移动终端定位方法、声波定位收发器、移动终端及系统的制作方法_5

文档序号:9886371阅读:来源:国知局
号传输时间差由相应的 声波定位收发器的解码模块17计算出,则定位模块24需要通过定位服务器3间接从所述声 波定位收发器的解码模块17处获取,如果所述信号传输时间差由定位服务器3的解码模块 30计算出,则定位模块24需要从定位服务器3的解码模块30处获取,如果所述信号传输时间 差由移动终端2的解码模块23计算出,则定位模块24直接从解码模块23处获取。因此,当所 有声波定位收发器1和定位服务器3中至少有一个具有相当于上述的解码模块23的功能模 块和相当于上述的定位模块24的功能模块时,上述的解码模块23和定位模块24均是可选模 块,可有可无,并不影响本发明技术目的的达成,由此可以大大降低对移动终端2的计算能 力的要求,使得一些低端的移动终端也能实现所述定位区域定位。
[0204]需要说明的是,当需要对所述定位区域的移动终端进行三维定位时,需要移动终 端2在定位区域中接收至少四个上述的声波定位收发器的声波信号;而需要对所述定位区 域的移动终端进行二维定位时,需要移动终端2在定位区域中接收至少三个上述的声波定 位收发器的声波信号。此外,当移动终端2的定位模块和定位服务器3都具有定位计算能力 时,用户可以根据需要自己选择TD0A的计算位置,或者系统自动优选为通过定位服务器3进 行TD0A计算。
[0205] 由此,上述的移动终端定位系统,对移动终端的运算功能要求不高,且所述定位区 域定位成本低,且移动终端的定位精度可以达到um级,实用性好,易于推广,适用于室内和 室外的移动终端的定位。
[0206] 请参考图2、图3和图4,本发明还提供一种移动终端定位系统,包括至少三个声波 定位收发器1、移动终端2、定位服务器3以及网关设备4,与图2所示的移动终端定位系统相 比,其区别在于,所述定位区域部署的每个声波定位收发器均包括:
[0207] 网络同步模块11,用于与所述其他至少三个不同频率的声波定位收发器接入同一 网络并接收所述网络的时间同步信号,实现与所述其他至少三个不同频率的声波定位收发 器的信号同步以及以下各个模块的时间同步;
[0208] 编码模块12,用于对待发射的声波信号进行包含身份信息和时间戳信息的编码;
[0209] 信号调制模块13,用于将编码后的声波信号调制到发射要求的频率上;
[0210] DAC模块14,用于将调制后的声波信号转为模拟信号;
[0211] 声波功率放大模块15,用于将所述模拟信号进行功率放大;
[0212] 扬声器或超声波换能器16,用于将放大后的信号播放到所述定位区域;
[0213]以及,其移动终端2包括以下模块:
[0214] 声波信号采集模块21,用于采集某定位区域部署的至少四个网络同步但频率不同 的声波定位收发器1发射的声波信号;
[0215] 信号解调模块22,用于对采集到的声波信号进行解调,以获取发射所述声波信号 的声波定位收发器的身份信息以及所述声波信号中传送的数据流;
[0216]位置显示模块25,用于显示所述移动终端2当前在所述定位区域中的位置。
[0217]进一步的,所述位置显示模块25还用于存储和显示所述定位区域的地图,并将获 得的所述移动终端2在所述定位区域中的位置渲染显示在所述定位区域的地图上。
[0218] 可选的,所述声波定位收发器1还包括解码模块17,用于在所述移动终端2对接收 各个所述声波定位收发器的声波信号解调而获取的数据流后,从所述数据流中获取所述各 个声波定位收发器1之间的信号传输时间差。
[0219] 可选的,所述声波定位收发器1还包括定位计算模块18,用于根据所述各个声波定 位收发器1的位置及其之间的信号传输时间差进行TD0A计算,以确定所述移动终端2在所述 定位区域中的位置,并将所述位置反馈给所述移动终端2。
[0220] 可选的,所述移动终端2还包括解码模块23,用于根据信号解调模块22传送的所述 数据流,获取所述各个声波定位收发器1的信号传输时间差。
[0221] 可选的,所述移动终端2还包括定位模块24,用于根据所述各个声波定位收发器1 的位置及所述信号传输时间差进行TDOA计算,获得所述移动终端2在所述定位区域中的位 置,或者将所述信号传输时间差传输至定位服务器3以使所述定位服务器3或相应的声波定 位收发器1进行TD0A计算,以最终获得所述移动终端2在所述定位区域中的位置。
[0222] 需要说明的是,在上述移动终端定位系统中,从移动终端2传送的数据流中获取所 述各个声波定位收发器1之间的信号传输时间差的解码计算过程,可以在具备解码能力的 移动终端2的解码模块23中计算,或者还可以在具备解码能力的所述各个声波定位收发器1 中的任意一个或多个中的解码模块17计算,或者还可以在定位服务器3的解码模块30中计 算;同样地,并根据所述各个声波定位收发器的位置及其之间的信号传输时间差进行的所 述TD0A计算,也可以在具备TD0A计算能力的移动终端2的定位模块24中完成,或者还可以在 具备TD0A计算能力的所述各个声波定位收发器1中的任意一个或多个中的定位计算模块18 中完成,或者还可以在定位服务器3的定位算法模块31中完成。具体选用移动终端2、声波定 位收发器1、定位服务器3中的哪个设备去完成所述各个声波定位收发器之间的信号传输时 间差计算和所述TD0A计算,可以由定位服务器3的设备管理模块33自动配置,或者有移动终 端2的用户去主动选择,或者根据收集的移动终端2、各个声波定位收发器1、定位服务器3的 设备能力去配置。
[0223] 请参考图6,利用上述的移动终端定位系统进行移动终端2的三维定位的流程如 下:
[0224] 1、网关设备4发出时间同步信号;
[0225] 2、声波定位收发器A、B、C、D同步开启工作并同步向所述定位区域发射声波信号:
[0226] 2.1,网络同步模块11实现与其他声波定位收发器的网络同步以及内部各模块的 时间同步;
[0227] 2.2,编码模块12对待发射的声波信号进行包含身份信息和时间戳信息的编码;
[0228] 2.3,信号调制模块13将编码后的声波信号调制到发射要求的频率上;
[0229 ] 2.4,DAC模块14将调制后的声波信号转为模拟信号;
[0230] 2.5,声波功率放大模块15将所述模拟信号进行功率放大;
[0231] 2.6,扬声器或超声波换能器16将放大后的信号播放到所述定位区域;
[0232] 3、移动终端2接收声波信号并获取相应信息:
[0233] 3.1,声波信号采集模块21采集声波定位收发器A、B、C、D发射的声波信号;
[0234] 3.2,信号解调模块22对采集到的声波信号进行解调,以获取声波定位收发器A、B、 C、D的ID(即身份信息)以及其声波信号中传送的数据流;
[0235] 4、解码所述数据流以获取声波定位收发器A、B、C、D之间的信号传输时间差:
[0236] 4.1,系统是否配置声波定位收发器A、B、C、D的至少一个的解码模块17对所述移动 终端2获取的数据流进行解码,若是,则利用选择的声波定位收发器的解码模块17执行步骤 4.4,若否,则执行步骤4.2;
[0237] 4.2,系统是否配置定位服务器3的解码模块30对所述移动终端2获取的数据流进 行解码,若是,则利用选择定位服务器3的解码模块30执行4.4步骤,若否,则执行步骤4.3;
[0238] 4.3,系统配置移动终端2的解码模块23对所述移动终端2获取的数据流进行解码;
[0239] 4.4,利用所配置的解码设备相应的功能模块对所述移动终端2获取的数据流进行 解码,并计算出声波定位收发器A、B、C、D之间的信号传输时间差;
[0240] 5、TD0A计算出移动终端2在所述定位区域中的当前位置:
[0241] 5.1,系统是否配置声波定位收发器A、B、C、D的至少一个的定位计算模块18进行 TD0A计算,若是,则利用选择的声波定位收发器的定位计算模块18执行步骤5.4,若否,则执 行步骤5.2;
[0242] 5.2,系统是否配置定位服务器3的定位算法模块31进行TD0A计算,若是,则利用定 位服务器3的定位算法模块31执行步骤5.4,若否,则执行步骤5.3;
[0243] 5.3,系统配置移动终端2的定位模块24进行TD0A计算;
[0244] 5.4,利用所配置的TD0A计算设备相应的功能模块根据移动终端2获取的声波定位 收发器A、B、C、D的身份信息,从定位服务器3的数据库或移动终端2的存储器中获取声波定 位收发器A、B、C、D的位置坐标,并从所配置的解码设备的相应功能模块处获取计算出的声 波定位收发器A、B、C、D之间的信号传输时间差,根据声波定位收发器A、B、C、D的位置坐标及 其之间的信号传输时间差进行TD0A计算,得出移动终端2的位置;
[0245] 5.5,定位服务器3的地图引擎模块32或者移动终端2的位置显示模块25将得出的 所述移动终端的位置渲染显示到所述移动终端2的所述定位区域地图上。
[0246]需要说明的是,利用上述的移动终端定位系统进行所述定位区域的二维定位,仅 需要接收两个声波定位收发器A、B、C的声波信号,具体地方法流程与图6所示的流程基本一 致。
[0247] 由此,上述的移动终端定位系统,从网络部署上减少了同步网关设备,降低了定位 成本;而且其部署的声波定位收发器的结构相对简单,制造成本低,具有抗干扰能力强及编 解码简单快捷的特点,同时对移动终端的运算能力要求不高,实用性好,易于推广,适用于 室内和室外的移动终端的定位。
[0248] 显然,本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神 和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之 内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1. 一种移动终端定位方法,其特征在于,包括W下步骤: 在某定位区域部署至少=个网络同步但频率不同的声波定位收发器,并通过网络的时 间同步使所有声波定位收发器同步发出声波信号; 所述移动终端进入所述定位区域后接收至少=个所述声波定位收发器的声波信号,并 从接收的所有声波信号中辨识出各个声波定位收发器W及获取相应的数据流; 从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器之间的信号传输时间差; 根据所述各个声波定位收发器的位置及其之间的信号传输时间差进行TDOA计算,W确 定所述移动终端在所述定位区域中的位置。2. 如权利要求1所述的移动终端定位方法,其特征在于,所有声波定位收发器通过独立 于所有声波定位收发器之外的网关设备或者通过与任一声波定位收发器集成为一体的网 关设备部署在同一个网络中,并实现网络的时间同步。3. 如权利要求2所述的移动终端定位方法,其特征在于,所有声波定位收发器同步发出 声波信号的步骤包括: 每个声波定位收发器各自根据所述网络的时间同步信号进行网络同步; 同步后,每个声波定位收发器对待发射的信号进行包含身份信息和时间戳信息的编 码; 每个声波定位收发器对编码好之后的信号进行调制,并将其转化为模拟信号; 每个声波定位收发器将所述模拟信号经放大后通过其扬声器或超声波换能器发射播 放到所述定位区域中。4. 如权利要求3所述的移动终端定位方法,其特征在于,一定位服务器或所述移动终端 或所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器从所述数据流中获取所述各个 声波定位收发器之间的信号传输时间差。5. 如权利要求4所述的移动终端定位方法,其特征在于,在所述定位区域部署好每个所 述声波定位收发器后,将每个所述声波定位收发器的位置提交到所述定位服务器上保存, 或者直接发送至所述移动终端保存。6. 如权利要求5所述的移动终端定位方法,其特征在于,当需要确定所述移动终端的= 维位置时,需要在所述定位区域内部署至少四个所述声波定位收发器,且所述移动终端接 收至少四个所述声波定位收发器同步发出的声波信号;当需要确定所述移动终端的二维 位置时,需要在所述定位区域内部署至少=个所述声波定位收发器,且所述移动终端接收 至少=个所述声波定位收发器同步发出的声波信号。7. 如权利要求6所述的移动终端定位方法,其特征在于,确定所述移动终端在所述定位 区域中的S维位置的TDOA计算步骤包括: 设所述移动终端的位置为(x,y,z),所述移动终端接收的声波信号对应的四个所述声 波定位收发器的位置分别为(Xl,yl,Zl)、(X2,y2,Z2)、(X3,y3,Z3)、(X4,y4,Z4); 设所述移动终端分别接收所述四个声波定位收发器的声波信号的时间为tl、t2、t3、t4; 则TDOA计算所述移动终端的S维位置的公式如下:或者,确定所述移动终端在所述定位区域中的二维位置的TDOA计算步骤包括: 设所述移动终端的位置为(x,y)
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