一种超声波及信号接收装置、定位设备和定位系统的制作方法

本实用新型涉及定位技术领域，尤其涉及超声波及信号接收装置、定位设备和定位系统。

背景技术：

随着定位设备和网络技术的发展，位置服务在人们的生活中越来越重要。目前的定位根据定位区域的不同可以分为室外定位以及室内定位。其中，室外定位主要通过卫星定位系统实现，目前的室外定位技术能够很好地满足室外定位的需求。然而，在室内进行定位时，由于受定位时间、定位精度以及室内复杂环境等条件的限制，室外定位技术应用于室内定位时无法满足用户的需求。

为了实现室内定位，现有的定位系统采用超声换能器作为超声波接收装置接收超声波信号，基于接收到的超声波信号进行定位，或者基于接收到的超声波信号和光学信号进行定位。

但是，发明人在执行本发明的过程中发现现有技术存在如下的缺陷：超声换能器体积较大，且具有方向性，在进行定位时，需要在各个方位布置较多的超声换能器，既增加了成本，又增加了定位设备的体积和重量。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种超声波接收装置、定位设备及定位系统，降低了生产制作成本，减小了定位设备的体积和重量。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种超声波接收装置，包括至少一个微型机电系统MEMS麦克风，所述MEMS麦克风，用于接收超声波信号。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种信号接收装置，包括本实用新型提供的超声波接收装置。

第三方面，本实用新型实施例提供了一种定位设备，包括本实用新型提供的信号接收装置。

第四方面，本实用新型实施例提供了一种定位系统，包括本实用新型提供的定位设备，还包括定位基站以及计算装置；

所述定位基站，用于发送定位信号；

所述计算装置，用于根据所述定位设备中信号接收装置接收到的定位信号，获取定位设备的位置；

其中，定位信号包括如下信号：

超声波信号；或者

超声波信号以及光学信号；或者

超声波信号、光学信号以及同步信号。

本实用新型实施例提供的技术方案，通过采用MEMS麦克风接收超声波信号，并基于MEMS麦克风接收到的超声波信号进行定位，降低了定位设备的生成制作成本，减小了定位设备的体积和质量，便于移动或者携带。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1a是本实用新型实施例提供的一种超声波接收装置的结构示意图；

图1b是本实用新型实施例提供的又一种超声波接收装置的结构示意图；

图1c是本实用新型实施例提供的又一种超声波接收装置的结构示意图；

图1d是本实用新型实施例提供的穿戴设备上设置超声波接收装置时的结构示意图；

图2a是本实用新型实施例提供的一种信号接收装置的结构示意图；

图2b是本实用新型实施例提供的穿戴设备上设置信号接收装置时的结构示意图；

图2c是本实用新型实施例提供的又一种信号接收装置的结构示意图；

图2d是本实用新型实施例提供的又一种信号接收装置的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种定位设备的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种定位系统的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的又一种定位系统的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的又一种定位系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。

图1a是本实用新型实施例提供的一种超声波接收装置的结构示意图；如图1a所示，所述超声波接收装置10包括至少一个微型机电系统MEMS麦克风100，MEMS麦克风100，用于接收超声波信号。

其中，MEMS麦克风是将电容器集成在微硅晶片上，可以采用表贴工艺进行制造，可以批量生产且性能稳定。MEMS麦克风在不同温度下的性能均较稳定，可承受260℃的高温回流焊，性能不会受到影响。并且敏感性不会受温度、振动、湿度和时间的影响。由于微型机电系统麦克风组装前后敏感性变化较小，可以节省制造过程中的音频调试成本；并且具有较高的电源抑制比，能够有效抑制电源电压的波动，更有利于超声波信号的接收。

进一步的，可选的，MEMS麦克风的数量在1到3之间。但是，MEMS麦克风的数量还可以是其他数量，对MEMS麦克风的数量并不作限制。例如，如图1b所示，超声波接收装置包括了一个MEMS麦克风100。当MEMS麦克风的数量大于1个时，MEMS麦克风呈均匀圆周分布。例如，如图1c所示，超声波接收装置包括3个MEMS麦克风100，3个MEMS麦克风100呈均匀圆周分布。

进一步，可选的，MEMS麦克风呈块状或者球状，MEMS麦克风还可以是其他的形状，对MEMS麦克风的形状并不作限定，可根据需要设置MEMS麦克风的形状。本实施例中，将MEMS麦克风固定在待定位物体上，接收超声波信号以进行定位。由于MEMS麦克风体积较小，可以将MEMS麦克风设置在操作手柄、可穿戴设备(例如戒指、手环等)以及其他设备上，以了解操作手柄的轨迹、人的手指的轨迹等。如图1d所示，可穿戴设备20上设置有MEMS麦克风100，通过MEMS麦克风接收到的超声波信号对人体进行定位或者对人体的部位进行定位。由此，由于MEMS麦克风的体积以及重量较小，应用范围较大，且适用性强。

上述的超声波接收装置，通过采用MEMS麦克风接收超声波信号，减小了超声波接收装置的体积和重量，降低了生产制作成本，且性能稳定。

图2a是本实用新型实施例提供的一种信号接收装置结构示意图，所述信号接收装置1包括本实用新型实施例提供的超声波接收装置10，超声波接收装置包括至少一个MEMS麦克风100。

在上述实施例的基础上，所述信号接收装置还包括至少一个光学信号接收装置30，光学信号接收装置30，用于接收光学信号。

在上述实施例的基础上，信号接收装置还包括同步信号接收装置40，信号接收装置40，用于接收同步信号。

在本实施例中，可以将超声波接收装置(包括至少一个MEMS麦克风100)设置于穿戴设备20上(图1d所示)，也可以将超声波接收装置(包括至少一个MEMS麦克风100)以及光学信号接收装置30设置于穿戴设备20上(图2b所示)。其中，也可以将同步信号接收装置设置于穿戴设备上(图中未示出)，可以根据需要进行选择。

本实施例中，对于信号接收装置的结构形式并不作限制。例如，如图2c所示，信号接收装置可包括三个MEMS麦克风100以及多个光学信号接收装置30。如图2d所示，信号接收装置可包括一个MEMS麦克风100以及多个光学信号接收装置30，其中，光学信号接收装置的数量并不作限制。

本实施例中，信号接收装置的结构并不局限于图2a-2d所示的结构，信号接收装置还可以包括其他信号接收装置。

在上述的信号接收装置中，通过采用MEMS麦克风接收超声波信号，减小了信号接收装置的体积和重量，降低了生产制作成本。

图3是本发明实施例提供的一种定位设备的接收示意图，所述定位设备2包括本实用新型实施例提供的信号接收装置1，其中，信号接收装置1包括超声波接收装置10，超声波接收装置10包括至少一个MEMS麦克风100。

在上述实施例的基础上，定位设备2还包括光学信号接收装置30.

在上述实施例的基础上，定位设备2还包括同步信号接收装置40。

在上述定位设备，通过采用MEMS麦克风接收超声波信号，减小了定位设备的体积和重量，降低了生产制作成本。

图4是本实用新型实施例提供的一种定位系统结构示意图，所述定位系统包括定位设备2、定位基站3以及计算装置4；定位基站3，用于发送定位信号；计算装置4，用于根据定位设备2中信号接收装置1接收到的定位信号，获取定位设备2的位置；其中，定位信号包括如下信号：超声波信号；或者超声波信号以及光学信号；或者超声波信号、光学信号以及同步信号。可选的，定位基站3包括至少三个不共线第一超声波信号发射装置50，定位设备2中的信号接收装置1包括至超声波接收装置10，超声波接收装置10包括至少一个MEMS麦克风100。

其中，第一超声波发射装置50，用于发射超声波信号；计算装置4，用于根据超声波接收装置接收到的相邻超声波信号之间的时间间隔，获取定位设备的位置。

在本实施例中，如图4所示，当采用定位系统进行定位时，采用第一超声波发射装置50发射出三个不同频率的超声波，并以预设定的时间间隔按照预定的顺序发送超声波信号；MEMS麦克风100接收超声波信号，并将接收到的超声波信号发送给计算装置4，计算装置4接收到超声波信号时开始计时，并得到相邻三个超声波信号到达的时间间隔，由时间间隔得到定位设备2到达三个第一超声波发射装置50的距离差，基于距离差以及几何关系，确定定位设备2的位置。

需要说明的是，对于采用上述定位系统进行定位的方法并不局限于上述的方法，还可以是其他方法。

图5是本实用新型实施例提供的又一种定位系统结构示意图，如图5所示，定位系统包括定位基站3、定位设备2以及计算装置4，可选的，定位设备2包括信号接收装置1，信号接收装置1包括超声波接收装置10及光学信号接收装置30，超声波接收装置10包括至少一个MEMS麦克风100；定位基站包括第二超声波发射装置60、光学信号发射装置70。

其中，第二超声波发射装置60，用于发射超声波信号；光学信号发射装置70，用于发射光学信号；计算装置4，用于根据超声波接收装置10接收到的超声波信号以及光学信号接收装置30接收到的光学信号，获取定位设备2的位置。

如图5所示，当采用上述的定位系统进行定位时，通过接收到的光学信号确定定位设备2相对于定位基站3的方向，通过接收到的超声波信号确定定位设备2相对于定位基站3之间的距离，通过所述方向和距离定位设备2的位置。

图6是本实用新型实施例提供的又一种定位系统的结构示意图，如图6所示，定位系统包括定位基站3、定位设备2以及计算装置4，可选的，定位设备2包括信号接收装置1，信号接收装置1包括超声波接收装置10、光学信号接收装置30以及同步信号接收装置40，超声波接收装置10包括至少一个MEMS麦克风100；定位基站包括第二超声波发射装置60、光学信号发射装置70、同步信号发射装置80。

其中，同步信号发射装置80，用于发射同步信号；计算装置4，用于根据超声波接收装置10接收到的超声波信号、光学信号接收装置30接收到的光学信号以及同步信号接收装置40接收到的同步信号，获取定位设备2的位置。

如图6所示，当采用上述的定位系统进行定位时，接收定位基站3中同步信号发射装置80发送的同步信号、定位基站3中光学信号发射装置70发射的两个光学信号，以及第二超声波发射装置60发射的超声波信号，并分别记录接收到同步信号的第一基准时刻、接收到两个光学信号的第一时刻和第二时刻，以及接收到超声波信号的第三时刻。计算装置4根据第一基准时刻，第一时刻、第二时刻、第三时刻以及定位基站3中光学信号发射装置70的转速确定位设备2的位置。

需要说明的是，计算装置可以是处理器，还可以是其他具有计算功能硬件结构，且计算装置可以和定位设备连接在一起，也可以和定位设备分置。

在上述的定位系统中，通过采用MEMS麦克风接收超声波信号，以进行定位，降低了生产制作成本，并减小了定位设备的重量和体积。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。