本发明涉及定位技术领域，尤其涉及一种基于到达时间的超声波定位系统及方法。
背景技术：
目前广泛应用的定位方式是gps定位，但是该定位方式在室内环境下，由于墙壁等障碍物的阻碍，gps信号较弱，很难实现定位。因此必须发展其它的室内定位技术。当前用于室内定位的一种解决方案是利用室内无线通信技术进行定位，主要的无线通信技术有红外线、超声波、超宽带、射频识别、蓝牙等。其中，超声波技术具有很多不可替代的优点，指向性好，能量损耗慢，传播距离远以及对人体没有电磁辐射的危害等。超声波技术用于室内定位时，主要是利用超声波的反射特性。然而，由于室内环境复杂，存在很多干扰，普通的超声波定位系统在接收超声波信号时多径效应严重，而且，由于超声波信号只是脉冲信号，不能携带信息，系统无法在众多超声波信号中分辨出待定位物体反射回的信号。
技术实现要素：
本发明的目的在于通过一种基于到达时间的超声波定位系统及方法，来解决以上背景技术部分提到的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于到达时间的超声波定位系统，其包括控制中心、汇聚节点、移动节点、同步节点以及信标节点；所述控制中心连接汇聚节点，所述汇聚节点与移动节点、同步节点、信标节点通信连接；所述信标节点用于：判断是否与自身身份识别码对应；若是则进行延时，发射射频信号，发射超声波信号，若否，则直接返回；所述移动节点用于接收rf消息，判断是否来自同步节点，若是则判断是否超过设定阈值，若否则判断是否与当前同步节点同组，若超过设定阈值则修改当前同步节点信息，若否则返回，若与当前同步节点同组则启动从定时器，然后等待，若收到超声波信号则计算距离并保存至缓存区，若未收到超声波信号，则返回继续等待；所述同步节点具体用于以设定时间为时间间隔，通过射频同步信道广播同步信号，用于各信标节点间的时间同步，信标节点在接收到同步信号后，分别延迟不同的时间，利用同步信道同步发射出带有自身特殊标记的射频信号和不携带任何信息的超声波脉冲，移动节点接收到同步节点的同步信号后开始计时，采集来自各信标节点的射频信号和超声波信号包信息，封装数据包，在计时到达时间后的任一随机时刻将此数据包通过移动数据信道发送到汇聚节点，汇聚节点通过移动数据信道接收数据，并将数据通过串口发送到控制中心，控制中心对数据分析，完成目标定位。
本发明还公开了一种基于到达时间的超声波定位方法，该方法包括：同步节点以设定时间为时间间隔，通过射频同步信道广播同步信号，用于各信标节点间的时间同步；信标节点在接收到同步信号后，分别延迟不同的时间，利用同步信道同步发射出带有自身特殊标记的射频信号和不携带任何信息的超声波脉冲；移动节点接收到同步节点的同步信号后开始计时，采集来自各信标节点的射频信号和超声波信号包信息，封装数据包，在计时到达时间后的任一随机时刻将此数据包通过移动数据信道发送到汇聚节点；汇聚节点通过移动数据信道接收数据，并将数据通过串口发送到控制中心；控制中心对数据分析，完成目标定位。
本发明提出的基于到达时间的超声波定位系统及方法实现了基于射频和超声波到达时间差的室内定位，而且通过固定信标节点周期性同步发射射频信号和超声波脉冲，有效避免各信标节点间无线信号的冲突。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于到达时间的超声波定位方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容，除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，不是旨在于限制本发明。
本实施例中基于到达时间的超声波定位系统具体包括控制中心、汇聚节点、移动节点、同步节点以及信标节点；所述控制中心连接汇聚节点，所述汇聚节点与移动节点、同步节点、信标节点通信连接；所述信标节点用于：判断是否与自身身份识别码对应；若是则进行延时，发射射频信号，发射超声波信号，若否，则直接返回；所述移动节点用于接收rf消息，判断是否来自同步节点，若是则判断是否超过设定阈值，若否则判断是否与当前同步节点同组，若超过设定阈值则修改当前同步节点信息，若否则返回，若与当前同步节点同组则启动从定时器，然后等待，若收到超声波信号则计算距离并保存至缓存区，若未收到超声波信号，则返回继续等待；所述同步节点具体用于以设定时间为时间间隔，通过射频同步信道广播同步信号，用于各信标节点间的时间同步，信标节点在接收到同步信号后，分别延迟不同的时间，利用同步信道同步发射出带有自身特殊标记的射频信号和不携带任何信息的超声波脉冲，移动节点接收到同步节点的同步信号后开始计时，采集来自各信标节点的射频信号和超声波信号包信息，封装数据包，在计时到达时间后的任一随机时刻将此数据包通过移动数据信道发送到汇聚节点，汇聚节点通过移动数据信道接收数据，并将数据通过串口发送到控制中心，控制中心对数据分析，完成目标定位。
请参照图1所示，图1为本发明实施例提供的基于到达时间的超声波定位方法流程图。基于上述系统，本实施例还公开了一种基于到达时间的超声波定位方法，该方法包括：s101、同步节点以设定时间为时间间隔，通过射频同步信道广播同步信号，用于各信标节点间的时间同步；s102、信标节点在接收到同步信号后，分别延迟不同的时间，利用同步信道同步发射出带有自身特殊标记的射频信号和不携带任何信息的超声波脉冲；s103、移动节点接收到同步节点的同步信号后开始计时，采集来自各信标节点的射频信号和超声波信号包信息，封装数据包，在计时到达时间后的任一随机时刻将此数据包通过移动数据信道发送到汇聚节点；s104、汇聚节点通过移动数据信道接收数据，并将数据通过串口发送到控制中心；控制中心对数据分析，完成目标定位。
本发明的技术方案实现了基于射频和超声波到达时间差的室内定位，而且通过固定信标节点周期性同步发射射频信号和超声波脉冲，有效避免各信标节点间无线信号的冲突。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明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发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)等。