專利名稱：一種超聲波定位方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超聲波定位方法、裝置及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前廣泛應(yīng)用的定位方式是GPS (Global Positioning System,全球定位系統(tǒng))定位，但是該定位方式在室內(nèi)環(huán)境下，由于墻壁等障礙物的阻礙，GPS信號較弱，很難實現(xiàn)定位。因此必須發(fā)展其它的室內(nèi)定位技木。當(dāng)前用于室內(nèi)定位的一種解決方案是利用室內(nèi)無線通信技術(shù)進(jìn)行定位，主要的無線通信技術(shù)有紅外線、超聲波、超寬帶、射頻識別、藍(lán)牙等。其中，超聲波技術(shù)具有很多不可替代的優(yōu)點，例如指向性好，能量損耗慢，傳播距離遠(yuǎn)以及對人體沒有電磁輻射的危害等。超聲波技術(shù)用于室內(nèi)定位時，主要是利用超聲波的反射特性。然而，由于室內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，存在很多干擾，普通的超聲波定位系統(tǒng)在接收超聲波信號時多徑效應(yīng)嚴(yán)重，而且，由于超聲波信號只是脈沖信號，不能攜帯信息，系統(tǒng)無法在眾多超聲波信號中分辨出待定位物體反射回的信號。因此，上述定位方法嚴(yán)重制約了超聲波技術(shù)的定位精確度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供一種超聲波定位方法、裝置及系統(tǒng)，能夠提高超聲波定位的精確度。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例的技術(shù)方案如下 一種超聲波定位方法，包括在參考點向待測點發(fā)送第一超聲波信號并記錄信號發(fā)送時間；在所述參考點接收第二超聲波信號并記錄信號接收時間，所述第二超聲波信號為所述待測點在接收到所述第一超聲波信號后響應(yīng)的信號，所述第一超聲波信號與所述第二超聲波信號的頻率不同；根據(jù)所述信號發(fā)送時間和所述信號接收時間，以及所述參考點的位置，對所述待測點進(jìn)行定位。進(jìn)ー步，當(dāng)所述參考點的數(shù)量為兩個或兩個以上時，所述在參考點向待測點發(fā)送第一超聲波信號并記錄信號發(fā)送時間，包括在各參考點依次向待測點發(fā)送第一超聲波信號并記錄信號發(fā)送時間，其中，在上一參考點接收到所述待測點發(fā)送的所述第二超聲波信號之后，在下一參考點向所述待測點發(fā)送所述第一超聲波信號。進(jìn)ー步，當(dāng)所述參考點的數(shù)量為兩個或兩個以上時，所述在參考點向待測點發(fā)送第一超聲波信號并記錄信號發(fā)送時間，包括在各參考點同時向待測點發(fā)送第一超聲波信號并記錄信號發(fā)送時間，其中，在所述各參考點發(fā)送的第一超聲波信號的頻率均不相同，且在所述各參考點接收到的第二超聲波信號的頻率均不相同。
進(jìn)ー步，所述在所述參考點接收第二超聲波信號并記錄信號接收時間，包括在所述參考點接收超聲波信號；判斷接收到的超聲波信號的頻率是否為所述第二超聲波信號的頻率，若是，則記錄信號接收時間。進(jìn)ー步，根據(jù)所述信號發(fā)送時間和所述信號接收時間，以及所述參考點的位置，對所述待測點進(jìn)行定位，包括根據(jù)所述信號發(fā)送時間、所述信號接收時間、所述待測點在接收到所述第一超聲波信號到發(fā)送所述第二超聲波信號之間的延遲時間，以及超聲波信號傳播速度，確定所述參考點到所述待測點之間的距離；根據(jù)所述參考點的位置，所述參考點到所述待測點之間的距離，以及距離計算公 式，確定所述待測點的位置。一種超聲波定位方法，包括接收超聲波信號；判斷接收到的超聲波信號是否為第一超聲波信號；若是，則反饋第二超聲波信號，以根據(jù)在參考點接收所述第二超聲波信號的時間，發(fā)送所述第一超聲波信號的時間以及所述參考點的位置，對所述待測點進(jìn)行定位；其中，所述第一超聲波信號與所述第二超聲波信號的頻率不同。一種超聲波定位裝置，包括超聲波發(fā)射單兀，用于在參考點向待測點發(fā)送第一超聲波信號；超聲波接收單元，用于在所述參考點接收第二超聲波信號，所述第二超聲波信號為所述待測點在接收到所述第一超聲波信號后響應(yīng)的信號，所述第一超聲波信號與所述第ニ超聲波信號的頻率不同；計時單元，用于記錄發(fā)送所述第一超聲波信號的時間，以及接收到所述第二超聲波信號的時間；定位計算單元，用于根據(jù)所述信號發(fā)送時間和所述信號接收時間，以及所述參考點的位置，對所述待測點進(jìn)行定位。進(jìn)ー步,所述超聲波接收單元包括接收子單元，用于在所述參考點接收超聲波信號；頻率分析子単元，用于判斷接收到的超聲波信號的頻率是否為所述第二超聲波信號的頻率，若是，則由所述計時単元記錄信號接收時間。進(jìn)ー步,所述定位計算單元包括第一計算子単元，用于根據(jù)所述信號發(fā)送時間、所述信號接收時間、所述待測點在接收到所述第一超聲波信號到發(fā)送所述第二超聲波信號之間的延遲時間，以及超聲波信號傳播速度，確定所述參考點到所述待測點之間的距離；第二計算子単元，用于根據(jù)所述參考點的位置，所述參考點到所述待測點之間的距離，以及距離計算公式，確定所述待測點的位置。一種超聲波收發(fā)裝置，包括接收模塊，用于接收超聲波信號；分析模塊，用于判斷接收到的超聲波信號是否為第一超聲波信號；
發(fā)射模塊，用于當(dāng)分析模塊的判斷結(jié)果為是時，反饋第二超聲波信號，以根據(jù)參考點接收所述第二超聲波信號的時間、發(fā)送所述第一超聲波信號的時間以及所述參考點的位置，對所述待測點進(jìn)行定位；其中，所述第一超聲波信號與所述第二超聲波信號的頻率不同。一種超聲波定位系統(tǒng)，包括位于參考點的超聲波定位裝置、位于待測點的超聲波收發(fā)裝置，以及定位計算裝置；所述超聲波定位裝置，用于在參考點向待測點處的超聲波收發(fā)裝置發(fā)送第一超聲波信號并記錄信號發(fā)送時間；接收所述超聲波收發(fā)裝置在接收到所述第一超聲波信號后響應(yīng)的第二超聲波信號，并記錄信號接收時間，所述第一超聲波信號與所述第二超聲波信號的頻率不同；將所述信號發(fā)送時間和所述信號接收時間發(fā)送至所述定位計算裝置；所述超聲波收發(fā)裝置，用于接收超聲波信號；判斷接收到的超聲波信號是否為第一超聲波信號；若是，則反饋第二超聲波信號；
所述定位計算裝置，用于根據(jù)所述超聲波定位裝置發(fā)送的信號發(fā)送時間和所述信號接收時間，以及所述超聲波定位裝置所在的參考點的位置，對所述待測點進(jìn)行定位。進(jìn)ー步，所述超聲波定位裝置至少有兩個，所述超聲波定位裝置，具體用于在各自參考點依次向所述超聲波收發(fā)裝置發(fā)送第一超聲波信號并記錄信號發(fā)送時間，其中在上一參考點的超聲波定位裝置接收到所述超聲波收發(fā)裝置發(fā)送的所述第二超聲波信號之后，下一參考點的超聲波定位裝置向所述超聲波收發(fā)裝置發(fā)送所述第一超聲波信號。進(jìn)ー步，所述超聲波定位裝置至少有兩個，所述超聲波定位裝置，具體用于在各自參考點同時向所述超聲波收發(fā)裝置發(fā)送第一超聲波信號并記錄信號發(fā)送時間，其中，所述各參考點的超聲波定位裝置發(fā)送的第一超聲波信號的頻率均不相同，且接收到的第二超聲波信號的頻率均不相同。本發(fā)明實施例通過將參考點發(fā)送超聲波信號的頻率與待測點反饋超聲波信號的頻率設(shè)置不同，避免了超聲波傳播過程中的多徑效應(yīng)，以及其它物體反射超聲波對定位產(chǎn)生的干擾，提高了超聲波定位的精確度。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本發(fā)明實施例一種超聲波定位方法流程圖；圖2a是本發(fā)明實施例另ー種超聲波定位方法流程圖；圖2b是圖2a所示實施例中超聲波定位的示意圖；圖3是本發(fā)明實施例另ー種超聲波定位方法流程圖；圖4是本發(fā)明實施例一種超聲波定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明實施例另ー種超聲波定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明實施例一種超聲波收發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖7是本發(fā)明實施例一種超聲波定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員能進(jìn)ー步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖，附圖僅提供參考與說明，并非用來限制本發(fā)明。下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行描述。參見圖1，為本發(fā)明實施例一種超聲波定位方法流程圖。該方法可以包括步驟101，在參考點向待測點發(fā)送第一超聲波信號并記錄信號發(fā)送時間。定位裝置或系統(tǒng)在位置坐標(biāo)確定的參考點向待測點發(fā)送超聲波信號，記為第一超 聲波信號，并記錄發(fā)送時間。在具體實現(xiàn)時，可以根據(jù)需要確定的待測點的坐標(biāo)維度來確定已知參考點的最少個數(shù)，例如，如果僅需確定待測點的一維坐標(biāo)，則可以最少選擇ー個已知參考點，如果需要確定待測點的三維坐標(biāo)，則可以最少選擇三個已知參考點，當(dāng)然，也可以選擇多個參考點，以便于獲得待測點更精確的位置坐標(biāo)。當(dāng)選擇的已知參考點為兩個或兩個以上時，定位裝置或系統(tǒng)可以在各參考點依次向待測點發(fā)送第一超聲波信號，也可以同時發(fā)送第一超聲波信號，只要在待測點可以區(qū)分不同參考點對其發(fā)送的第一超聲波信號，且在每個參考點均可以識別待測點對其響應(yīng)的第ニ超聲波信號即可。具體請參見后續(xù)實施例的描述。步驟102，在參考點接收第二超聲波信號并記錄信號接收時間。在參考點發(fā)送第一超聲波信號后，待測點處的裝置首先接收超聲波信號，并判斷該信號是否為第一超聲波信號，也即判斷是否為需要響應(yīng)的超聲波信號，具體的可以根據(jù)信號的頻率來判斷，例如，如果接收到的超聲波信號頻率為f0，則該信號為第一超聲波信號，此時，待測點處的裝置對該第一超聲波信號做出響應(yīng)，發(fā)送第二超聲波信號，若接收到的信號頻率不為f0，則忽略該信號，不做出響應(yīng)。在參考點接收到該第二超聲波信號后，也進(jìn)ー步判斷是否為待測點響應(yīng)的信號，具體也可以根據(jù)信號的頻率來判斷，若確認(rèn)該接收到的信號為第二超聲波信號，則記錄信號接收的時間。該記錄信號時間的動作可以在接收到信號的同時進(jìn)行，若判斷結(jié)果為第二超聲波信號，則保存該時間，若不是第二超聲波信號，則可刪除或忽略該記錄。其中，為了避免上述超聲波傳播過程中的多徑效應(yīng)，以及其它物體反射超聲波對定位產(chǎn)生的干擾，在本發(fā)明實施例中設(shè)置第一超聲波信號與第二超聲波信號的頻率不同。步驟103，根據(jù)信號發(fā)送時間和信號接收時間，以及參考點的位置，對待測點進(jìn)行定位。在信號發(fā)送時間和信號接收時間確定后，即可計算超聲波在參考點與待測點之間往返所需要的時間，更精確地，如果考慮待測點處的裝置在從接收到第一超聲波信號到反饋第二超聲波信號之間的延遲時間對計算結(jié)果的影響，則可以在上述往返時間的結(jié)果上扣除該延遲時間。在上述時間確定后，根據(jù)超聲波的傳播速度，即可確定參考點與待測點之間的距離，進(jìn)一歩，根據(jù)參考點的位置坐標(biāo)，即可獲得距離方程，進(jìn)而確定待測點的位置坐標(biāo)。如前所述，當(dāng)參考點為多個時，可以分別獲得各參考點對應(yīng)的距離方程，然后計算獲得待測點的位置坐標(biāo)。本發(fā)明實施例通過將參考點發(fā)送超聲波信號的頻率與待測點反饋超聲波信號的頻率設(shè)置不同，避免了超聲波傳播過程中的多徑效應(yīng)，以及其它物體反射超聲波對定位產(chǎn)生的干擾，提高了超聲波定位的精確度。參見圖2a，為本發(fā)明實施例另ー種超聲波定位方法流程圖。在本發(fā)明實施例中，當(dāng)參考點的數(shù)量為兩個或兩個以上時,在參考點向待測點發(fā)送第一超聲波信號，具體可以是在各參考點依次向待測點發(fā)送第一超聲波信號，其中在上一參考點接收到待測點發(fā)送的第二超聲波信號之后，在下一參考點向待測點發(fā)送第一超聲波信號。
如圖2b所示，本實施例以在三個參考點A、B、C依次向待測點D發(fā)送第一超聲波信號為例進(jìn)行說明。該方法可以包括步驟201，在參考點A向待測點D發(fā)送第一超聲波信號，并記錄信號發(fā)送時間。定位裝置或系統(tǒng)在參考點A發(fā)送的該第一超聲波信號的頻率記為Π，信號發(fā)送時間記為tl。在發(fā)送該第一超聲波信號后，參考點A的定位裝置或系統(tǒng)進(jìn)入等待接收超聲波信號的工作狀態(tài)。待測點D在接收到超聲波信號后，根據(jù)信號的頻率判斷是否為第一超聲波信號，若是，則向參考點A發(fā)送第二超聲波信號，該第二超聲波信號的頻率為fl'，其中，η 尹 n'。步驟202，在參考點A接收待測點D發(fā)送的第二超聲波信號，并記錄信號接收時間。定位裝置或系統(tǒng)在參考點A接收到信號后，根據(jù)信號的頻率判斷是否為第二超聲波信號，若信號頻率為H'，則確認(rèn)為第二超聲波信號，記錄接收到信號的時間，記為tl'。在記錄該時間后，參考點A的定位裝置或系統(tǒng)即可停止接收信號。步驟203，在參考點B向待測點D發(fā)送第一超聲波信號，并記錄信號發(fā)送時間。在本實施例中，由于在各參考點依次向待測點發(fā)送第一超聲波信號，而且在上一參考點接收到待測點發(fā)送的第二超聲波信號之后，再在下一參考點向待測點發(fā)送第一超聲波信號，因此，各參考點之間發(fā)送的第一超聲波信號不會互相干擾，所有第一超聲波信號的頻率均可相等，當(dāng)然，在另ー實施例中，各參考點發(fā)送的第一超聲波信號的頻率也可以不同。參考點B發(fā)送的第一超聲波信號的頻率也可以為fl，記錄信號發(fā)送的時間為t2。在發(fā)送該第一超聲波信號后，參考點B的定位裝置或系統(tǒng)進(jìn)入等待接收超聲波信號的工作狀態(tài)。由于待測點依次向各參考點發(fā)送第二超聲波信號，信號之間不會互相干擾，因此，所有第二超聲波信號的頻率也可以相等，待測點D向參考點B發(fā)送的第二超聲波信號頻率仍可以為fV，當(dāng)然，在另ー實施例中，該第二超聲波信號的頻率也可以不等。步驟204，在參考點B接收待測點D發(fā)送的第二超聲波信號，并記錄信號接收時間。定位裝置或系統(tǒng)在參考點B接收到信號后，根據(jù)信號的頻率判斷是否為第二超聲波信號，若信號頻率為H'，則確認(rèn)為第二超聲波信號，記錄接收到信號的時間，記為t2'。在記錄該時間后，參考點B的定位裝置或系統(tǒng)即可停止接收信號。
步驟205，在參考點C向待測點D發(fā)送第一超聲波信號，并記錄信號發(fā)送時間t3。步驟206，在參考點C接收待測點D發(fā)送的第二超聲波信號，并記錄信號接收時間
t3' ο上述步驟205 206與前述步驟203 204類似，此處不再贅述。步驟207，根據(jù)信號發(fā)送時間和信號接收時間，以及參考點的位置，對待測點進(jìn)行定位。在本步驟中，針對每一參考點的信號發(fā)送時間、信號接收時間、待測點在接收到第一超聲波信號到發(fā)送第二超聲波信號之間的延遲時間，以及超聲波信號傳播速度，即可確 定各參考點到待測點之間的距離；其中，待測點在接收到第一超聲波信號到發(fā)送第二超聲波信號之間的延遲時間與待測點處的裝置有關(guān)，該延時時間為已知的固定時間，記為At。則可獲得以下距離公式參考點A與待測點D之間的距離si為sl = (tl' -tl-Δ t)*V/2參考點B與待測點D之間的距離s2為s2 = (t2' _t2_ Δ t) *V/2參考點C與待測點D之間的距離s3為s3 = (t3' _t3_ Δ t) *V/2然后，根據(jù)參考點的位置，參考點到待測點之間的距離，以及距離計算公式，確定待測點的位置。具體可以根據(jù)參考點A、B、C各自的三維坐標(biāo)，以及各參考點到待測點D的距離公式，利用上述方程構(gòu)成方程組進(jìn)行求解計算，即可獲得待測點D的三維坐標(biāo)，從而實現(xiàn)對待測點D的定位。該計算過程可以是由某一參考點的定位裝置或系統(tǒng)執(zhí)行的，其中，其它參考點的裝置或系統(tǒng)將各自記錄的時間發(fā)送至該某ー參考點的裝置或系統(tǒng)；也可以是由獨立于各參考點的系統(tǒng)或裝置執(zhí)行，如圖2b所示的系統(tǒng)控制器，各參考點的裝置或系統(tǒng)將記錄的時間發(fā)送至該獨立的系統(tǒng)或裝置。本發(fā)明實施例通過將參考點發(fā)送超聲波信號的頻率與待測點反饋超聲波信號的頻率設(shè)置不同，避免了超聲波傳播過程中的多徑效應(yīng)，以及其它物體反射超聲波對定位產(chǎn)生的干擾，提高了超聲波定位的精確度。而且，通過設(shè)置各參考點依次向待測點發(fā)送第一超聲波信號，使得各參考點的第一超聲波信號頻率可以設(shè)置為相同，待測點發(fā)送的第二超聲波信號頻率也可以設(shè)置為相同，簡化了參考點和待測點處定位裝置或系統(tǒng)對信號的識別過程。參見圖3，為本發(fā)明實施例另ー種超聲波定位方法流程圖。當(dāng)參考點的數(shù)量為兩個或兩個以上時，在各參考點還可以同時向待測點發(fā)送第一超聲波信號，其中，在各參考點發(fā)送的第一超聲波信號的頻率均不相同，且在各參考點接收到的第二超聲波信號的頻率均不相同。本實施例以在三個參考點A、B、C同時向待測點D發(fā)送第一超聲波信號為例進(jìn)行說明。該方法可以包括步驟301，在參考點A、B、C同時向待測點D發(fā)送第一超聲波信號，井分別記錄信號發(fā)送時間。其中，為了便于待測點D處的裝置或系統(tǒng)區(qū)分不同參考點發(fā)送的信號，在各參考點發(fā)送的第一超聲波信號的頻率各不相同。其中，在參考點A發(fā)送的第一超聲波信號的頻率為F1，記錄信號發(fā)送時間為Tl ;在參考點B發(fā)送的第一超聲波信號的頻率為F2，記錄信號發(fā)送時間為T2 ;在參考點C發(fā)送的第一超聲波信號的頻率為F3，記錄信號發(fā)送時間為T3。待測點D處的裝置或系統(tǒng)首先接收超聲波信號，然后根據(jù)超聲波信號的頻率判斷是否需要響應(yīng)第二超聲波信號，而且，根據(jù)不同頻率的信號，待測點D處的裝置或系統(tǒng)需要響應(yīng)的第二超聲波信號的頻率也不相同，以便于位于各參考點處的裝置或系統(tǒng)能夠根據(jù)信號的頻率判斷接收到的第二超聲波信號是否為待測點D要發(fā)送至本參考點的信號。具體的，如果待測點D處的裝置或系統(tǒng)接收到的信號頻率為F1，則向參考點A返回頻率為Fl'的第二超聲波信號，如果接收到的信號頻率為F2，則向參考點B返回頻率為F2'第二超聲波信號，如果接收到的信號頻率為F3，則向參考點C返回頻率為F3'第二超聲波信號。步驟302，在參考點A、B、C分別接收待測點D發(fā)送的第二超聲波信號，并記錄信號接收時間。 在參考點A接收并識別頻率為Fl'的第二超聲波信號，記錄信號接收時間為Tl'；在參考點B接收并識別頻率為F2'的第二超聲波信號，記錄信號接收時間為 2'；在參考點C接收并識別頻率為F3'的第二超聲波信號，記錄信號接收時間為T3'。步驟303，根據(jù)信號發(fā)送時間和信號接收時間，以及參考點的位置，對待測點進(jìn)行定位。在本步驟中，針對每一參考點的信號發(fā)送時間、信號接收時間、待測點在接收到第一超聲波信號到發(fā)送第二超聲波信號之間的延遲時間，以及超聲波信號傳播速度，即可確定各參考點到待測點之間的距離；其中，待測點在接收到第一超聲波信號到發(fā)送第二超聲波信號之間的延遲時間與待測點處的裝置有關(guān)，該延時時間為已知的固定時間，即為ΛΤ。則可獲得以下方程參考點A與待測點D之間的距離SI為S1 = (Tl' -Τ1-ΔΤ)*V/2參考點B與待測點D之間的距離S2為S2 = (T2, -T2- Δ T) *V/2參考點C與待測點D之間的距離S3為S3 = (T3, _T3_AT)*V/2然后，根據(jù)參考點的位置，參考點到待測點之間的距離，以及距離計算公式，確定待測點的位置。具體可以根據(jù)參考點A、B、C各自的三維坐標(biāo)，以及各參考點到待測點D的距離公式，利用上述方程構(gòu)成方程組進(jìn)行求解計算，即可獲得待測點D的三維坐標(biāo)，從而實現(xiàn)對待測點D的定位。該計算過程可以是由某一參考點的定位裝置或系統(tǒng)執(zhí)行的，其中，其它參考點的裝置或系統(tǒng)將各自記錄的時間發(fā)送至該某ー參考點的裝置或系統(tǒng)；也可以是由獨立于各參考點的系統(tǒng)或裝置執(zhí)行，各參考點的裝置或系統(tǒng)將記錄的時間發(fā)送至該獨立的系統(tǒng)或裝置。本發(fā)明實施例通過將參考點發(fā)送超聲波信號的頻率與待測點反饋超聲波信號的頻率設(shè)置不同，避免了超聲波傳播過程中的多徑效應(yīng)，以及其它物體反射超聲波對定位產(chǎn)生的干擾，提高了超聲波定位的精確度。而且，通過設(shè)置各參考點發(fā)送的第一超聲波信號頻率不同，待測點發(fā)送的第二超聲波信號頻率也不相同，使得各參考點可以同時發(fā)送信號，カロ快了對待測點的定位過程。當(dāng)然，在其它實施例中，參考點的個數(shù)可以大于3個，以便于對計算獲得的待測點的坐標(biāo)進(jìn)行修正，更精確地對待測點進(jìn)行定位。以上是對本發(fā)明方法實施例的描述，下面對實現(xiàn)上述方法的裝置和系統(tǒng)實施例進(jìn)行說明。參見圖4，為本發(fā)明實施例一種超聲波定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 該裝置可以包括超聲波發(fā)射單元401，用于在參考點向待測點發(fā)送第一超聲波信號；超聲波接收單元402，用于在參考點接收第二超聲波信號，第二超聲波信號為待測點在接收到第一超聲波信號后響應(yīng)的信號，第一超聲波信號與第二超聲波信號的頻率不同；計時單元403，用于記錄發(fā)送第一超聲波信號的時間，以及接收到第二超聲波信號的時間；定位計算單元404，用于根據(jù)信號發(fā)送時間和信號接收時間，以及參考點的位置，對待測點進(jìn)行定位。超聲波發(fā)射單元401在位置坐標(biāo)確定的參考點向待測點發(fā)送超聲波信號，記為第一超聲波信號，并由計時單元403記錄發(fā)送時間，待測點處的裝置在根據(jù)信號的頻率判斷該信號為第一超聲波信號后，對該第一超聲波信號做出響應(yīng)，發(fā)送第二超聲波信號，超聲波接收單元402在參考點接收第二超聲波信號，并由計時單元403記錄接收到第二超聲波信號的時間，其中，第一超聲波信號與第二超聲波信號的頻率不同。最后由定位計算單元404根據(jù)信號發(fā)送時間和信號接收時間，以及參考點的位置，對待測點進(jìn)行定位。本發(fā)明實施例通過上述単元將參考點發(fā)送超聲波信號的頻率與待測點反饋超聲波信號的頻率設(shè)置不同，避免了超聲波傳播過程中的多徑效應(yīng)，以及其它物體反射超聲波對定位產(chǎn)生的干擾，提高了超聲波定位的精確度。在本發(fā)明另一實施例中，該超聲波定位裝置也還可以包括信息接收單元，用于接收其它超聲波定位裝置發(fā)送的定位信息，該定位信息可以包括其它超聲波定位裝置在各自的參考點記錄的第一超聲波發(fā)送時間，第二超聲波接收時間，還可以包括其所在參考點的位置坐標(biāo)；該定位信息也還可以是其它超聲波定位裝置根據(jù)其第一超聲波發(fā)送時間，第二超聲波接收時間和參考點位置坐標(biāo)確定的定位關(guān)系，如距離方程等。在信息接收單元接收到定位信息后，再由定位計算單元對待測點進(jìn)行定位。參見圖5，為本發(fā)明實施例另ー種超聲波定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例中，該超聲波定位裝置也可以包括超聲波發(fā)射單元501、超聲波接收單元502、計時單元503和定位計算單元504。其中，超聲波接收單元502又可以包括接收子單元5021，用于接收超聲波信號；頻率分析子単元5022，用于判斷接收到的超聲波信號的頻率是否為第二超聲波信號的頻率，若是，則由計時單元503記錄信號接收時間。
定位計算單元504又可以包括第一計算子単元5041，用于根據(jù)信號發(fā)送時間、信號接收時間、待測點在接收到第一超聲波信號到發(fā)送第二超聲波信號之間的延遲時間，以及超聲波信號傳播速度，確定參考點到待測點之間的距離；第二計算子単元5042，用于根據(jù)參考點的位置，參考點到待測點之間的距離，以及距離計算公式，確定待測點的位置。本發(fā)明實施例避免了超聲波傳播過程中的多徑效應(yīng)，以及其它物體反射超聲波對定位產(chǎn)生的干擾，提高了超聲波定位的精確度。參見圖6，為本發(fā)明實施例一種超聲波收發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。接收模塊601，用于接收超聲波信號； 分析模塊602，用于判斷接收到的超聲波信號是否為第一超聲波信號；發(fā)射模塊603，用于當(dāng)分析模塊602的判斷結(jié)果為是時，反饋第二超聲波信號，以根據(jù)參考點接收第二超聲波信號的時間、發(fā)送第一超聲波信號的時間以及參考點的位置，對待測點進(jìn)行定位；其中，第一超聲波信號與第二超聲波信號的頻率不同。位于待測點處的超聲波收發(fā)裝置通過接收模塊601接收超聲波信號，當(dāng)分析模塊602確定接收到的信號為參考點發(fā)送的第一超聲波信號后，通過發(fā)射模塊603向參考點反饋或響應(yīng)第二超聲波信號，以便于位于參考點處的超聲波定位裝置對該待測點進(jìn)行定位。其中，第一超聲波信號與第二超聲波信號的頻率不同。本發(fā)明實施例避免了超聲波傳播過程中的多徑效應(yīng)，以及其它物體反射超聲波對定位產(chǎn)生的干擾，提高了超聲波定位的精確度。參見圖7，為本發(fā)明實施例一種超聲波定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。該系統(tǒng)可以包括位于參考點的超聲波定位裝置701、位于待測點的超聲波收發(fā)裝置702，以及定位計算裝置703。超聲波定位裝置701，用于在參考點向待測點處的超聲波收發(fā)裝置702發(fā)送第一超聲波信號并記錄信號發(fā)送時間；接收超聲波收發(fā)裝置702在接收到所述第一超聲波信號后響應(yīng)的第二超聲波信號，并記錄信號接收時間，第一超聲波信號與所述第二超聲波信號的頻率不同；將信號發(fā)送時間和信號接收時間發(fā)送至定位計算裝置703 ；超聲波收發(fā)裝置702，用于接收超聲波信號；判斷接收到的超聲波信號是否為第一超聲波信號；若是，則反饋第二超聲波信號；定位計算裝置703，用于根據(jù)超聲波定位裝置701發(fā)送的信號發(fā)送時間和信號接收時間，以及超聲波定位裝701置所在的參考點的位置，對待測點進(jìn)行定位。當(dāng)超聲波定位裝置701至少有兩個時，超聲波定位裝置701，可以具體用于在各自參考點依次向超聲波收發(fā)裝置702發(fā)送第一超聲波信號并記錄信號發(fā)送時間，其中在上一參考點的超聲波定位裝置701接收到超聲波收發(fā)裝置702發(fā)送的第二超聲波信號之后，下一參考點的超聲波定位裝置701向超聲波收發(fā)裝置702發(fā)送第一超聲波信號。在另ー實施例中，該超聲波定位裝置，還可以具體用于在各自參考點同時向超聲波收發(fā)裝置發(fā)送第一超聲波信號并記錄信號發(fā)送時間，其中，各參考點的超聲波定位裝置發(fā)送的第一超聲波信號的頻率均不相同，且接收到的第二超聲波信號的頻率均不相同。本發(fā)明實施例避免了超聲波傳播過程中的多徑效應(yīng)，以及其它物體反射超聲波對定位產(chǎn)生的干擾，提高了超聲波定位的精確度。以上所述的本發(fā)明實施方式， 并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種超聲波定位方法，其特征在于，包括 在參考點向待測點發(fā)送第一超聲波信號并記錄信號發(fā)送時間； 在所述參考點接收第二超聲波信號并記錄信號接收時間，所述第二超聲波信號為所述待測點在接收到所述第一超聲波信號后響應(yīng)的信號，所述第一超聲波信號與所述第二超聲波信號的頻率不同； 根據(jù)所述信號發(fā)送時間和所述信號接收時間，以及所述參考點的位置，對所述待測點進(jìn)行定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述參考點的數(shù)量為兩個或兩個以上時，所述在參考點向待測點發(fā)送第一超聲波信號并記錄信號發(fā)送時間，包括 在各參考點依次向待測點發(fā)送第一超聲波信號并記錄信號發(fā)送時間，其中，在上一參考點接收到所述待測點發(fā)送的所述第二超聲波信號之后，在下一參考點向所述待測點發(fā)送所述第一超聲波信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述參考點的數(shù)量為兩個或兩個以上時，所述在參考點向待測點發(fā)送第一超聲波信號并記錄信號發(fā)送時間，包括 在各參考點同時向待測點發(fā)送第一超聲波信號并記錄信號發(fā)送時間，其中，在所述各參考點發(fā)送的第一超聲波信號的頻率均不相同，且在所述各參考點接收到的第二超聲波信號的頻率均不相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述在所述參考點接收第二超聲波信號并記錄信號接收時間，包括 在所述參考點接收超聲波信號； 判斷接收到的超聲波信號的頻率是否為所述第二超聲波信號的頻率，若是，則記錄信號接收時間。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述信號發(fā)送時間和所述信號接收時間，以及所述參考點的位置，對所述待測點進(jìn)行定位，包括 根據(jù)所述信號發(fā)送時間、所述信號接收時間、所述待測點在接收到所述第一超聲波信號到發(fā)送所述第二超聲波信號之間的延遲時間，以及超聲波信號傳播速度，確定所述參考點到所述待測點之間的距離； 根據(jù)所述參考點的位置，所述參考點到所述待測點之間的距離，以及距離計算公式，確定所述待測點的位置。
6.—種超聲波定位方法,其特征在于,包括 接收超聲波信號； 判斷接收到的超聲波信號是否為第一超聲波信號； 若是，則反饋第二超聲波信號，以根據(jù)在參考點接收所述第二超聲波信號的時間，發(fā)送所述第一超聲波信號的時間以及所述參考點的位置，對所述待測點進(jìn)行定位；其中，所述第一超聲波信號與所述第二超聲波信號的頻率不同。
7.一種超聲波定位裝置，其特征在于，包括 超聲波發(fā)射單元，用于在參考點向待測點發(fā)送第一超聲波信號； 超聲波接收單元，用于在所述參考點接收第二超聲波信號，所述第二超聲波信號為所述待測點在接收到所述第一超聲波信號后響應(yīng)的信號，所述第一超聲波信號與所述第二超聲波信號的頻率不同； 計時單元，用于記錄發(fā)送所述第一超聲波信號的時間，以及接收到所述第二超聲波信號的時間； 定位計算單元，用于根據(jù)所述信號發(fā)送時間和所述信號接收時間，以及所述參考點的位置，對所述待測點進(jìn)行定位。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述超聲波接收單元包括 接收子單元，用于在所述參考點接收超聲波信號； 頻率分析子單元，用于判斷接收到的超聲波信號的頻率是否為所述第二超聲波信號的頻率，若是，則由所述計時單元記錄信號接收時間。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述定位計算單元包括 第一計算子單元，用于根據(jù)所述信號發(fā)送時間、所述信號接收時間、所述待測點在接收到所述第一超聲波信號到發(fā)送所述第二超聲波信號之間的延遲時間，以及超聲波信號傳播速度，確定所述參考點到所述待測點之間的距離； 第二計算子單元，用于根據(jù)所述參考點的位置，所述參考點到所述待測點之間的距離，以及距離計算公式，確定所述待測點的位置。
10.一種超聲波收發(fā)裝置，其特征在于，包括 接收模塊，用于接收超聲波信號； 分析模塊，用于判斷接收到的超聲波信號是否為第一超聲波信號； 發(fā)射模塊，用于當(dāng)分析模塊的判斷結(jié)果為是時，反饋第二超聲波信號，以根據(jù)參考點接收所述第二超聲波信號的時間、發(fā)送所述第一超聲波信號的時間以及所述參考點的位置，對所述待測點進(jìn)行定位；其中，所述第一超聲波信號與所述第二超聲波信號的頻率不同。
11.一種超聲波定位系統(tǒng)，其特征在于，包括位于參考點的超聲波定位裝置、位于待測點的超聲波收發(fā)裝置，以及定位計算裝置； 所述超聲波定位裝置，用于在參考點向待測點處的超聲波收發(fā)裝置發(fā)送第一超聲波信號并記錄信號發(fā)送時間；接收所述超聲波收發(fā)裝置在接收到所述第一超聲波信號后響應(yīng)的第二超聲波信號，并記錄信號接收時間，所述第一超聲波信號與所述第二超聲波信號的頻率不同；將所述信號發(fā)送時間和所述信號接收時間發(fā)送至所述定位計算裝置； 所述超聲波收發(fā)裝置，用于接收超聲波信號；判斷接收到的超聲波信號是否為第一超聲波信號；若是，則反饋第二超聲波信號； 所述定位計算裝置，用于根據(jù)所述超聲波定位裝置發(fā)送的信號發(fā)送時間和所述信號接收時間，以及所述超聲波定位裝置所在的參考點的位置，對所述待測點進(jìn)行定位。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述超聲波定位裝置至少有兩個， 所述超聲波定位裝置，具體用于在各自參考點依次向所述超聲波收發(fā)裝置發(fā)送第一超聲波信號并記錄信號發(fā)送時間，其中在上一參考點的超聲波定位裝置接收到所述超聲波收發(fā)裝置發(fā)送的所述第二超聲波信號之后，下一參考點的超聲波定位裝置向所述超聲波收發(fā)裝置發(fā)送所述第一超聲波信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述超聲波定位裝置至少有兩個， 所述超聲波定位裝置，具體用于在各自參考點同時向所述超聲波收發(fā)裝置發(fā)送第一超聲波信號并記錄信號發(fā)送時間，其中，所述各參考點的超聲波定位裝置發(fā)送的第一超聲波信號的頻率均 不相同，且接收到的第二超聲波信號的頻率均不相同。
全文摘要
本發(fā)明實施例提供一種超聲波定位方法、裝置及系統(tǒng)。該超聲波定位方法包括在參考點向待測點發(fā)送第一超聲波信號并記錄信號發(fā)送時間；在所述參考點接收第二超聲波信號并記錄信號接收時間，所述第二超聲波信號為所述待測點在接收到所述第一超聲波信號后響應(yīng)的信號，所述第一超聲波信號與所述第二超聲波信號的頻率不同；根據(jù)所述信號發(fā)送時間和所述信號接收時間，以及所述參考點的位置，對所述待測點進(jìn)行定位。本發(fā)明實施例通過將參考點發(fā)送超聲波信號的頻率與待測點反饋超聲波信號的頻率設(shè)置不同，避免了超聲波傳播過程中的多徑效應(yīng)，以及其它物體反射超聲波對定位產(chǎn)生的干擾，提高了超聲波定位的精確度。
文檔編號G01S5/18GK102680944SQ20121017952
公開日2012年9月19日 申請日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月1日
發(fā)明者劉振宇, 張學(xué)艷, 張海英, 李國龍, 李志強 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所