交织有交替音频功能的超声波定位的制作方法

背景技术：

安装在混合已知位置中的多个超声波发射器可以用于确定可以从这些发射器接收超声波信号的设备(比如像零售店、工厂或仓库环境内存在的移动设备)的位置。每个超声波发射器包括在短(两毫秒)脉冲串内发射超声波能量的发射体(例如，换能器或扬声器)，所述超声波能量可以被移动设备内的麦克风接收。例如，目前的未经修改的智能电话具有能够在20-22khz频率范围内接收超声波信号的音频硬件和电路。具体地，在环境内使用若干超声波发射器用于使用本领域已知的差分飞行时间技术(包括到达时间差(tdoa)技术)提供特定设备的特定位置，所述技术结合三角测量、三边测量、多点定位等来确立移动设备的定位。

基于飞行时间的超声波定位系统一般具有非常特定的设计。典型的系统包括特定调度控制过程和通信基础设施。具体地，所述控制过程是时间片同步的超声波发射体组(集群)需要的，从而使得相邻的集群彼此不干扰，即移动设备不混淆来自不同发射体的信号。即使这样，明显存在每个超声波发射体空闲的时期。如果超声波发射体可以用于环境中的交替音频功能(如果在那些用于超声波定位的短时间内未被使用的话)，将是有益的。然而，应该认识到的是，当其他发射体执行器超声波定位功能时，这些交替音频功能也可能存在干扰。

相应地，需要一种技术来减轻与交替音频功能共存的超声波定位系统中的上述问题，而不要求对现有硬件进行修改。

附图简要说明

附图与下面的详细描述一起结合在本说明书中并构成本说明书的一部分并且用来进一步说明包括所要求保护的发明的概念的实施例并解释所述实施例的各种原理和优势，其中相同的参考数字在各个视图中指代完全相同的或功能相似的元素。

图1是根据本发明一些实施例的系统的框图。

图2是示出了根据本发明的某些实施例的方法的流程图。

技术人员将会理解，图中的元素是为了简单和清楚而示出的，且不必按比例绘制。例如，在附图中一些元素的尺寸可能相对其他元素被夸大，以便有助于提高对本发明的实施例的理解。

装置和方法部件在附图中已通过常规符号在适当的情况下被呈现，仅展示了与理解本发明的实施例相关的所述特定细节以便不会以细节模糊本披露，所述细节对于因本文中的描述受益的本领域的普通技术人员而言将是非常明显的。

具体实施方式

根据本发明的一些实施例，描述了一种技术用于提供与交替音频功能共存的超声波定位系统，而不要求对超声波定位系统或移动设备中的现有硬件进行修改。具体地，本发明相对于所述超声波定位系统确定每种交替音频功能的干扰参数，并使用这些干扰参数相应地交织所述发射体的定位和交替音频功能调度。因此，本发明与交替音频功能合作调度定位发射体脉冲串以避免冲突和干扰，从而使得移动设备可以在与所述交替音频功能没有冲突的情况下倾听并对超声波定位信号进行响应。

待定位的设备可包括各种各样的商用和消费者电子平台，诸如蜂窝无线电话、移动站、移动单元、移动节点、用户设备、订户设备、订户站、移动计算机、接入终端、远程终端、终端设备、无绳手机、游戏设备、智能手机、个人计算机和个人数字助理等，所有所述在本文中统称为设备。每一个设备包括处理器，该处理器可进一步耦合至键盘、扬声器、麦克风、显示器、信号处理器以及其他如本领域中已知的并且为简洁起见因此未详细示出或描述的特征。

各种实体被适配成用于支持本发明的实施例的创造性概念。本领域的普通技术人员将容易认识到，此处的附图并未描述系统进行操作所需的所有设备，而只是与此处的实施例的描述特别相关的那些系统部件和逻辑实体。例如，路由器、控制器、交换机、接入点/端口以及无线客户端都可包括单独的通信接口、收发器、存储器等，所有所述设备都处于处理器的控制之下。一般而言，诸如处理器、控制器、收发器、以及接口的部件是公知的。例如，处理单元已知包括基本部件，诸如但不限于，微处理器、微控制器、存储器高速缓存、应用专用集成电路和/或逻辑电路。此类部件典型地被适配成用于实现算法和/或协议，这种算法和/或协议已使用高级设计语言或描述来表达、使用计算机指令来表达、使用消息收发逻辑流程图来表达。

因此，给定算法、逻辑流程、消息/信令流程和/或协议规范，本领域的普通技术人员意识到可获得以实现进行给定逻辑的一个或多个处理器的许多设计和开发技术。因此，所示的实体表示根据本文中的描述已被适配成用于实现本发明的各种实施例的系统。此外，本领域的普通技术人员将认识到，本发明的各方面可在各种物理部件中和贯穿各种物理部件被实现并且全部都不必受限于单个平台实现。例如，本发明的存储器和控制器方面可在以上所列的或贯穿此类部件分布的任何设备中被实现。

图1是根据本发明的系统的框图。所述系统可操作用于超声波定位和交替音频功能。可以在每个超声波发射器110内实施超声波应答器，比如压电扬声器或发射体116。每个发射体可以针对移动设备100发送超声波(即，19-22khz)短脉冲串20、23、26以在环境内收听，从而确立所述移动设备的位置。虽然仅表示了三个发射器，应该意识到的是，在环境内可以采取更多发射体。当未发射超声波脉冲串时，每个发射体还可以通过发射包含信息的音频信号28来提供交替音频功能，其中，所述音频信号如在此所定义的可以是可听的或超声波的(即，20hz以上)。移动设备100可以包括换能器(比如现有麦克风106)用来接收脉冲串20、23、26。移动设备还包括用于将所述脉冲串转换成电信号108的现有电路。移动设备还包括现有处理器102，所述处理器用于对所述信号进行转换和处理从而确定接收到每个脉冲串的定时以用于确立移动设备的位置。处理器可以包括放大器、滤波器、模数转换器、和数字信号处理器，如现有技术中已知的。处理器102也可被耦合至无线局域网接口104用于在通信网络中与通信网络中的其他设备进行无线通信。

通信网络可包括局域和广域无线网络、有线网络或其他ieee802.11、ieee802.15、或wi-fi^tm无线通信系统，包括虚拟和扩展虚拟网络。设想了所述通信网络包括执行调度控制并提供定位引擎的后端控制器/调度器130。所述后端控制器可以与网络交换机120连接，所述网络交换机可以有线地(例如，以太网接口连接)或无线地(例如，ieee的802.11或wi-fi^tm)连接至所述多个超声波发射器110、以及用于与所述移动设备100通信的至少一个无线访问点125。

应当认识到，本发明也可应用于其他无线通信系统。例如，下面的描述可应用于一个或多个通信网络，该一个或多个通信网络是基于ieee802.xx的、利用诸如ieee的802.11、802.16或802.20的无线技术、被修改成本发明的实现实施例。确立此类网络所需的协议和消息收发在本领域是已知的并且为了简洁性将不在此处呈现。

为了提供定位能力，使用例如飞行时间技术，本发明利用环境内分别携带发射体116的多个超声波发射器110。为了不可见性和清楚的信号传输，发射器可以被附装置环境的天花板，其中，每个发射器的位置是固定的且后端控制器130已知的。为了避免超声波脉冲串之间的干扰，后端控制器对每个发射器将何时发射其脉冲串进行调度，考虑了超声波飞行时间、反射、和混响。这将保证附近区域内的发射体不在他们可能在移动设备处碰撞或造成干扰时发射其超声波脉冲串。

从不同发射器110接收的每个脉冲串的飞行时间信息用于对所述移动设备进行定位。当这些发射器110的位置和方位已知且固定时，移动设备麦克风从每个发射器接收的不同信号可以用于使用适当的定位技术使用飞行时间信息来定位和跟踪移动设备的位置。例如，后端控制器可以使用移动设备从不同发射器接收的脉冲串20、23、26的移动设备的飞行时间信息来确定移动设备的位置。应该注意的是，射频通信是紧挨着超声波信号的飞行时间相对瞬间的，并且因此，可以忽略wi-fi^tm上的通信时间。使用定位技术(比如三角测量、三边测量、多点定位等)伴随飞行时间，后端控制器可以准确地确定移动设备的位置并且还在后来的来自发射器的脉冲串内跟踪其位置。可替代地，移动设备可以从后端控制器接收每个发射体的调度发射时间，并仅将此用于其测量的每个脉冲串的定时信息，以便确立其自身的位置。

在实践中，移动设备100将不会知道哪个特定发射器在发射哪个超声波脉冲串20、23、26。因此，必须实践对每个发射器的一些控制，从而获知哪个发射体在发射、何时发射、以及哪个发射体位于哪个位置。在一个实施例中，定位系统的后端控制器130可以通过通信网络通信，从而引导不同的发射体116在不同时间发射超声波脉冲串，从而使得移动设备将不从不同发射体接收重复的信号。这可以使用ieee802.11轮询来完成，从而发起每个超声波脉冲串。例如，后端调度器可以与超声波发射器1通信，从而使其在为超声波发射器1预留的时间传输超声波脉冲串。在接收到所述脉冲串时，设备100可以通过通信网络与后端控制器通信它已经接收到脉冲串(伴随定时信息一起)，并且后端控制器然后将因为脉冲串被移动设备接收的一般时间获知脉冲串来自超声波发射器1。

在发射器110未发射超声波脉冲串20、23、26的时间内，出于定位目的，后端控制器可以引导特定发射器(例如，超声波发射器3)发射音频信号28内的交替音频信息，从而使得用户或其他设备可以对所述交替音频信息采取行动。后端控制器可操作来使发射器的超声波脉冲串和交替音频信号的调度交织。然而，根据本发明，不同的交替音频信号可能存在对超声波脉冲串干扰的不同风险，并且交织调度将对此进行考虑。

因此，为了避免交织的超声波脉冲串与音频信号之间的特定干扰事件，定义每种交替音频功能的干扰参数。确切地，所述干扰参数定义每种交替音频功能的声压水平、频率、混响事件和定时要求。例如，不重要的情况将是特定交替音频功能与超声波脉冲串不存在干扰(例如，完全不同的频率)，从而给予调度器在任何时间调度交替功能的完全自由。其中超声波脉冲串和交替音频信号之间可能存在至少一些干扰的可能性的更典型情况将要求调度交织，其中，只有在发射器未传输超声波脉冲串并且移动设备将不接收这些超声波脉冲串时才发送交替音频信号。

控制器112中的一些电源/放大器设计由于发热或电压降限制而不允许连续操作。例如，在电源电压降至临界水平之前，用于驱动超声波扬声器的一些放大器仅可以在100振幅运行5％占空比。相应地，相对于本发明，作为表征的一部分，每种交替音频功能将使其电源分布由后端控制器来表征。然后，调度器可以在不超过功率分布的任何发热或电压降限制的情况下交织每种交替音频功能，同时完整地提供所请求的全部交替音频功能。因此，在此调度步骤考虑了对反射器的放大器/电源的任何占空比限制。

在实践中，后端控制器可以实时地表征交替功能对超声波定位的干扰效果，并考虑当前超声波脉冲串调度序列。考虑到交替音频功能影响超声波定位的程度，后端控制器则可以修改调度器来使优化时间资源的交替音频功能交织。设想了，在下面介绍的所有交替音频功能场景下，现有硬件与合适的固件或软件修改一起使用。

因此，在一个实施例中，本发明包括一种用于交织有交替音频功能的超声波定位的系统。所述系统包括多个发射器110，所述发射器可操作来发射超声波脉冲串20、23、26和交替音频信号28。后端控制器130包括调度器，所述调度器可操作来对来自每个发射器的所述超声波脉冲串和交替音频信号进行调度。所述后端控制器可操作来关于超声波脉冲串表征针对每个交替音频信号的所定义的干扰参数的干扰效果。从用户25处供应给输入端或用户接口设备24、27、104、106的输入触发所述后端控制器130对包含与所述输入有关的信息的交替音频信号28进行调度。后端控制器的调度器还可操作来：根据相应的干扰效果，调度并修改超声波脉冲串与交替音频信号的调度交织。移动设备100可操作来接收所述超声波脉冲串20、23、26以用于对所述移动设备进行定位，同时用户25或其他设备22可以按照所述交替音频信号28中的信息采取动作。输入接口24、27、104、106是下组中的至少一项：相机、无线通信接口、射频识别读取器、和音频接口，比如处于环境中已知位置的麦克风。

本发明提供了输入接口与交替音频功能之间的反馈机制。在一个示例中，所述输入接口是相机24。相机可以被整合在用户设备(例如，移动设备100)或环境中的单独设备(如所示的)中。在任何一种情况下，相机24可以与后端控制器130通信。向输入接口的一类输入是可以表示需要帮助、任务完成、需要库存补给等的手势21。可以将特定手势转发至后端控制器进行视觉识别。在识别时，后端控制器可以调度包含可听形式信息的交替音频信号，所述信息包含供用户响应于特定手势要采取的方向。例如，如果用户给出了需要更多库存的手势，提供给所述用户的可听反馈是确认需要相机24所识别的库存，或者确认用户应该对与后端控制器耦合的条形码读取器或射频识别读取器27上的所需物品之一进行扫描，以通知控制器需要补充库存的特定项。可选地，后端控制器可以通过相机24记录手势21的位置，其中，通过可听反馈可以提供基于所述位置的各种功能和反馈。

在另一示例中，所述输入接口也是相机24。相机可以被整合在用户设备(例如，移动设备100)或环境中的单独设备(如所示的)中。在任何一种情况下，相机24可以与后端控制器130通信。向输入接口的一类输入是用户25向相机呈现对象。所述对象的图像可以被采集并转发至后端控制器进行视觉识别。在识别时，后端控制器可以调度包含可听形式信息的交替音频信号，所述信息包括或者所述对象的价格、库存中所述对象的量、和/或对补充所述对象的库存的确认。这可以潜在地允许顾客通过其动作和可听反馈与商店交互。将不需要移动设备。

在另一设备中，输入接口是可以与后端控制器130通信的射频识别读取器27。向输入接口的一类输入是用户25将对象放置在读取器附近有待由读取器读取从而确定对象的身份。可以将对象的标识转发至后端控制器，所述后端控制器根据所述标识可以调度包含可听形式信息的交替音频信号，所述信号包括对象对用户的价格。可选地，所述输入接口还包括相机24，所述摄影像机向所述后端控制器提供视频，从而使得所述后端控制器可以验证正在被所述射频识别读取器读取的所述对象正在被所述用户移动。以这种方式，顾客可以请求关于正在被四处移动的物品的信息(比如价格检查)。所述价格检查将被作为响应于被移动的对象的可听反馈给出。

在另一示例中，所述输入接口也是相机24。相机可以被整合在用户设备(例如，移动设备100)或环境中的单独设备(如所示的)中。在任何一种情况下，相机24可以与后端控制器130通信。向输入接口的一类输入是由相机采集事件的图像。将所述事件的所述图像转发至后端控制器进行视觉识别。在识别时，后端控制器可以调度包含超声波形式信息的交替音频信号，以改变设备的状态。例如，所述超声波信息可以用于改变显示设备22或架标签上的价格、打开/关闭设备22等。

在另一示例中，沿着这些线，所述输入接口也是相机24。相机可以被整合在用户设备(例如，移动设备100)或环境中的单独设备(如所示的)中。在任何一种情况下，相机24可以与后端控制器130通信。向输入接口的一类输入是由相机采集用户的图像。用户的所述图像被转发至后端控制器进行面部识别。如果所述面部识别将用户验证为被授权，后端控制器可以调度包含超声波形式信息的交替音频信号，从而解锁设备22以允许用户访问。例如，与让顾客寻找商店相关人员过来并为其解锁橱柜以购买物品相反，如果所述顾客可以被验证，本发明可以自动地解锁橱柜。另外，所述相机可以通过销售点准确地跟踪顾客，从而验证已经支付。

在另一示例中，所述输入接口是传感器，并且其中，所述输入是所述传感器所提供的警告，所述警告被转发至所述后端控制器，所述后端控制器根据所述警告可以对包含对所述用户25或其他设备22的警告信息的交替音频信号进行调度。例如，所述交替音频信号可以是超声波信号，所述超声波信号被作为警告或通知发送至低成本标签或移动计算机从而在不需要单独无线电的情况下警告事件的商店相关人员或商店安全人员。所述事件可以包括安全警告、火警、盗窃等。

在另一示例中，所述输入接口是所述移动设备100中的音频接口106，所述音频接口能够检测将指示所述移动设备的运动的超声波脉冲串26的多普勒频移，并且其中，所述输入是表明所述移动设备正在移动的指示，所述指示被转发至所述后端控制器，所述后端控制器可以根据所述指示调度交替音频信号用于改进的运动检测。例如，可能可以使用超声波脉冲串26进行运动检测功能的至少一部分，即，来自附近对象的定时反射可以确立对象在附近。为了确定对象是否在移动，需要更长的脉冲来获得对脉冲的准确多普勒测量。因此，交替音频信号可以是在超声波脉冲串上包含改进的多普勒信息的更长(即，大于两毫秒)的超声波脉冲28，其中，所述更长的脉冲可以提供更好的运动检测性能。

在另一示例中，所述输入接口是定时器，并且其中，所述输入是通过所述定时器到期所提供的警告，所述后端控制器根据所述警告可以对包含超声波信号的交替音频信号进行调度从而生成大的噪声。通过生成大超声波噪声(例如，在20khz116db声压水平处200w)，这可以被用作有害物遏制。由于利用温暖并提供覆盖的超声波定位系统的发射器设备110，有害物(比如鸟、啮齿动物、昆虫等)会趋向聚集在这些设备上或中。在本示例中，超声波频率和这个频率的灵敏度将干扰动物占据设备，并因此有助于防止伤害此类动物，并且延长了对此类设备维护的间隔时间。

在另一示例中，所述输入接口是能够检测环境中噪声的音频接口106，并且其中，所述输入是噪声水平，所述噪声水平被转发至所述后端控制器以确定所述噪声的位置(与所述移动设备的位置相对应)以及所述噪声水平是否大于这个位置处的正常噪声水平，所述后端控制器根据所述确定可以对包含将相关人员引导至这个位置的信息的交替音频信号进行调度。这可以用于检测零售商店中高交通区域所导致的高噪声水平并将商店相关人员引导至这些区域以辅助顾客。

在另一示例中，所述输入接口是能够检测环境中噪声的音频接口，并且其中，所述输入是噪声水平，所述噪声水平被转发至所述后端控制器以确定所述噪声水平是否大于阈值，所述后端控制器根据所述确定可以对包含针对环境中的人的紧急信息的交替音频信号进行调度。这可以用于触发指示紧急情况的高噪声事件并引导商店工作人员和顾客遵守紧急情况程序。

图2是根据本发明的某些实施例示出了交织有交替音频功能的用于超声波定位的方法的图。

第一步骤200包括提供多个发射器，所述发射器可操作来发射超声波脉冲串和包括或者可听或者超声波信息的音频信号。

下一步骤202包括针对每个交替音频信号定义多个干扰参数。

下一步骤204包括：关于超声波脉冲串表征针对每个交替音频信号的所定义的所述干扰参数的干扰效果。

下一步骤206包括：提供输入以触发对包含与所述输入有关的信息的交替音频信号的调度。

下一步骤208包括：根据相应的干扰效果，对来自每个发射器的所述超声波脉冲串和交替音频信号的交织进行调度；

下一步骤210包括：接收用于对移动设备进行定位的所述超声波脉冲串。

另一步骤212包括：按照所述交替音频信号中的信息采取动作。

在前述说明书中，已经描述了特定实施例。然而，本领域普通技术人员认识到，在不脱离在以下权利要求书中列出的本发明的范围的基础上，可以进行各种修改和改变。相应地，有待在说明性而非限制性的意义上看待本说明书和附图，并且所有此类修改都旨在包括在本教导的范围内。

益处、优点、问题的解决方案、以及可导致任何益处、优点、或解决方案发生或变得更明显的任何元素不应该被解释为任何或所有权利要求的关键、所需、或实质的特征或元素。本发明的范围仅由所附权利要求书(包括本申请未决期间所作的任何修改以及所公布的那些权利要求的等同物)来限定。

而且，在本文件中，诸如第一和第二、顶部和底部等的关系型术语仅被用于将一个实体或者动作与另一实体或者动作进行区分，而不是必然要求或者暗示所述实体或动作之间的任何这种实际的关系或者顺序。术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“具有(has)”、“具有(having)”、“包括(includes)”、“包括(including)”、“包含(contains)”、“包含(containing)”或它们的任何其他变形旨在覆盖非排他性包括，从而使得包括、具有、包括、包含元素列表的过程、方法、物品或装置不仅仅包括所述元素并且可以包括其他未清楚地列出或这种过程、方法、物品或装置固有的元素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括...一个”、“具有...一个”、“包括...一个”、“包含...一个”限定的元素并不排除在包括、具有、包括、包含所述元素的过程、方法、物品或者装置中存在附加的相同元素。术语“一个(a)”和“一个(an)”被定义为一个或多个，除非此处另有明确陈述。术语“基本上(substantially)”、“实质上(essentially)”、“大致上(approximately)”、“大约(about)”或它们的任何其他版本被定义为接近本领域普通技术人员的理解，并且在一个非限制性实施例中，所述术语被定义为在10％以内、在另一实施例中在5％以内、在另一实施例中在1％以内以及在另一实施例中在0.5％以内。本文所使用的术语“耦合”被定义为连接，但不必是直接地连接并且不必是机械地连接。以一定方式“配置”的设备或结构至少以所述方式配置，但是也可以以未列出的方式配置。

将理解的是，某些部件可由一个或多个通用或专用处理器(或“处理设备”)(诸如微处理器、数字信号处理器、定制处理器和现场可编程门阵列(fpga)以及唯一存储的程序指令(包括软件和固件两者))组成，所述唯一存储的程序指令结合某些非处理器电路控制所述一个或多个处理器实现本文所描述的方法和/或装置的一部分、大部分或者所有功能。可替代地，一部分或全部功能可由未存储有程序指令的状态机实现，或者在一个或多个应用专用集成电路(asic)中实现，其中每一个功能或者某些功能的一些组合被实现为定制逻辑。当然，可使用这两种方法的组合。

而且，实施例可被实现为计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质具有存储在其上以用于对计算机(例如，包括处理器)进行编程的计算机可读代码以便执行如本文所描述和要求保护的方法。此类计算机可读存储介质的示例包括但不限于硬盘、cd-rom、光存储设备、磁性存储设备、rom(只读存储器)、prom(可编程只读存储器)、eprom(可擦除可编程只读存储器)、eeprom(电可擦除可编程只读存储器)以及闪速存储器。进一步地，可以预期，尽管可能需要大量工作以及由例如可获得的时间、当前技术以及经济考虑因素推动的许多设计选择，但普通技术人员在得到本文所公开的概念和原理的指导后，将能够容易地釆用最少实验产生这类软件指令和程序以及ic。

提供本摘要以允许读者快速确定本技术披露的性质。摘要是在理解其将不会被用来解释或限制权利要求书的范围或含义的情况下提交的。另外，在前述的详细描述中，可以看到，出于将本公开连成一个整体的目的而将各种特征一起组合到各种实施例中。本公开的方法并不被解释为反映所要求保护的实施例要求比每个权利要求中明确陈述的更多特征的意图。相反，正如以下的权利要求书所反映的，创造性主题在于少于单个公开的实施例的全部特征。因此，以下权利要求书由此被并入详细描述中，其中每个权利要求本身代表单独的所要求保护的主题。