移动设备及其室内定位方法、系统及装置、锚节点的制作方法_3

文档序号:9451496阅读:来源:国知局
号接收器301接收射频信号后,在所述 第二处理器303的控制下发送对应的超声波;
[0072] 所述第二处理器303,适于根据接收到的射频信号控制所述超声波发射器301发 送对应的超声波信号。
[0073] 在具体实施中,所述锚节点30用于辅助待定位移动设备进行室内定位,所述锚节 点具有如图3所示的结构。
[0074] 在具体实施中,当待定位的移动设备需要确定二维位置坐标时,最少使用三个所 述锚节点30即可确定移动设备的二维坐标,其中,三个所述锚节点30所在平面平行于待定 位移动设备所在平面,且3个锚节点至少位于两条直线上。例如,当移动设备为智能机器人 时,要确定地面上智能机器人的由长度和宽度组成的二维位置坐标,3个锚节点30处在同 一高度,且3个锚节点至少位于两条直线上。
[0075] 除此之外,具体实施中,当使用多于三个的锚节点30确定移动设备的二维位置坐 标时,可以进一步减小定位误差,具体可以在获得每个锚节点到所述移动设备间的距离后, 采用最小二乘法拟合计算所述移动设备的二维位置坐标,计算方法在下文中详述,在此不 赘述。
[0076] 在具体实施中,当待定位的移动设备需要确定三维位置坐标时,使用4个锚节点 30便可以确定其三维位置坐标,其中,所述4个锚节点不在同一平面。
[0077] 除此之外,具体实施中,可以增加锚节点30的数目(即使用大于4个的锚节点), 来确定所述移动设备的三维位置坐标,以减小定位误差,具体可以在获得每个锚节点到所 述移动设备间的距离后,采用最小二乘法拟合计算所述移动设备的三维位置坐标,计算方 法在下文中详述,在此不赘述。
[0078] 在具体实施中,本实施例采用锚节点30辅助确定移动设备的位置坐标时,所述移 动设备采用的室内定位装置与图2中所述的室内定位装置20相同,因此,有关如何获取每 个锚节点至所述移动设备的距离,在此不再赘述。
[0079] 图4是本发明实施例的一种移动设备的室内定位系统的结构示意图。如图4所示 的移动设备的室内定位系统40,可以包括移动设备401和锚节点402,所述锚节点402个数 至少为3个。其中所述移动设备401可以采用图2中所示的移动设备的室内定位装置20, 所述锚节点402与图3中所示的锚节点30相同。
[0080] 在具体实施中,所述移动设备401采用的定位装置可以包括:射频信号发射器 201、超声波接收器202、计时器203和第一处理器204 ;
[0081] 所述射频信号发射器201,适于向至少3个锚节点发送射频信号;
[0082] 所述超声波接收器202,适于分别接收每个锚节点发送的超声波;
[0083] 所述计时器203,适于获取每个所述锚节点发送的超声波传输至所述移动设备的 传输时间;
[0084] 所述第一处理器204,适于控制所述射频信号发射器201发送射频信号,控制所述 超声波接收器202分别接收每个锚节点发送的超声波,根据所述计时器203获取的所述传 输时间以及超声波的传输速度,计算每个锚节点与移动设备之间的距离,根据每个锚节点 的位置坐标以及所述每个锚节点与移动设备之间的距离,确定所述移动设备的位置坐标。
[0085] 在具体实施中,所述锚节点402与图3中所示的锚节点30相同,即所述锚节点402 可以包括:射频信号接收器301、超声波发射器302和第二处理器303 ;
[0086] 所述射频信号接收器301,适于接收来自移动设备发送的射频信号;
[0087] 所述超声波发射器302,适于在所述射频信号接收器301接收射频信号后,在所述 第二处理器303的控制下发送对应的超声波;
[0088] 所述第二处理器303,适于根据接收到的射频信号控制所述超声波发射器301发 送对应的超声波信号。
[0089] 在具体实施中,所述射频信号可以是红外线、蓝牙或者wifi信号。
[0090] 在具体实施中,所述射频信号发射器201可以为一个,所述超声波接收器202的数 目与所述锚节点的数目相同。所述射频信号发射器201适于同时向不同的锚节点发送相同 的射频信号,对应的所述超声波接收器202适于接收对应的所述锚节点30发送的超声波信 号,不同的超声波接收器202接收的超声波信号不同。
[0091] 具体实施中,不同的超声波接收器202可以接收不同对应频率的超声波信号,以 分别接收所述锚节点30发送的不同的超声波。
[0092] 本发明实施例通过设置移动设备的室内定位系统40进行室内定位,所述移动设 备的室内定位系统40采用图2中所示的移动设备的室内定位装置20,所述移动设备401的 室内定位装置20的射频信号发射器201发送射频信号触发锚节点402的射频信号接收器 301接收射频信号,所述锚节点402在所述第二处理器303的控制下发送对应的超声波信 号,且任意两个超声波信号不同,以使不同的超声波接收器202分别接收超声波发射器302 发送至移动设备401的超声波信号,从而使得所述移动设备401的计时器203能确定每个 超声波信号来自于哪一个对应的锚节点,获取所述对应的锚节点402所发送的超声波发送 至所述移动设备401的时间,最后使得所述第一处理器204根据所述计时器203获取的所 述时间以及超声波的传输速度,计算每个锚节点402与移动设备401之间的距离,根据每 个锚节点402的位置坐标以及所述每个锚节点402与移动设备401之间的距离,确定所述 移动设备401的位置坐标。
[0093] 在具体实施中,还可以设置所述射频信号发射器201和所述超声波接收器202均 为一个。所述射频信号发射器201适于按顺序向不同的锚节点402间隔发送不同的射频信 号,不同的锚节点402发送的超声波信号相同,所述射频信号发射器201发送的相邻两个射 频信号之间的间隔时间足够长以使得所述超声波接收器202按相同顺序接收每个所述锚 节点402发送的超声波信号。
[0094] 具体实施中,当所述射频信号发射器201发送射频信号时,所述计时器203开始计 时;当所述超声波接收器202接收到超声波信号时,所述计时器203停止计时,所述计时器 203获取的时间作为所述超声波传输至所述移动设备401的传输时间。
[0095] 具体地,所述射频信号发射器201按顺序分别向不同的锚节点402间隔发送不同 的射频信号,每个射频信号的频率相同,但通过射频信号中携带不同的与每个所述不同的 锚节点402对应的信息以确保每次发送仅触发其中一个锚节点,这样,所述射频信号触发 对应的锚节点402发送超声波信号至所述超声波接收器202,使得所述超声波接收器202接 收来自锚节点402发送超声波信号的顺序与所述射频信号发射器201发送射频信号的顺序 相同。例如,结合图1所示,移动设备M的射频信号发射器201分先后向锚节点A、B、C和D 发送射频信号,其中,可以设置相邻发送射频信号的间隔时间相同,而每次发送的射频信号 仅触发锚节点A、B、C或D,对应的锚节点402的射频信号接收器301接收射频信号,锚节点 402的第二处理器303控制所述超声波信号发射器302发送超声波,使得移动设备M的超声 波接收器202接收的超声波信号的顺序也分别来自锚节点A、B、C和D。
[0096] 具体实施中,结合图1所示,可以设置所述间隔时间大于移动设备所在室内空间 中两点间最长距离与所述超声波传输速度的商值,以确保在使用一个射频信号发射器201 和一个超声波接收器202组成的定位装置20时,所述超声波接收器202接收到超声波信号 的顺序与所述射频信号发射器201发送射频信号的顺序相同,即所述超声波接收器202接 收到超声波信号间不会产生干扰,保证定位的准确性。
[0097] 具体实施中,由于射频信号的传播速度等于光速,射频信号从所述移动设备传输 到所述锚节点402的时间可以忽略不计,则可将所述计时器203记录的从所述射频信号发 射器201发送射频信号起,至所述超声波接收器202接收到超声波信号的时间作为所述超 声波传输至所述移动设备的传输时间。
[0098] 本发明实施例设置移动设备的室内定位系统40进行移动设备的室内定位,所述 移动设备的室内定位系统40的移动设备401采用图2所示的移动设备的室内定位装置20, 锚节点402采用图3所示的锚节点30,所述移动设备401的室内定位装置20由一个射频信 号发射器201和一个超声波接收器202组成。所述射频信号发射器201按顺序向不同的锚 节点402
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