技术领域
此实用新型申请涉及用于识别移动设备地理或空间位置的一种或多种声波定位装置。所述声波定位装置又称为“室内跟踪装置”，还可称为“声信号定位装置”，亦可称为“利用声波的室内定位装置”或简称“定位装置”。
背景技术：
可定位、跟踪、识别、记录、监控并分析移动设备地理或空间位置或方位的系统或设备通常利用卫星发射的微波(无线电)信号以及惯性和非惯性传感器跟踪移动设备。但卫星和其接收器跟踪系统通常适用于室外追踪或导航，若用于室内导航时会存在一定的局限性。
在室内以及靠近高大建筑物的环境中，卫星发射的微波信号会严重受阻，而卫星导航接收器所收到的微波信号可能发生严重衰减或阻塞。因此，室内环境中的卫星接收器所收到的微波信号会远弱于室外环境。在该微波信号衰弱和混乱的情况下，卫星讯号接收器跟踪系统难以在室内接收到高质量的微波信号，并通过分析该信号来计算接收器的精确地理或空间位置。
现有一些设备选择惯性跟踪系统(惯性导航系统)采用陀螺仪和加速计等传感器的读数来估算被追踪对象的相对路径。然而，传感器偏移偏差、灵敏度、传感器测量限制以及系统位置确定方法(例如：算法)的各种局限性等因素会导致该惯性跟踪系统随时间推移而积累较大误差。此外，考虑到在室内被跟踪对象的尺寸和成本，该惯性跟踪系统需要使用价格更低且功能强大的惯性传感器，从而进一步降低惯性跟踪系统的实用性。
使用不同基准点相同或不同频率信号计算物体地理或空间位置的各种信号分析方法可能亦不具可行性，因为此种情况下需在特定跟踪位置安装基准设备，而且无线电信号穿过各种建筑材料时产生的多路径效应还会进一步造成较大的瞬时误差和异常值。
还有一种采用磁场传感器和指南针的替代系统可在不受磁干扰的环境中精确检测方位角，但上述设备所供数据在建筑物内部环境中往往不太准确，因为建筑结构、电线和其他本地磁源都会造成一定的干扰。因此，尽管它在某些大型建筑定位确实可用，但由于数据采集时间间隔内并非每一个时间点上的罗盘角都具可靠性，这种定位方法无法被广泛采用。
综合来看，现有已知系统在提供准确和可靠的物体精确地理或空间位置信息 (例如：移动电子设备)方面存在各种各样的缺点。
技术实现要素：
此实用新型申请旨在提供一种或多种新颖实用的声波定位装置。此实用新型申请亦旨在并提供一种或多种使用、配置、维护、升级和保养声波定位装置的方法。此实用新型申请通过了一项或多项独立权利要求描述了各种基本特征，而有关声波定位装置的优势技术则由其从属权利要求分别进行描述。
就此实用新型第一个方面而言，此实用新型申请所提供的定位装置包含一个或多个能广播经编码和调制声波的发射器(即声信号发射器)，其相关声(波) 信号接收器配备有解码器和解调器，例如一个安装有相关软件的智能手机。所述接收器通过对所述声信号发射器位置讯息进行解读(例如解码和解调)，以通知所述接收器的位置。所述经过编码和调制的声波信号可包含室内环境相关信息，并通过所述接收器以图解方式描述或显示所述接收器位置在所述室内环境的位置。
此实用新型申请可用于室内或室外的儿童跟踪、库存跟踪以及会议或展览定位。在示例中，可以在某个场所按预先设计好的位置铺设或覆盖一些所述声信号 (亦为讯号)发射器。配备内置麦克风(声信号接收装置)的手持信号接收器(如安装有关软件包的智能手机)的人员可以通过其手持信号接收器所安装的软件应用程序根据来解读声波讯号。所述软件应用程序可在接收器显示器上指示接收器所在的位置，还可通过计算得出的接收器位置以通过无线网络传输至远程计算机，用于跟踪和存储所述接收器的最新已知位置。此种情况下通过声波定位的用户，包括百货商店内的儿童、仓库内的工人和展览会参观者。所述软件应用又称为接收器中安装的“软件程序、应用程序或应用或APP”。
就第二方面而言，此实用新型申请涉及一种用于识别接收器位置的室内定位装置。室内定位装置包含一个或多个用于发射载有声发射器位置信息的声信号的声发射器，以及一个用于接收声信号并根据声信号确定声信号接收器位置的声接收器。
一个或多个声发射器和声接收器可组合或配合成一个收发器，用于发送和接收有关收发器位置信息的声信号。一个或多个声发射器可包含或共享一个用于位置信息编码的编码器或讯号调制器。声讯号接收器可视情况包含一个用户获取声信号的麦克风(即声波或音频信号转换器，音频信号接收器)、一个用于提取位置信息的解码器(例如：解调器)和一路用于告知用户位置信息声接收器的输出 (例如：显示屏)。所述定位装置可配置一个或多个声发射器实现“各向同性或全向声信号”的传输配置,由一个或多个声发射器可彼此间隔布置多个声(讯号)发射器。所述的一个或多个声发射器(即声讯号发射器)可包含第一个、第二个和第三个声发射器，分别发射完全不同频率的声信号并且彼此有固定距离间隔。例如，所述第一、第二和第三个声(讯号或信号)发射器构成一个等边三角形。
另外，多个声发射器可共同构成一个预定几何图案，用于嵌入或敷设一个室内区域。声(信号)发射器经配置后可用于发射一路或多路预定频率的基带声信号。例如，所述三个声信号发生器被布置于彼此相邻和相互间距为五米，所述第一声发射器自动重复广播300赫兹的声信号(含第一声发射器的位置讯息)；所述第二声发射器自动重复广播350赫兹的声信号(含第二声发射器的位置讯息)；所述第三声发射器自动重复广播400赫兹的声信号(含第三声发射器的位置讯息)。由于一般声发射器在预定频率条件下投射或广播有关声信号时功耗基本不到五瓦，所述多个声发射器可长期依靠电池驱动，无需外接电源。而一个声信号定位装置的电子电路可构成编码器、解码器(例如一个安装声信号解码和解调软件包的智能手机)，自动接收和处理一个或多个声信号，以提供导航。所述编码器和解码器(或两者同时)可视情况处理声波频率为20-20000赫兹的声信号。发射器经配置后可提供载有发射器识别信息、楼层识别信息、建筑识别信息或其他把这些资讯任意组合的声波信号。
就第三个方面而言，此实用新型申请提供一种基带声信号编码方法：第一步先对电子识别码(例如：使用Varicode的声发射器识别码)进行编码；第二步是对楼层识别码进行编码(例如：使用Varicode)；第三步是对建筑识别码进行编码(例如：使用Varicode码)；第四步是将载波频率与基带信号混合生成调制声信号；第五步是通过扬声器发射或广播调制所述声(波)信号。上述某些步骤可以根据需要进行调整顺序或进行组合。
就第四个方面而言，此实用新型申请提供一种通过声信号接收器解码编码声信号的方法：第一步是接收编码声信号；第二步是利用带通滤波器过滤基带信号以消除不需要的噪声；第三步是利用鉴相器和位时钟输入检测相变情况以恢复基带信号；第四步是解码基带信号并利用Varicode检索电子识别码(声发射器识别码)；第五步是解码基带信号并利用Varicode检索楼层识别码；第六步是解码基带信号并利用Varicode检索建筑识别码。上述某些步骤可能会进行顺序调整或重新组合。
就第四方面而言，此实用新型申请提供一种至少用于跟踪一个接收器的室内定位装置。室内定位装置包含一个或多个声发射器(用于发射载有声发射器识别信息以及至少一个发射器环境详细信息的声信号)、一个声信号接收器(用于接收和解析声信号以确定声信号接收器位置)和一台计算机(至少连接一个声信号发射器用于操作至少一个声发射器)。计算机可包含一台计算服务器(伺服器)，其通过缆线、无线电波和互联网至少连接一个声信号发射器。所述计算机可用于调节载波频率或对识别信息进行编码。可视情况配置一个或多个声信号发射器利用无线技术并通过GSM、LTE、WiFi、蓝牙或红外等局域网以及存储设备的更新接收信息。
就第五个方面而言，此实用新型申请提供的室内定位装置包含一个或多个声信号发射器(用于生成针对周围环境的声信号)和一台上位机(至少与一个声信号发射器配合使用对声信号进行编码)。所述的一个或多个声信号发射器包含第一个、第二个和第三个声信号发射器，它们相互之间间隔预定距离以覆盖一定的地理或空间区域。此实用新型申请还提供一种室内定位装置，其包含一台用于为一个或多个声信号发射器提供地理或空间信息广播的应用计算机、上位机、对应一个或多个声信号发射器的一个声信号接收器或上述设备的任意组合。
就第六个方面而言，此实用新型申请所供室内定位工具包含一个声接收器 (用于接收载有地理或空间位置信息的声信号)、一个微处理器(连接声信号接收器处理声信号并提取地理或空间位置信息)和一个输出终端(与微处理器连接显示地理或空间位置信息)。室内定位工具包含一个声信号发射器，用于发射载有室内定位工具地理或空间位置信息的声信号。
就第七个方面而言，此实用新型申请提供一个定位用声信号发射器，其包含一个扬声器(例如扩音器或电声转换器，用于传播与声信号发射器地理或空间位置信息相关或载有地理或空间位置信息的声信号)和一个电子电路(与扬声器连接并驱动扬声器自动、反复、连续或间歇地传播声信号)。
电子电路可包含一个计算机可读记忆体，用于存储声信号发射器地理或空间位置信息相关信息。电子电路还包含一个用于执行存储器所存指令的微处理器。扬声器可通过固定或基本相同的声频或音频传播声信号。声信号发射器还包含一个与扬声器连接的电源装置(例如太阳能电池板)，两者的电子电路为声信号发射器提供本地供电。电源装置包含一个电源(例如电池)连接器。扬声器地理或空间位置基本固定：例如固定至立杆、墙壁或天花板等建筑物结构。扬声器可提升至预定高度。电子电路可用于调制、编码、加密声信号供传播之用。电子电路可用于调节声信号的传播音量、频率或强度。
此实用新型申请还提供一组声信号发射器，其包含第一个声信号发射器(用于传播与第一个声信号发射器第一地理或空间位置信息相关或载有该信息的第一路声信号)和第二个声信号发射器(用于传播与第二个声信号发射器第二地理或空间位置信息相关或载有该信息的第二路声信号)。第一个和第二个声信号发射器彼此间隔预定距离，例如彼此间隔10米。
所述的一组声信号发射器还包含一台计算机或计算服务器，其拥有或存有第一地理或空间位置信息和第二地理或空间位置信息。计算机配备一个存储器，所存地图以第一地理或空间位置信息和第二地理或空间位置信息标记。所述的一组声信号发射器还包含一个连接到计算机的通信网络，至少将地图的一部分分配给用户。该网络还包含一个电信网络和计算机网络(例如互联网、内联网、无线网络和局域网)。
此实用新型申请还提供一个用于定位的有遮盖场所。所述有遮盖场所包含一个场地以及所述的一组声信号发射器。所述有遮盖场所可在屋顶下方预定位置固定一个或多个所述声信号发射器用于在所述有遮盖场所定位。
此实用新型申请的实施例提供一栋多层建筑，其包含装有第一组声信号发射器的第一层(多层建筑其中一层，不限于一楼或二楼)和装有第二组声信号发射器的第二层(多层建筑的另一层，不限于一楼、二楼或任意特定楼层)。
此实用新型申请部分实施例提供一种声信号定位装置，包含一个用于接收声信号的麦克风、一个用于存储地图的存储器和一个微控制器(即微处理器，可用于处理声信号并显示于地图上有关声信号定位装置的地理或空间位置)。声信号定位装置还可包含一个用于接收地图的电子终端(例如天线和USB端口)。声信号定位装置还可包含一个为声信号定位装置供电的电池。声信号定位装置可视情况包含一个用于同用户互动的用户界面(例如：显示屏和喇叭扩音器)。
此实用新型申请的室内定位装置提供一个声发射器和声接收器，融为一台收发器用于发送和接收有关收发器位置信息的声信号。声发射器可包含一个用于位置信息编码的编码器(例如：调制器)。声接收器可包含一个用户获取声信号的麦克风(即声或音频信号转换器，音频信号接收器)、一个用于提取位置信息的解码器(例如：解调器)和一路用于告知用户位置信息声接收器的输出(例如：显示屏)。可视情况配置声发射器实现“各向同性或全向声信号”的传输配置。声发射器有时可包含彼此间隔开的多件声发射器。
此实用新型申请所供室内跟踪系统包含一个或多个声发射器，包括彼此间隔布置的第一个、第二个和第三个声发射器，分别发射完全不同频率的声信号。多个声发射器可共同构成一个预定几何图案，用于嵌入一个室内区域。声发射器经配置后可用于发射一路或多路预定频率的基带声信号。相邻两个声发射器之间的距离可视情况调至五米以下。声发射器在预定频率条件下投射声信号时功率消耗基本不到五瓦。编码器、解码器或两者同时处理人类通常无法察觉的声信号。编码器和解码器(或两者同时)通常处理频率20-20000赫兹的声信号。发射器经配置后偶尔可提供载有发射器识别信息、楼层识别信息、建筑识别信息或其任意组合的声信号。
就第八个方面而言，此实用新型申请提供一种基带声信号编码方法：第一步先对电子识别码(例如：使用Varicode的声发射器识别码)进行编码；第二步是对楼层识别码进行编码(使用Varicode)；第三步是对建筑识别码进行编码(使用Varicode码)；第四步是将载波频率与基带信号混合生成调制声信号；第五步是通过扬声器发射调制声信号。上述某些步骤可进行组合或顺序调整。
就第九个方面而言，此实用新型申请提供一种通过声信号接收器解码编码声信号的方法：第一步是接收编码声信号；第二步是利用带通滤波器过滤基带信号以消除不需要的噪声；第三步是利用鉴相器和位时钟输入检测相变情况以恢复基带信号；第四步是解码基带信号并利用Varicode检索电子识别码(声发射器识别码)；第五步是解码基带信号并利用Varicode检索楼层识别码；第六步是解码基带信号并利用Varicode检索建筑识别码。
就第十方面而言，此实用新型申请提供一种至少用于跟踪一个接收器的室内定位装置。室内定位装置包含一个或多个声发射器(用于发射载有声发射器识别信息以及至少一个发射器环境详细信息的声信号)、一个声信号接收器(用于接收和解析声信号以确定声信号接收器位置)和一台计算机(至少连接一个声信号发射器用于操作至少一个声发射器)。计算机可包含一台计算服务器，其通过缆线、无线电波和互联网至少连接一个声信号发射器。计算机可用于调节载波频率或对识别信息进行编码。可视情况配置一个或多个声信号发射器利用无线技术并通过GSM、LTE、WiFi、蓝牙或红外等局域网以及存储设备的更新接收信息。
就第十一个方面而言，此实用新型申请提供的室内定位装置包含一个或多个声信号发射器(用于生成针对周围环境的声信号)和一台上位机(至少与一个声信号发射器配合使用对声信号进行编码)。所述的一个或多个声信号发射器包含第一个、第二个和第三个声信号发射器，它们相互之间间隔预定距离以覆盖一定的地理或空间区域。
就第十二个方面而言，此实用新型申请所供室内定位装置包含一台可与上位机配合使用的应用计算机。应用计算机可向至少一个声信号发射器、上位机、至少一个声信号发射器的声信号接收器或其任意组合传播地理或空间位置信息。
就第十三个方面而言，此实用新型申请所供室内定位工具包含一个声接收器 (用于接收载有地理或空间位置信息的声信号)、一个微处理器(连接声信号接收器处理声信号并提取地理或空间位置信息)和一个输出终端(与微处理器连接显示地理或空间位置信息)。室内定位工具包含一个声信号发射器，用于发射载有室内定位工具地理或空间位置信息的声信号。
附图说明
所附图片(“各图”)对实施例进行图示说明，用于解释所公布实施例的各种原理，但需要注意的是，这些图片仅供说明之用，并未规定相关发明的限值。图1描述了一个包含一组无重叠嵌合三角形的跟踪网格，三角形三个顶点至少有三个声发射器；
图2所描述的室内定位装置中，人类用户站在三个声发射器旁边的三个覆盖球体内，手中持有一个接收器；
图3所展示的室内定位装置包含用于调制基带信号的声发射器和用于解调所发射信号的接收器；
图4以图解方式描述了BPSK输出波及其给定输入；
图5提供了声发射器BPSK调制的框图；
图6提供了接收器BPSK解调的框图；
图7展示的是接收器内软件应用流程室内定位装置的第一个实施例(不向本地跟踪服务器反馈)；
图8展示的是接收器内软件应用流程室内定位装置的第二个实施例(向本地跟踪服务器反馈)；
图9展示的是接收器内软件应用流程室内定位装置的第三个实施例(向本地跟踪服务器反馈，并与应用服务器通信)；
图10描述的是管理一组声发射器的一个本地跟踪服务器流程中室内定位装置的第四个实施例；
图11描述的是与接收器通信的一个本地跟踪服务器流程中室内定位装置的第五个实施例；
图12描述的是包含本地跟踪服务器和接收器的本地应用服务器流程室内定位装置的第六个实施例。
具体实施方式
此实用新型申请的非限制典范性实施例现在将参照上述附图进行说明。
图1和图2使用三角中嵌入的声发射器102描述了跟踪网格100。
图1描述了一个包含一组无重叠嵌合三角形的跟踪网格100，三角形三个顶点至少有三个声发射器102。三角形三条直边长度各不相同，但各边长度均为五米(5m)左右。
在三角形108中，三个载波频率104为f1、f2和f3的声发射器分别位于三个顶点上。第一个三角形108的一条边(声发射器102，载波频率104为f1和f2) 与采用相同声发射器102的第二个三角形的一条边嵌合。第二个三角形110剩余顶点的声发射器发射载波频率104为f3。
声发射器102传输一个载波频率104(f1、f2或f3)连同该频率条件下的调制信号(未显示)。载波信号频率从20Hz到20000Hz不等。调制信号所涵信息包括声发射器102的一个建筑识别码、一个楼层识别码和一个电子标识码。
三角形中布置的声发射器102使接收器110能够按图2所示方式并利用三边测量计算其位置，或者利用圆、球形或三角形几何形状通过距离测量测定各点绝对或相对位置。声发射器102之间的距离在位置跟踪过程中已知且有用。
接收器110只有一个软件应用测定和处理相邻或最近位置发射器102提供的三个声频。换而言之，软件应用消除了重复频率的声信号，在确定接收器110 确切位置时不处理距离大于最近发射器的声信号。
图2所示室内定位装置中，接收器110位于三个球体内，代表三个声发射器102调制信号的覆盖范围。这三个球体由三条彼此相交的折线指示。各球体具有各向同性和全向性，为接收器110提供一个基准点用于计算其位置。
三个声发射器102定位于三角结构内。三个声发射器102之间的距离已知，因为它们定位于天花板上或高于接收器110的平面内。
接收器110包含一个内置麦克风(未显示；用于接收至少一路调制信号)、一个板载处理器(用于处理所采集的调制信号)、一个算法(用于从调制信号中提取信息并计算接收器110的位置)和一个触控显示器(用于输入信息并显示接收器110的位置)。
声发射器102球体覆盖范围手持接收器110的人类用户至少从三个声发射器102接收三路调制信号。
配备内置麦克风的接收器110获取三路调制信号。接收器110中的算法解调调制信号获得三种信息，包括声发射器的建筑识别码、楼层识别码和电子标识。
由于用户站在天花板下方，三个声发射器的建筑识别码和楼层识别码完全相同；假设建筑代码为“123456”，楼层识别码为“01”。接收器110中的算法将搜索包含相应代码描述和相关平面图的查找表。
为确定接收器110的确切位置，算法使用三个发射器102的电子识别码，并在表中查找声发射器102之间相应的距离。一段时间内的所发射信号接收序列指示所发射信号到达接收器110所需时间长度。
假设20℃条件下所发射信号在海平面上干燥空气中的传输速度为343米/ 秒(每秒三百四十三米)，声发射器102与接收器110之间的距离就是所发射信号传输速度和从声发射器102到接收器110所需时间的乘积。声发射器102和接收器110之间最短距离将指示距离声发射器102的大概位置。若要实现更准确的位置跟踪，需要借助多个声发射器。
图2描述了载波频率104为f1、f2和f3的声发射器102三个球体中的接收器110。
三球曲面交点的确定方法：建立三球面方程，然后针对三个未知数(即x、 y和z)求解三个方程。为方便计算，建立方程时确保球体中心位于z＝0平面内，同时还确保一个中心位于原点P1(0,0)，而另一个位于x轴P2(d,0)。
先从三个球体的方程开始，其中：三个球体的半径分别为r1、r2和r3；x、 y和z是三维笛卡尔坐标系中的坐标。P1、P2和P3分别是三个球体的中心，坐标分别为(0,0)、(d,0)和(i,j)。
r22＝(x–d)2+y2+z2
r32＝(x–i)2+(y–j)2+z2
用半径r1和r2消掉方程中的y和z求解x，得到
发射频率为f1和f2的前两个球体相交于一个点以上，意味着
d-r1＜r2＜d+r1
将
代入
(第一个球体的方程)
y2+z2＝r12-x2
将
(第一个球体的方程)
代入第三个球体的方程，r32＝(x–i)2+(y–j)2+z2得到结果
确定解点的x和y坐标，确定z坐标第一个球体方程为
最后一部分可视为：取第一个和第二个球以及第三个球相交所得圆。
若该圆完全位于球体外部或内部，z等于一个负数的平方根：不存在实解。若该圆刚好与球体相交于一点，则z等于零。若该圆与球体相交于两点，则z等于一个正数的正或负平方根。
而后，算得结果将显示在接收器110显示器上，具体显示建筑名称(建筑相关平面图上的楼层号)。例如，接收器110显示器所显示建筑名称的格式为“您现在位于ABC大楼1楼#01—01单元”。
图3所展示的室内定位装置包含用于通过二进制相移键控(BPSK)调制基带信号的声发射器102和用于解调所发射信号的接收器110。应当注意的是， BPSK调制和Varicode仅作为示例描述此实用新型申请内容，因此不具限定性；还可能涉及其他调制方式(BPSK31和BPSK63)和编码技术。Varicode是一种霍夫曼编码(Huffman code)，用于支持所有ASCII字符的PSK31。运行带宽为62.5Hz时，BPSK31符号率为31.25波特；运行带宽为125Hz时，BPSK63 的符号率为62.5波特。
声发射器102所包含的平衡调制器114第一路输入为正弦载波；载波发生器118生成正弦载波116；二进制数据序列120作为第二路输入；相移波122 作为与发射扬声器112连接的输出。
BPSK调制或二进制相移键控通过平衡调制器114完成，它将输入上施加的两路信号116和120放大。零二进制输入的相位角为0°，高输入相位反转180°。二进制数据序列120表示将要加载到正弦载波116上的信息。
接收器110配备的BPSK解调器包含一个带本机振荡器126电路的混频器 124、一个带通滤波器128和一个双输入检测器130电路。解调由两段组成，第一段是解调段132，第二段是恢复段134。
接收器110使用内置麦克风136接收BPSK信号138。而后，限带消息信号利用混频器124电路连同载波信号进行恢复，然后送往带通滤波器128。解调第一段132即告完成，所得限带基带信号140用于重新生成二进制消息位流120。
在下一解调段(或称“恢复段134”)中，检测器130电路处需通过位时钟速率142产生原始二进制消息信号120。位速率142是载波频率104的约数。
恢复的基带信号由接收器110的机载计算机进行处理，在平面图144上显示接收器110的位置。
图4以图解方式描述了BPSK 138输出波及其基于电压-时间关系绘制的给定输入二进制数据序列120。二进制“0”到二进制“1”或二进制“1”到二进制“0”过渡过程中明显存在180°相变，其峰间正弦波为-1～1伏。1伏(1V) 代表二进制数据序列120二进制“1”，0伏(0V)代表二进制“0”。调制器输出正弦波122可以是直接输入载波116或反转(180°相移)输入载波116，它们是数据信号120的函数。
图5提供了声发射器102的BPSK调制的框图。
声发射器102为编码器152提供一个电子发射器识别码146、一个楼层识别码148和一个建筑识别码150。编码器152利用PSK31Varicode进行相移键控(PSK)调制，因为其能耗更低且无需安装巨型天线。编码完成后，输出二进制数据序列120称为基带信号，即xm(t)140。而后，基带信号140发送至平衡调制器114并与正弦载波xc(t)116混合产生调制输出信号，y(t)＝xm(t)+xc(t)138，调制输出信号138再发送至发射器扬声器112进行广播。
例如，建筑识别码150是一个六位十进制数“123456”，其在调制器114 的二进制输入数据序列120的流中以Varicode表示：
编码器152的二进制输入数据序列120是上述流位的串联。
图6提供了接收器110BPSK解调的框图。
调制信号y(t)138与载波频率104混合，输出送入带通滤波器128，滤波后的信号送入带位时钟142的检测器130。从检测器130到检测器154使用 Varicode检索电子发射器识别码146、楼层识别码148和建筑识别码150。
接收器110通过内置麦克风收到模拟调制信号y(t)138。装有板载软件应用程序的接收器110通过一系列已知载波频率匹配调制信号的载波频率104，以便获取基带信号140。接收器110有一个内置解调器电路，可产生载波频率104 和位时钟142。
图7展示的是接收器110内软件应用流程室内定位装置的另一个实施例(不向本地跟踪服务器反馈)。
在另一个实施例中，一个包含声发射器102的室内定位装置向接收器110 发送编码信号，接收器安装的软件应用包含室内环境的平面图，其中显示声发射器102的位置。
声发射器102旁边的接收器110通过麦克风或某种信号接收方式接收编码信号。包含编码信号解调和信号解码步骤的软件应用从解码信号中识别声发射器，并搜索声发射器102的位置，然后在平面图上指示声发射器102的位置，在接收器110的显示屏上显示接收器110的大概位置。
人类用户在室内环境中手持功率为200的接收器110。在下一步202中，人类用户必须确定接收器中是否安装了软件应用。假设接收器中已安装软件应用，人类用户启动板载软件应用程序206以启用内置麦克风208，但如果接收器110 上无法使用软件应用，用户必须通过局域网或电信网络下载软件应用204。
软件应用检测并识别室内环境中从声发射器102发射的相关信号210，相关信号接受处理212；信号处理涉及解调和解码，使所获取的信息214具体包含建筑识别码150、楼层识别码148和电子发射器识别码146。建筑识别码150显示建筑名称；楼层识别码148显示建筑楼层；电子发射器识别码146显示声发射器的独有识别码。软件应用可根据所获信息检索建筑相关平面图。软件应用筛选附近的相关声发射器102，然后在接收器110显示器上显示的平面图218上显示确切位置。软件应用将反复执行这一过程，直至人类用户将软件应用关闭。
图8展示的是接收器110内软件应用流程室内定位装置的第二个实施例(向本地跟踪服务器反馈)。获取声发射器102的过程与上文所述过程类似。另外，接收器110位置和声发射器识别码通过无线网络在本地跟踪服务器上更新。软件应用将反复执行这一过程，直至人类用户将软件应用关闭。
图9展示的是接收器110内软件应用流程室内定位装置的第三个实施例(向本地跟踪服务器反馈，并与应用服务器通信)。除更新接收器110的位置之外，应用服务器的信息也通过无线网络发送222至接收器110。信息可以是该位置正在或将要出现的广告或活动。接收器110的位置通过三边测量根据声发射器102 的位置确定。
图10描述的是管理一组声发射器102的一个本地跟踪服务器流程中室内定位装置的第四个实施例。
一组声发射器102与本地跟踪服务器连接，服务器提供所连接声发射器102 的识别码。既可采用有线连接，又可选择无线连接。无线连接可通过路由器连接每个声发射器102或采用蓝牙或红外等其他无线技术。
本地跟踪服务器初始化300时会将室内环境中的声发射器位置列表加载到存储器组中。声发射器102与本地跟踪服务器直接连接或通过无线网络连接时，声发射器102的迁移或新装信息将自动添加到本地跟踪服务器内。
本地跟踪服务器还随时向一个或一组声发射器提供多个载波频率和修正编码信号。换而言之，不同的载波频率可分配至不同的声发射器304，自定义编码信号可对应相同的声发射器组306，从而使远程现场能够控制声发射器102的广域网络。
接收器110通过其网络连接能力建立与无线网络的连接，无线网络远程连接至本地跟踪服务器。本地跟踪服务器检查接收器110请求的有效性和真实性，防止发生虚假接入。
而后，本地跟踪服务器在与接收器110通信时对其进行合格检查310。此项检查可确定软件兼容性，包括通信协议和软件应用版本。
经认证308和合格性310检查后，本地跟踪服务器将检查接收器110中是否安装了软件应用202。若未安装，本地跟踪装置将提醒用户下载软件应用204。下载时既可使用电信网络和接收器110的下载应用程序，又可通过局域网利用本地服务器提供的专门下载网站进行下载。
初始化的软件应用程序在安装完成后提供室内环境的平面图312，具体内容包括声发射器102的位置以及相应的识别码146、楼层识别码148和建筑识别码150。这些信息随后通过对信息验证的无线网络上传至本地跟踪服务器。
而软件应用之后要经历与前述实施例1-3基本相同的操作过程。接收器定期发送信息至本地跟踪服务器314，内容包括但不限于发射器识别码146、楼层识别码148和建筑识别码150。更新频率最好与人类用户处于高度运动状态的时间一样短。
本地跟踪服务器检查从声发射器102收到的信息，特别是建筑识别码316、楼层识别码318和发射器识别码320。若建筑识别码150不可恢复，接收器110 将会收到一条用户提示信息。例如，信息内容为“未找到建筑名称”322。若楼层识别码148不可恢复，接收器110会再收到一条信息，即“未找到本层平面图”324。若发射器识别码146不可恢复，接收器110会收到另一条信息，即“无法确定您的位置”326。
若所有三个识别码均丢失或无法获取，远程本地跟踪服务器将在接收器110 上自动重新加载包含声发射器位置和识别码以及建筑识别码的平面图312。重新加载时会更新软件应用中的建筑识别码150、楼层识别码148和发射器识别码 146。
若三条信息成功提取，接收器将在其位置上定期更新本地跟踪服务器；只要装有软件应用的接收器110已初始化且位于室内环境附近，过程就会不断重复。
图11描述的是与接收器110相配合的一个本地跟踪服务器流程中室内定位装置的第五个实施例。
本地应用服务器初始化400后加载建筑名称、建筑多层平面图和声发射器在建筑402中的位置以及识别码。换而言之，应用服务器会加载一个建筑使用者目录。此处所述的“建筑”是指“室内环境”。本地应用服务器与接收器110 建立无线连接。
本地应用服务器通过无线局域网向用户发送一条消息，请求允许404向接收器110推送信息。若回应信息406为“OK”，装有软件应用的接收器110会通过无线网络告知本地应用服务器其位置。若回应信息为否定信息，应用服务器和接收器110之间的通信将立即停止。
此前论述的位置信息仍与该实施例存在相关性。本地应用服务器从接收器 410获取三种信息(即建筑、声发射器和楼层识别码)，以便相关信息推送至接收器110。应用服务器获取的信息还包括特定位置所待时间以及两点之间路径。所收集的信息为用户行为和习惯研究提供了依据。
应用服务器412内提供建筑使用者的服务。用户批准推送信息416至接收器110后，应用服务器中保存的建筑使用者服务随即发送至接收器110。发送到接收器的信息是基于接收器位置。
收集到的其他用户信息414(即姓名、年龄、性别和其他详细信息)在软件应用安装阶段接收器110所装应用提供的接收器110显示中手输入表格内。而后，用户信息通过无线网络同时上传到本地应用服务器和/或本地跟踪服务器上。
图12描述的是包含本地跟踪服务器和接收器110的本地应用服务器流程室内定位装置的第六个实施例。本地应用服务器和本地跟踪服务器与接收器110 配合向接收器110无缝传送信息。
接收器110的位置从本地跟踪服务器418中检索。应用服务器设有一个建筑使用者数据库，其服务在声发射器102涵盖范围内通过无线局域网发送至接收器110(无论是室内还是室外环境)。接收器110位置为应用服务器向特定位置推送相关信息提供参照。
室内定位装置在使用过程中提供被动跟踪和互动跟踪模式。
在被动跟踪下，配备内置麦克风的接收器从一组声发射器中获取发射调制信号。接收器中安装的软件应用根据所获信号(由声发射器进行空中传输)计算其位置。声发射器是一种被动设备，由发射扬声器持续发射人耳觉察不到的调制信号。接收器确定自身位置并将其显示在接收器显示器的平面图上。接收器不向声发射器提供通信反馈。
在互动跟踪模式下，接收器运行机理类似于被动跟踪模式下的接收器。接收器还通过无线网络(GSM、LTE和WiFi)将其位置发送至另一计算机，计算机再将定位相关信息通过相同的无线网络发送至接收器附近。携带接收器的用户在声发射器覆盖范围周围移动时，接收器将根据从计算机处收到的信息进行持续更新。
只有经授权人员才能访问应用服务器和本地跟踪服务器。经授权人员有权对系统进行维护，包括添加、删除和编辑信息，即添加或更改建筑使用者信息以及用户信息。互动跟踪模式下，除所提供的后续服务之外，经授权人员还可设置载波频率以及需要发送至单个或多个声发射器的编码消息。
实际应用中，“包含(comprising或comprise)”这一词汇及其语法变化均表示“开放性”或“包容性”语言，不仅包括陈述要素，还允许包含附加非明确性陈述要素，除非另有规定。
本文在表述构成组分浓度时所用的“大约”一词通常是指偏差不超过所述数值的+/-5％，甚至是+/-4％、+/-3％、+/-2％、+/-1％或+/-0.5％。
此次披露的内容中，部分实施例可能会采用范围格式。范围描述仅仅是为了表述的方便和简洁，不能视为对披露范围的硬性限制。相应地，范围表述既涵盖所有可能的子范围，又包含范围内的单个数值。例如，范围“1-6”应理解为既涵盖子范围1-3、1-4、1-5、2-4、2-6、3-6等，又包含范围内的单个数值，如1、 2、3、4、5和6。无论范围大小均适用此项规则。
显而易见，所属技术领域专业人员阅读上述披露内容后可在不偏离应用精神和范围的条件下理解应用的各种修改和调整，且所述各种修改和调整均不得超出所附权利要求范围。
术语参考编号
100 跟踪网格
102 声(信号或讯号)发射器
104 载波频率
106 第一个三角形
108 第二个三角形
110 接收器
112 发射扬声器
114 平衡调制器
116 正弦载波
118 载波发生器
120 二进制数据序列
122 相移波
124 混频器
126 本机振荡器
128 带通滤波器
130 双输入检测器
132 解调段
134 恢复段
136 麦克风
138 BPSK信号/调制输出信号
140 基带信号
142 位时钟速率
144 平面图
146 发射器识别码
148 楼层识别码
150 建筑识别码
152 编码器
154 解码器
200 开启接收器
202 检查软件应用是否存在
204 下载软件应用
206 启动软件应用
208 启用麦克风
210 检测声信号
212 处理声信号
214 从声信号中获取信息
216 声发射器的筛选
218 位置标记在平面图上
220 更新接收器位置的本地服务器
222 以相关信息更新接收器
300 本地跟踪服务器初始化
302 加载声发射器位置列表
304 控制载波频率
306 控制编码信号
308 检查请求的有效性和真实性
310 检查接收器的合格性
312 提供声发射器位置平面图
314 向本地跟踪服务器发送信息
316 检查建筑识别码
318 检查楼层识别码
320 检查发射器识别码
322 “未找到建筑名称。”
324 “未找到本层平面图。”
326 “无法确定您的位置。”
400 应用服务器初始化
402 加载建筑名称、平面图和声发射器识别码
404 请求用户同意
406 查看用户响应
408 与应用服务器通信终止
410 从接收器处获取信息
412 保存建筑使用者信息
414 保护用户信息
416 建筑使用者信息推送至接收器
418 从本地跟踪服务器获取信息。