现距离测量。现有手机测距技术中，并没有采用协同复用内置闪光灯、外放喇叭发出光同步信号和声标信号来实现测距的技术。
【发明内容】
[0013]在此处键入
【发明内容】
描述段落。
[0014]一种用于测量第一位置和第二位置之间距离的系统，所述系统包含:
(a)至少一个手机设备；所述至少一个手机设备的各手机设备位于所述第一位置并发射光同步信号和声标信号；以及
(b)至少一个定位器设备；所述至少一个定位器设备的各定位器位于所述第二位置并接收所述光同步信号和声标信号；所述各定位器设备利用声标信号的至少两个特征计算出其接收到的声标信号的声标到达时刻；
一种用于测量第一位置和第二位置之间距离的测距系统，其中各定位器设备以接收到光同步信号的光同步时刻为起始时刻，以接收到声标信号的声标到达时刻为终止时刻，得到声标到达时刻与光同步时刻的声光时差，并考虑所述手机设备发射的光同步信号与声标信号之间存在的时差，结合空气声速计算距离来实现所述测量。
[0015]一种用于测量第一位置和第二位置之间距离的系统，其中所述光同步信号是通过复用手机设备的内置闪光灯产生的。
[0016]一种用于测量第一位置和第二位置之间距离的系统，其中所述光同步信号可以用于同步其有效传输范围内(包括反射)的各定位器设备。
[0017]一种用于测量第一位置和第二位置之间的距离的系统，其中所述光同步信号至少包含了本测距系统为所述手机设备分配的系统唯一标识号。
[0018]一种用于测量第一位置