基于超声波的室内定位方法、装置及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于超声波的室内定位方法，该方法流程包括：获取目标设备与位于不同位置的至少三个参考设备之间的超声波传输时间，其中，由目标设备向至少三个参考设备发送超声波，或者由至少三个参考设备向目标设备发送超声波；根据传输时间计算目标设备与各个参考设备之间的距离；根据计算得到的距离以及各个参考设备的位置坐标获取目标设备的位置坐标；根据位置坐标实时更新目标设备的位置信息。本发明还提出一种基于超声波的室内定位装置。本发明解决了对于室内的移动目标进行定位时，难以获取到精确的位置信息的技术问题。
【专利说明】
基于超声波的室内定位方法、装置及系统
技术领域
[0001] 本发明涉及超声波定位技术领域，尤其涉及一种基于超声波的室内定位方法、装 置及系统。
【背景技术】
[0002] 在开阔的室外环境，全球定位系统已经能够提供非常精确的定位信息。但是，在工 农业生产、军事国防中，经常需要在室内环境下对目标定位物进行定位和监测。例如，在工 业控制现场，机器人和移动车、安全防护、矿井作业环境下都需要准确的室内定位信息来实 现空间上的高效控制，与室外环境相比，室内环境要复杂的多，建筑物的结构、内部布局的 情况，还有许多人为限制因素等会对室内定位的准确性产生影响，利用现有的定位系统，如 GPS定位系统等，由于GPS信号无法穿透房间的建筑材料而难以用于室内环境，导致需要对 室内的移动目标进行定位时，难以获取到精确的位置信息。
【发明内容】
[0003] 本发明提供一种基于超声波的室内定位方法、装置及系统，其主要目的在于解决 对于室内的移动目标进行定位时，难以获取到精确的位置信息的技术问题。
[0004] 为实现上述目的，本发明提供一种基于超声波的室内定位方法，所述基于超声波 的室内定位方法包括：
[0005] 获取目标设备与位于不同位置的至少三个参考设备之间的超声波传输时间，其 中，由所述目标设备向至少三个参考设备发送超声波，或者由至少三个参考设备向所述目 标设备发送超声波；
[0006] 根据所述传输时间计算所述目标设备与各个所述参考设备之间的距离；
[0007] 根据计算得到的所述距离以及各个所述参考设备的位置坐标获取所述目标设备 的位置坐标；
[0008] 根据所述位置坐标实时更新所述目标设备的位置信息。
[0009] 可选地，所述由目标设备向至少三个参考设备发送超声波的步骤包括：
[0010] 所述目标设备向至少三个参考设备同时发送超声波和射频信号；
[0011] 获取目标设备与位于不同位置的至少三个参考设备之间的超声波传输时间的步 骤包括：
[0012] 获取每一个所述参考设备在接收到所述射频信号的时间点与接收到所述超声波 的时间点之间的时间差；
[0013] 将所述时间差作为所述超声波的传输时间。
[0014] 可选地，所述由所述目标设备向至少三个参考设备发送超声波，或者由至少三个 参考设备向所述目标设备发送超声波的步骤之前，所述方法还包括：
[0015] 同步所述参考设备的系统时间与所述目标设备的系统时间。
[0016] 可选地，所述根据所述位置坐标实时更新所述目标设备的位置信息的步骤之后， 所述方法还包括：
[0017] 当根据所述位置信息检测到所述目标设备的移动超出预设区域时，发出警示信 息。
[0018] 可选地，所述根据所述位置坐标实时更新所述目标设备的位置信息的步骤之后， 所述方法还包括：
[0019]在接收到位置显示指令时，确定所述位置显示指令对应的目标设备，并显示所述 目标设备的位置信息。
[0020]此外，为实现上述目的，本发明还提供一种基于超声波的室内定位装置，
[0021 ]所述基于超声波的室内定位装置包括：
[0022] 获取模块，用于获取目标设备与位于不同位置的至少三个参考设备之间的超声波 传输时间，其中，由所述目标设备向至少三个参考设备发送超声波，或者由至少三个参考设 备向所述目标设备发送超声波；
[0023] 处理模块，用于根据所述传输时间计算所述目标设备与各个所述参考设备之间的 距离；
[0024] 以及，根据计算得到的所述距离以及各个所述参考设备的位置坐标获取所述目标 设备的位置坐标；
[0025]显示模块，用于根据所述位置坐标实时更新所述目标设备的位置信息。
[0026] 可选地，所述基于超声波的室内定位装置还包括：
[0027] 同步模块，用于同步所述参考设备的系统时间与所述目标设备的系统时间。
[0028] 可选地，所述服务器还包括：
[0029] 提示模块，用于当根据所述位置信息检测到所述目标设备的移动超出预设区域 时，发出警示信息。
[0030] 可选地，所述显示模块，还用于在接收到位置显示指令时，确定所述位置显示指令 对应的目标设备，并显示所述目标设备的位置信息。
[0031] 为实现上述目的，本发明提供一种基于超声波的室内定位系统，所述基于超声波 的室内定位系统包括上述基于超声波的室内定位装置，所述基于超声波的室内定位系统还 包括目标设备和参考设备；
[0032] 所述目标设备用于向至少所述三个参考设备发送超声波，或者，接收至少所述三 个参考设备发送的超声波；
[0033] 所述参考设备，用于向所述目标设备发送超声波，或者，接收所述目标设备发送的 超声波。
[0034]本发明提出的基于超声波的室内定位方法、装置及系统，布置至少三个已知位置 坐标的参考设备，由目标设备向参考设备发送超声波，或者由参考设备向目标设备发送超 声波，获取超声波在目标设备和每一参考设备之间的传输时间，由于超声波的传输速度已 知，可以计算出目标设备到每一个参考设备之间的距离，进而根据目标设备到每一个参考 设备之间的距离，以及每一个参考设备的位置坐标计算出目标设备的位置坐标，由于超声 波的穿透能力强，即使在室内也不容易受到障碍物的影响，测得的距离准确度高，解决了对 于室内的移动目标进行定位时，难以获取到精确的位置信息的技术问题。
【附图说明】
[0035] 图1为本发明基于超声波的室内定位方法较佳实施例的流程图；
[0036] 图2为本发明基于超声波的室内定位方法较佳实施例中目标设备及参考设备的布 局不意图；
[0037] 图3为本发明基于超声波的室内定位方法中空间直角坐标系示意图；
[0038] 图4为本发明基于超声波的室内定位方法较佳实施例中多个目标设备及参考设备 的布局不意图；
[0039] 图5为本发明基于超声波的室内定位装置较佳实施例的功能模块示意图；
[0040] 图6为本发明基于超声波的室内定位装置硬件配置示意图。
[0041 ]本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】
[0042]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0043] 本发明提供一种基于超声波的室内定位方法。
[0044] 参照图1所示，为本发明基于超声波的室内定位方法较佳实施例的流程图。
[0045] 在第一实施例中，该基于超声波的室内定位方法包括：
[0046] 步骤S10,获取目标设备与位于不同位置的至少三个参考设备之间的超声波传输 时间，其中，由所述目标设备向至少三个参考设备发送超声波，或者由至少三个参考设备向 所述目标设备发送超声波。
[0047]本实施例提出的定位方法，在室内布置至少三个位于不同位置的参考设备，并且 这些参考设备的位置坐标是已知的。以下以设置有三个参考设备为例对本发明进行解释。 [0048]由于超声波的传输速度是已知的，其在空气中的传输速度为341m/s，本发明将目 标设备作为超声波的发送方，同时将参考设备作为超声波的接收方，或者，将参考设备作为 超声波的发送发，同时将目标设备作为超声波的接收方，通过对超声波的发送时间以及接 收时间进行记录，以获取超声波在目标设备和参考设备之间传输所占用的传输时间，进而 根据传输时间结合超声波的传输速度计算出目标设备到参考设备之间的距离。
[0049] 关于传输时间的获取，以下的实施例中以目标设备作为超声波的发送方，同时将 参考设备作为超声波的接收方为例进行说明。
[0050] 作为一种实施方式，可以通过目标设备在发送超声波的同时，发送射频信号，每一 个参考设备在接收到目标设备发送的射频信号时，开始计时，在接收到目标设备发送的超 声波信号时，停止计时，每一个参考设备将记录的时间作为超声波信号从目标设备传输至 参考设备占用的时间，因为，射频信号在传播速度非常快，与光速相等，约为3X10 8m/s，而 超声波的传播速度较低，约为341m/s，因此射频信号的传输时间可以忽略不计。由于每一个 参考设备与目标设备之间的距离可能不同，因此，每一台参考设备获取的传输时间也可能 不同。
[0051] 可选地，目标设备可以每间隔预设时间间隔向参考设备同时发送射频信号和超声 波信号。
[0052] 可选地，目标设备在接收到服务器发送的定位指令时，向参考设备同时发送射频 信号和超声波信号，其中，服务器可以根据需要向目标设备定时或者不定时的发送定位指 令。
[0053]可选地，目标设备与服务器之间通过无线局域网的形式进行指令或者信号的传 输，例如Zigbee、蓝牙、WiFi等传输方式，参考设备与服务器之间进行信息传输时，例如，在 将传输时间传输至服务器时，也可以通过无线局域网的形式进行指令或者信号的传输，例 如Zigbee、蓝牙、WiFi等传输方式。
[0054]在该实施方式中，参照图2所示，目标设备设置有超声波发射器、射频发射器、以及 无线局域网模块，参考设备设置有超声波接收器、射频接收器，无线局域网模块以及计时 器，其中，在射频接收模块接收到目标设备发送的射频信号时，计时器开始计时，在超声波 接收器接收到超声波信号时，计时器停止计时，记录的时间即为超声波由目标设备传输至 参考设备占用的传输时间。
[0055] 可选地，计时器也可以用计数器替代，获取计数器记录的数据，再将其转换为时 间。
[0056] 作为另一种实施方式，目标设备中可以不设置射频发射器，参考设备中可以不设 置射频接收器和计时器，在该实施方式中，在步骤S10之前，该方法还包括以下步骤：
[0057] 同步所述参考设备的系统时间与所述目标设备的系统时间。
[0058] 在进行定位之前，对参考设备的系统时间与目标设备的系统时间进行同步，例如， 可以采用NTP协议(network Time Protocol，网络时间协议）的方式同步，当然，在其他的实 施例中，也可以采用其他的时间同步方式，确保参考设备的系统时间与目标设备的系统时 间一致，同步后的误差要远小于超声波在目标设备和参考设备之间传输占用的时间，以保 证位置坐标计算结果的精确度。
[0059] 由于参考设备的系统时间与目标设备的系统时间一致，那么，目标设备在发送超 声波的同时，记录目标设备当前的系统时间点作为发送时间，参考设备在接收到超声波时， 记录参考设备当前的系统时间点作为接收时间，目标设备和参考书设备分别将记录的发送 时间和接收时间发送给服务器，服务器根据接收时间和发送时间计算出时间差，作为超声 波的传输时间。
[0060] 可以理解的是，由于在实际的使用环境中，可能存在其他各种射频信号的干扰，因 此，对于射频信号来说，可以选择不被经常使用的频率进行发送，或者，在射频信号中加载 标识信息，接收方在接收到射频信号根据标识信息判断射频信号是否为目标设备发送。每 一个参考设备在向服务器进行数据的传输时，在数据中添加该参考设备的标识信息。
[0061] 步骤S20,根据所述传输时间计算所述目标设备与各个所述参考设备之间的距离。
[0062] 步骤S30,根据计算得到的所述距离以及各个所述参考设备的位置坐标获取所述 目标设备的位置坐标。
[0063] 服务器在获取到传输时间之后，根据传输时间与超声波的传输速度341m/s计算目 标设备与每一个参考设备之间的距离。当然，本实施例中以在空气中传输为例进行说明，当 在其他介质中使用时，可以使用声波在该介质中的传输速度进行计算，例如，在水下进行定 位时，则使用超声波在水中的传输速度进行计算。
[0064]参照图3所示，在室内空间建立如图所示的直角坐标系，假设三个参考设备分别为 (：1、〇2丄3，其位置坐标为:(：1(父1，￥1，21)、〇2(父 2，￥2,22)丄3(父3，￥3,2 3)。
[0065] 计算所得的目标设备距离三个参考设备之间的距离分别为11、12、13，目标设备的 位置坐标(X，Y，Z)的计算公式为： (x - x, )2 + (y - f +(z- z{ )2 = /,2
[0066] < (_r -.t2)-+(.y-少2)-+(z -z2)-=勺 (x -x3f + - >3 f + {z~ 2, )2 = 1；
[0067]可选地，为了简化计算，可以将三个参考设备设置在同一平面上，例如，设置在平 行于水平面的平面上，那么Zi = Z2 = Z3
[0068] 方程式可以简化为：
[0_ k墙：馬-办;其中： ，
[0070] a2i = X2-xi,02i = y2~yi
[0071] a3i = X3-X1,foi = y3-yi
[0074] 若Xi = X2,由于三个参考点互不重合，且不共线，故yi乒y2，xi乒X3,即02i乒0，a3i乒 0,则：
[0076]根据循环对称性，当fe = 〇、a31 = 〇、031 = 〇分别成立时，均可以得到类似的解;反 之，如果〇21辛〇、021辛0、〇31辛〇、031辛0同时成立，贝丨J:
[0078] f艮据- (x - x3)2 - - _f3)2 计算出Z值。
[0079] 可以理解的是，为了简化上述计算过程，可以增加参考设备的数量，并将其设置在 同一平面的非同一直线上。
[0080] 步骤S40，根据所述位置坐标实时更新所述目标设备的位置信息。
[0081] 在服务器上加载室内地图，在地图上显示出目标设备的位置坐标，当目标设备发 生移动时，根据其位置坐标的变化，实时更新其在室内地图上的位置信息，例如，可以显示 出其当前所在的位置点，或者，显示出其在一段时间内的运动轨迹。
[0082] 进一步地，当根据所述位置信息检测到所述目标设备的移动超出预设区域时，发 出警示信息。例如，可以在服务器上设置蜂鸣器等警报装置，当目标设备的移动超出预设区 域时，发出警示信息。
[0083] 进一步地，当室内有多个目标设备需要进行定位时，参照图4所示，则分别对每一 个目标设备进行定位，其中，每一个目标设备在发送射频信号时，可以加载特定的标识信息 以与其他的设备进行区分。
[0084]在接收到位置显示指令时，确定所述位置显示指令对应的目标设备，并显示所述 目标设备的位置信息。
[0085]由于可以对多个目标设备分别进行定位，服务器可以对当前室内的多个目标设备 的位置进行显示，当用户想要单独查看某个目标设备的位置信息时，可以触发位置显示指 令，例如，基于显示屏上盖目标设备的图标，当服务器接收到位置显示指令时，确定位置显 示指令对应的目标设备，将该目标设备的位置信息显示出来，或者将该目标设备的位置信 息占用的局部区域放大显示。
[0086]本实施例提出的基于超声波的室内定位方法，布置至少三个已知位置坐标的参考 设备，由目标设备向参考设备发送超声波，或者由参考设备向目标设备发送超声波，获取超 声波在目标设备和每一参考设备之间的传输时间，由于超声波的传输速度已知，可以计算 出目标设备到每一个参考设备之间的距离，进而根据目标设备到每一个参考设备之间的距 离，以及每一个参考设备的位置坐标计算出目标设备的位置坐标，由于超声波的穿透能力 强，即使在室内也不容易受到障碍物的影响，测得的距离准确度高，解决了对于室内的移动 目标进行定位时，难以获取到精确的位置信息的技术问题。
[0087] 本发明还提出一种基于超声波的室内定位装置。
[0088] 参照图5所示，为本发明基于超声波的室内定位装置功能模块示意图。
[0089] 在该实施例中，该基于超声波的室内定位装置包括以下模块：
[0090] 获取模块10,用于获取目标设备与位于不同位置的至少三个参考设备之间的超声 波传输时间，其中，由所述目标设备向至少三个参考设备发送超声波，或者由至少三个参考 设备向所述目标设备发送超声波。
[0091] 本实施例提出的定位装置，获取布置在室内至少三个位于不同位置的参考设备与 目标设备之间的超声波传输时间，根据传输时间对目标设备进行定位。这些参考设备的位 置坐标是已知的。以下以设置有三个参考设备为例对本发明进行解释。
[0092] 由于超声波的传输速度是已知的，其在空气中的传输速度为341m/s，本发明将目 标设备作为超声波的发送方，同时将参考设备作为超声波的接收方，或者，将参考设备作为 超声波的发送发，同时将目标设备作为超声波的接收方，通过对超声波的发送时间以及接 收时间进行记录，以获取超声波在目标设备和参考设备之间传输所占用的传输时间，进而 根据传输时间结合超声波的传输速度计算出目标设备到参考设备之间的距离。
[0093] 关于传输时间的获取，以下的实施例中以目标设备作为超声波的发送方，同时将 参考设备作为超声波的接收方为例进行说明。
[0094] 作为一种实施方式，可以通过目标设备在发送超声波的同时，发送射频信号，每一 个参考设备在接收到目标设备发送的射频信号时，开始计时，在接收到目标设备发送的超 声波信号时，停止计时，每一个参考设备将记录的时间作为超声波信号从目标设备传输至 参考设备占用的时间，因为，射频信号在传播速度非常快，与光速相等，约为3X108m/s，而 超声波的传播速度较低，约为341m/s，因此射频信号的传输时间可以忽略不计。由于每一个 参考设备与目标设备之间的距离可能不同，因此，每一台参考设备获取的传输时间也可能 不同。
[0095] 可选地，目标设备可以每间隔预设时间间隔向参考设备同时发送射频信号和超声 波信号。
[0096] 可选地，目标设备在接收到室内定位装置发送的定位指令时，向参考设备同时发 送射频信号和超声波信号，其中，室内定位装置可以根据需要向目标设备定时或者不定时 的发送定位指令。
[0097] 可选地，室内定位装置与目标设备之间通过无线局域网的形式进行指令或者信号 的传输，例如Zigbee、蓝牙、WiFi等传输方式，参考设备与室内定位装置之间进行信息传输 时，例如，在将传输时间传输至室内定位装置时，也可以通过无线局域网的形式进行指令或 者信号的传输，例如Zigbee、蓝牙、WiFi等传输方式。
[0098] 在该实施方式中，参照图2所示，目标设备设置有超声波发射器、射频发射器、以及 无线局域网模块，参考设备设置有超声波接收器、射频接收器，无线局域网模块以及计时 器，其中，在射频接收模块接收到目标设备发送的射频信号时，计时器开始计时，在超声波 接收器接收到超声波信号时，计时器停止计时，记录的时间即为超声波由目标设备传输至 参考设备占用的传输时间。
[0099] 可选地，计时器也可以用计数器替代，获取计数器记录的数据，再将其转换为时 间。
[0100] 作为另一种实施方式，目标设备中可以不设置射频发射器，参考设备中可以不设 置射频接收器和计时器，在该实施方式中，室内定位装置还包括以下模块：
[0101] 同步模块，用于同步所述参考设备的系统时间与所述目标设备的系统时间。
[0102] 在进行定位之前，对参考设备的系统时间与目标设备的系统时间进行同步，例如， 可以采用NTP协议(network Time Protocol，网络时间协议）的方式同步，当然，在其他的实 施例中，也可以采用其他的时间同步方式，确保参考设备的系统时间与目标设备的系统时 间一致，同步后的误差要远小于超声波在目标设备和参考设备之间传输占用的时间，以保 证位置坐标计算结果的精确度。
[0103] 由于参考设备的系统时间与目标设备的系统时间一致，那么，目标设备在发送超 声波的同时，记录目标设备当前的系统时间点作为发送时间，参考设备在接收到超声波时， 记录参考设备当前的系统时间点作为接收时间，目标设备和参考书设备分别将记录的发送 时间和接收时间发送给室内定位装置，获取模块10根据接收时间和发送时间计算出时间 差，作为超声波的传输时间。
[0104] 可以理解的是，由于在实际的使用环境中，可能存在其他各种射频信号的干扰，因 此，对于射频信号来说，可以选择不被经常使用的频率进行发送，或者，在射频信号中加载 标识信息，接收方在接收到射频信号根据标识信息判断射频信号是否为目标设备发送。每 一个参考设备在向室内定位装置进行数据的传输时，在数据中添加该参考设备的标识信 息。
[0105] 处理模块20,用于根据所述传输时间计算所述目标设备与各个所述参考设备之间 的距离，以及，根据计算得到的所述距离以及各个所述参考设备的位置坐标获取所述目标 设备的位置坐标。
[0106] 获取模块10在获取到传输时间之后，处理模块20根据传输时间与超声波的传输速 度341m/s计算目标设备与每一个参考设备之间的距离。当然，本实施例中以在空气中传输 为例进行说明，当在其他介质中使用时，可以使用声波在该介质中的传输速度进行计算，例 如，在水下进行定位时，则使用超声波在水中的传输速度进行计算。
[0107] 参照图3所示，在室内空间建立如图所示的直角坐标系，假设三个参考设备分别为 (：1、〇2丄3，其位置坐标为:(：1(父 1，￥1，21)、〇2(父2，￥2,2 2)丄3(父3，￥3,23)。
[0108]计算所得的目标设备距离三个参考设备之间的距离分别为11、12、13，目标设备的 位置坐标(X，Y，Z)的计算公式为： (x - 1C, )2 + (V - V! )2 + (z - Z, )2 = /,2
[0109] < (x-x2)_+(i,-l,2) +{z-z2) -1； (x - x3)" + ( V - v3)" + (z - z3)" = /3*
[0110] 可选地，为了简化计算，可以将三个参考设备设置在同一平面上，例如，设置在平 行于水平面的平面上，那么Zi = Z2 = Z3
[0111] 方程式可以简化为：
其中： f
[0117] 若Xi = X2,由于三个参考点互不重合，且不共线，故yi乒y2，xi乒X3,即021乒0，a3i乒 0,则：
[0119]根据循环对称性，当此分别成立时，均可以得到类似的解;反 之，如果〇21辛〇、021辛0、〇31辛〇、031辛0同时成立，贝丨J:
[0121] f艮据z =.為-- {x - x3)" - (y - yx)'计算出Z值。
[0122] 可以理解的是，为了简化上述计算过程，可以增加参考设备的数量，并将其设置在 同一平面的非同一直线上。
[0123] 显示模块30，用于根据所述位置坐标实时更新所述目标设备的位置信息。
[0124] 在服务器上加载室内地图，在地图上显示出目标设备的位置坐标，当目标设备发 生移动时，根据其位置坐标的变化，实时更新其在室内地图上的位置信息，例如，可以显示 出其当前所在的位置，或者，显示出其在一段时间内的运动轨迹。
[0125] 进一步地，该装置还包括提示模块，用于当根据所述位置信息检测到所述目标设 备的移动超出预设区域时，发出警示信息。例如，可以在服务器上设置蜂鸣器等警报装置， 当目标设备的移动超出预设区域时，提示模块发出警示信息。
[0126] 在需要对移动物体进行定位时，可以将目标设备安装或者放置在移动物体上，对 其进行定位。
[0127] 进一步地，当室内有多个目标设备需要进行定位时，参照图4所示，则分别对每一 个目标设备进行定位，其中，每一个目标设备在发送射频信号时，可以加载特定的标识信息 以与其他的设备进行区分。
[0128] 显示模块30,还用于在接收到位置显示指令时，确定所述位置显示指令对应的目 标设备，并显示所述目标设备的位置信息。
[0129] 由于可以对多个目标设备分别进行定位，服务器可以对当前室内的多个目标设备 的位置进行显示，当用户想要单独查看某个目标设备的位置信息时，可以触发位置显示指 令，例如，基于显示屏上盖目标设备的图标，当服务器接收到位置显示指令时，确定位置显 示指令对应的目标设备，将该目标设备的位置信息显示出来，或者将该目标设备的位置信 息占用的局部区域放大显示。
[0130] 关于室内定位装置的硬件布置，如图6所示，可以参照以下方式：
[0131 ] 硬件系统包括但不限于核心处理器、Flash(固态存储器）、SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步动态随机存储器）、蜂鸣器、USB、UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器）、Wi-Fi 模块、LCD (Li quid Crystal Display，液晶显示器）、蜂鸣器、电源以及通信管理模块等。其中，可选地，核心处 理器为S5PV210处理器，通信管理模块能够实现串口选择、串口启停以及串口调试等功能， 用于与采样高精度UB-355 RS232接收器的连接。室内定位装置作为后台定位监控终端，可 以根据需要搭载不同的操作系统，例如，可以是Android系统等。
[0132] 关于目标设备和参考设备的硬件配置，在一实施例中，目标设备包括但不限于 MSP430单片机，无线局域网Zigbee模块，超声波发射器，射频收发模块;参考设备包括但不 限于MSP430单片机，无线局域网Zigbee模块，超声波接收器，射频收发模块等。
[0133] 进一步地，述MSP530单片机的型号是MSP430F14。
[0134] 进一步地，所述无线局域网ZigBee模块的型号是QAZ2000。
[0135] 进一步地，所述射频收发模块的CC1101无线模块。
[0136] 进一步地，所述超声波发射模块为GH311RT超声波T发射器。
[0137] 进一步地，所述超声波接收模块为GH311RT超声波R接收器。
[0138] 进一步地，所述定位接收节点的MSP530单片机使用串口与Android监控终端通信。
[0139] 进一步地，所述室内定位装置的核心板的型号为S5PV210。
[0140] 进一步地，所述室内定位装置的包括UART、USB、蜂鸣器、SDRAM、Flash等接口电路。
[0141] 进一步地，所述室内定位装置软件包括Android嵌入式操作系统和运行于该操作 系统上的Andro i d室内定位监控系统软件。
[0142] 进一步地，所述室内定位装置后台数据库为嵌入式SQLite。
[0143] 需要说明的是，上述室内定位装置可以是一台单独的服务器，或者是集成在其中 一台参考设备上。
[0144] 本实施例提出的基于超声波的室内定位装置，布置至少三个已知位置坐标的参考 设备，由目标设备向参考设备发送超声波，或者由参考设备向目标设备发送超声波，获取超 声波在目标设备和每一参考设备之间的传输时间，由于超声波的传输速度已知，可以计算 出目标设备到每一个参考设备之间的距离，进而根据目标设备到每一个参考设备之间的距 离，以及每一个参考设备的位置坐标计算出目标设备的位置坐标，由于超声波的穿透能力 强，即使在室内也不容易受到障碍物的影响，测得的距离准确度高，解决了对于室内的移动 目标进行定位时，难以获取到精确的位置信息的技术问题。
[0145] 本发明还提出一种基于超声波的室内定位系统，该系统包括上述基于超声波的室 内定位装置、目标设备和至少三个设置在不同位置的参考设备，其中，目标设备用于向至少 三个所述参考设备发送超声波，或者，接收至少所述三个参考设备发送的超声波;参考设备 用于向目标设备发送超声波，或者，接收所述目标设备发送的超声波。关于基于超声波的室 内定位装置，参照上述实施例，在此不再赘述。
[0146] 以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发 明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技 术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1. 一种基于超声波的室内定位方法，其特征在于，所述基于超声波的室内定位方法包 括： 获取目标设备与位于不同位置的至少三个参考设备之间的超声波传输时间，其中，由 所述目标设备向至少三个参考设备发送超声波，或者由至少三个参考设备向所述目标设备 发送超声波； 根据所述传输时间计算所述目标设备与各个所述参考设备之间的距离； 根据计算得到的所述距离以及各个所述参考设备的位置坐标获取所述目标设备的位 置坐标； 根据所述位置坐标实时更新所述目标设备的位置信息。2. 根据权利要求1所述的基于超声波的室内定位方法，其特征在于，所述由目标设备向 至少三个参考设备发送超声波的步骤包括： 所述目标设备向至少三个参考设备同时发送超声波和射频信号； 获取目标设备与位于不同位置的至少三个参考设备之间的超声波传输时间的步骤包 括： 获取每一个所述参考设备在接收到所述射频信号的时间点与接收到所述超声波的时 间点之间的时间差； 将所述时间差作为所述超声波的传输时间。3. 根据权利要求1所述的基于超声波的室内定位方法，其特征在于，所述由所述目标设 备向至少三个参考设备发送超声波，或者由至少三个参考设备向所述目标设备发送超声波 的步骤之前，所述方法还包括： 同步所述参考设备的系统时间与所述目标设备的系统时间。4. 根据权利要求1所述的基于超声波的室内定位方法，其特征在于，所述根据所述位置 坐标实时更新所述目标设备的位置信息的步骤之后，所述方法还包括： 当根据所述位置信息检测到所述目标设备的移动超出预设区域时，发出警示信息。5. 根据权利要求1-4中任一项所述的基于超声波的室内定位方法，其特征在于，所述根 据所述位置坐标实时更新所述目标设备的位置信息的步骤之后，所述方法还包括： 在接收到位置显示指令时，确定所述位置显示指令对应的目标设备，并显示所述目标 设备的位置信息。6. -种基于超声波的室内定位装置，其特征在于，所述基于超声波的室内定位装置包 括： 获取模块，用于获取目标设备与位于不同位置的至少三个参考设备之间的超声波传输 时间，其中，由所述目标设备向至少三个参考设备发送超声波，或者由至少三个参考设备向 所述目标设备发送超声波； 处理模块，用于根据所述传输时间计算所述目标设备与各个所述参考设备之间的距 离； 以及，根据计算得到的所述距离以及各个所述参考设备的位置坐标获取所述目标设备 的位置坐标； 显示模块，用于根据所述位置坐标实时更新所述目标设备的位置信息。7. 根据权利要求6所述的基于超声波的室内定位装置，其特征在于，所述基于超声波的 室内定位装置还包括： 同步模块，用于同步所述参考设备的系统时间与所述目标设备的系统时间。8. 根据权利要求6所述的基于超声波的室内定位装置，其特征在于，所述服务器还包 括： 提示模块，用于当根据所述位置信息检测到所述目标设备的移动超出预设区域时，发 出警示信息。9. 根据权利要求6-8中任一项所述的基于超声波的室内定位装置，其特征在于，所述显 示模块，还用于在接收到位置显示指令时，确定所述位置显示指令对应的目标设备，并显示 所述目标设备的位置信息。10. -种基于超声波的室内定位系统，其特征在于，所述基于超声波的室内定位系统包 括如权利要求6-9中任一项所述的基于超声波的室内定位装置，所述基于超声波的室内定 位系统还包括目标设备和参考设备； 所述目标设备用于向至少所述三个参考设备发送超声波，或者，接收至少所述三个参 考设备发送的超声波； 所述参考设备，用于向所述目标设备发送超声波，或者，接收所述目标设备发送的超声 波。
【文档编号】G01S5/22GK105929368SQ201610230275
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月14日
【发明人】陆炎吉
【申请人】南京创维信息技术研究院有限公司