專利名稱：距離測量系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通訊領(lǐng)域中的距離測量及定位^支術(shù)，具體地，涉及 3巨離測量系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
計算機等移動終端的空間位置確定一直是關(guān)注的重點問題，利 用已知的位置信息，我們不僅可以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能，而且還可以營造 更豐富多變的^f吏用場景，例如，可以利用多臺計算4幾分別演奏不同
聲道(2.1甚至4.1 )的音樂等等。
目前常用的測距或定位技術(shù)是超聲波定位4支術(shù)(Ultrasonic Positioning Technologies)。該#支術(shù)由于其成本4氐、結(jié)構(gòu)簡單、易于 實現(xiàn)而被人們廣泛采用。目前，市場上的超聲波收/發(fā)器技術(shù)成熟且 價格低廉，因此應(yīng)用較為廣泛。超聲波測距大都采用反射式測距法， 即發(fā)射超聲波并接收由被測物產(chǎn)生回波，4艮據(jù)回波與發(fā)射波的時間 差計算出待測距離，有的則采用單向測距法。超聲波定位系統(tǒng)可由 若干個應(yīng)答器和一個主測3&器組成，主測3巨器;^置在4皮測物體上， 在獨t機指令信號的作用下向位置固定的應(yīng)答器發(fā)射同頻率的無線 電信號，應(yīng)答器在收到無線電信號后同時向主測距器發(fā)射超聲波信 號，得到主測距器與各個應(yīng)答器之間的距離。當(dāng)同時有三個或三個 以上不在同一直線上的應(yīng)答器估文出回應(yīng)時，可以才艮l居相關(guān)計算確定 出^^皮測物體所在的二維坐標(biāo)系下的位置。另一方面，基于聲音的定位技術(shù)大致又可以分為單步定位和雙 步定位方法兩種。單步方法又可以分為基于高分辨率譜分析的定位 方法和基于波束指向的定位方法。其中，基于高分辨率譜分析的方 法主要是利用自回歸模型和最小方差語估計和其他一些特征分析 方法來定位聲源?；诓ㄊ赶虻姆椒ň褪菍Ω鱾€麥克風(fēng)接收到的 信號在時間上進行移位來補償聲源到不同麥克風(fēng)之間的時間差，然 后再對補償后的信號進行算術(shù)操作得到陣列濾波輸出，陣列輸出的 最大l敘出方向即為聲源的方向。乂又步定^f立方法是目前應(yīng)用最廣5乏的 方法。在雙步定位方法中，依據(jù)聲源發(fā)出的聲音到達麥克風(fēng)陣列中 的不同麥克風(fēng)之間的時間差的估計值來進行定位的方法已經(jīng)成為 關(guān)注的熱點。在該方法中，將麥克風(fēng)陣列中的麥克風(fēng)按照特定的空 間拓樸位置擺放，由每個麥克風(fēng)接受聲源發(fā)出的聲音信號，估算聲 音信號到達各個麥克風(fēng)的時間差，然后按照幾何方法求得聲源的位 置。
除了上文所述的超聲波技術(shù)以及常見的聲納裝置，目前所采用 的基于聲音的定位技術(shù)大都圍繞麥克風(fēng)陣列來實現(xiàn)。利用麥克風(fēng)陣 列定位聲源的技術(shù)需要專有單一設(shè)備來實現(xiàn)(麥克風(fēng)陣列和計算裝 置)，因此硬件復(fù)雜，需要配置處理芯片。
另外一種常用的定位技術(shù)是藍牙技術(shù)(Bluetooth )。該技術(shù)是 一種短距離低功耗的無線傳輸技術(shù)，支持點到點、點到多點的話音 和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。但是目前藍牙器件和設(shè)備價格昂貴也是采用該技術(shù)不 容忽視的缺點之一。
在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有才支術(shù)中至少存在如下 問題(l)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易于實現(xiàn)(例如，麥克風(fēng)陣列)；(2)成 本較高，不利于普遍推廣(例如，藍牙技術(shù))。因此，需要一種能 夠以低成本且易于實現(xiàn)的距離測量方案。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到相關(guān)技術(shù)中存在的上述問題而提出本發(fā)明。為此，本發(fā) 明旨在提供一種距離測量方法及系統(tǒng)，通過利用傳播時間測量距離 來實現(xiàn)以較低成本且比較容易的實現(xiàn)距離測量的目的。
沖艮據(jù)本發(fā)明的一個方面，首先提供了一種距離測量系統(tǒng)。該系
統(tǒng)包括報文發(fā)送模塊，用于發(fā)送報文；第一節(jié)點，接收報文，并 在接收到報文時，產(chǎn)生并發(fā)射距離測量信號，記錄響應(yīng)時間，其中， 響應(yīng)時間為發(fā)射距離測量信號的時刻與接收到報文的時刻之差；第 二節(jié)點，接收報文以及距離測量信號，記錄接收報文的時刻為第一 時刻；記錄接收距離測量信號的時刻為第二時刻；距離測量模塊， 獲得并處理響應(yīng)時間、第一時刻和第二時刻，獲得第一節(jié)點和第二 節(jié)點間的傳播時間，根據(jù)傳播時間和距離測量信號的傳播速度，計 算第 一節(jié)點與第二節(jié)點間的距離。
優(yōu)選地，上述的第一節(jié)點和第二節(jié)點分別包括有接收^^莫塊， 用于接收報文；音頻采集單元，與接收模塊連接，用于實時采樣第 一節(jié)點或第二節(jié)點在收到報文后產(chǎn)生的音頻信號；網(wǎng)卡，與接收模 塊連接，用于在接收模塊接收到報文時，實時記錄響應(yīng)時間、第一 時刻和第二時刻。
優(yōu)選地，上述的第一節(jié)點還包括距離測量信號產(chǎn)生才莫塊，用 于在接收到報文時，產(chǎn)生距離測量信號；距離測量信號發(fā)送模塊， 與距離測量信號產(chǎn)生才莫塊相連，用于將距離測量信號發(fā)送出去。
優(yōu)選地，上述的距離測量模塊包括獲得單元，與第一節(jié)點和 第二節(jié)點相連，用于獲得響應(yīng)時間、第一時刻和第二時刻；處理單 元，與獲得單元相連，對響應(yīng)時間、第一時刻和第二時刻進行處理，獲得第 一 節(jié)點和第二節(jié)點間的傳播時間，根據(jù)傳播時間和距離測量 信號的傳播速度，計算第 一 節(jié)點與第二節(jié)點間的距離。
優(yōu)選地，上述的第一節(jié)點和第二節(jié)點間的傳播時間為第二時 刻減去第 一 時刻與響應(yīng)時間后的差值。
優(yōu)選地，距離測量才莫塊設(shè)置于第一節(jié)點或第二節(jié)點中，或獨立 于第一節(jié)點或第二節(jié)點單獨設(shè)置。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實施例的距離測量系統(tǒng)還包括 一轉(zhuǎn)發(fā)設(shè) 備，轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備一端與報文發(fā)送模塊、第一節(jié)點或第二節(jié)點中一個相 連，轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備另一端與報文發(fā)送模塊、第一節(jié)點或第二節(jié)點中另一 個相連，用于轉(zhuǎn)發(fā)報文或距離測量信號。
優(yōu)選地，上述的報文發(fā)送模塊為無線接入點、路由器或計算 機；節(jié)點為計算機。
優(yōu)選地，距離測量信號為音頻信號或光信號。
才艮據(jù)本發(fā)明的另一方面，4是供了一種距離測量方法。該方法應(yīng) 用于包4舌第一節(jié)點和第二節(jié)點的系統(tǒng)中。該方法包4舌發(fā)送才艮文； 接收報文，并在接收到報文時，產(chǎn)生并發(fā)送距離測量信號；記錄響 應(yīng)時間，其中，響應(yīng)時間為發(fā)射距離測量信號的時刻與接收到報文 的時刻之差；接收報文以及距離測量信號，記錄接收報文的時刻為 第一時刻；記錄接收距離測量信號的時刻為第二時刻；獲得并處理 的響應(yīng)時間、第一時刻和第二時刻，獲得第一節(jié)點和第二節(jié)點間的 傳播時間；根據(jù)傳播時間和距離測量信號的傳播速度，計算第一節(jié) 點與第二節(jié)點間的距離。優(yōu)選地，上述的發(fā)送沖艮文具體為周期性地發(fā)送才艮文、響應(yīng)于 指令發(fā)送才艮文或在預(yù)定時間發(fā)送才艮文。
優(yōu)選地，處理響應(yīng)時間、第一時刻和第二時刻具體為第二時 刻減第 一 時刻和響應(yīng)時間。
在存在轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的情況下，進一步包括測量轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的延遲 時間。在該情況下，優(yōu)選地，獲得第一節(jié)點和第二節(jié)點間的傳播時 間具體為獲得響應(yīng)時間、第一時刻、第二時刻和延遲時間；將第 二時刻減去第 一 時刻、響應(yīng)時間和延遲時間。
優(yōu)選地，上述的距離測量信號為音頻信號或光信號。
上述4支術(shù)方案中的至少一個4支術(shù)方案具有如下的有益效果通 過測量信號的傳播時間，并進一步根據(jù)信號的傳播時間和傳播速度 來測量距離，可以在不對目前的設(shè)備的硬件設(shè)施進行大的改動的情 況下容易地實現(xiàn)距離測量，提高了測量效率，同時降低了測量成本。


此處所說明的附圖用來l是供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申 :清的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其i兌明用于解釋本發(fā)明，并 不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)實施例一的距離測量系統(tǒng)的框圖2是根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)實施例一的距離測量系統(tǒng)的詳細結(jié)構(gòu)框
圖3是根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)實施例二的距離測量系統(tǒng)的框10圖4是根據(jù)本發(fā)明方法實施例 一 的距離測量方法的流程圖5是根據(jù)本發(fā)明方法實施例二的距離測量方法的流程圖。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明實施例，提供了一種距離測量機制，具體地，提供 了距離測量系統(tǒng)及距離測量方法，其通過對距離測量信號的傳播時 間的測量來進一步實現(xiàn)距離測量。需要說明的是，在下文中提到的 距離測量信號包括但不限于音頻信號(聲音信號)，光信號；下 文中提到的報文發(fā)送模塊包括但不限于無線接入點、路由器或計 算機；下文中提到的節(jié)點包括但不限于計算機。并且，本發(fā)明實施 例對節(jié)點的數(shù)量沒有限制，為了^f更于描述，以下將以存在兩個節(jié)點 參與距離測量的情況為例來進行示例性說明。
以下將參照附圖來描述本發(fā)明實施例。 系統(tǒng)實施例一
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)實施例，提供了一種距離測量系統(tǒng)。圖l示 出了該距離測量系統(tǒng)的示例性結(jié)構(gòu)，圖2示出了距離測量系統(tǒng)的詳 細結(jié)構(gòu)。如圖1所示的距離測量系統(tǒng)包括報文發(fā)送模塊102、第一 節(jié)點104、第二節(jié)點106、距離測量才莫塊108。以下將結(jié)合圖1和圖 2進一步詳細描述系統(tǒng)的各個組成部分。
報文發(fā)送模塊102用于發(fā)送報文，其發(fā)送報文的方式可以為以 下任一種周期性地發(fā)送報文，響應(yīng)于指令發(fā)送報文，在預(yù)定時間 發(fā)送報文等。
舉例來說，報文發(fā)送模塊102可以是無線網(wǎng)絡(luò)中的無線接入點 (AP)、路由器、普通計算機等。其發(fā)送的報文可以為某一特定幀，例如控制幀、時間同步幀等，包括 f旦不限于以下幾種wifi網(wǎng)^^中 的beacon報文、以太網(wǎng)上的廣播、多播報文等。
第一節(jié)點104，接收報文發(fā)送模塊102發(fā)送的報文，并且在接 收到才艮文時，產(chǎn)生并發(fā)射距離測量信號，記錄響應(yīng)時間，其中，響 應(yīng)時間為發(fā)射距離測量信號的時刻與接收到才艮文的時刻之差。
優(yōu)選地，如圖2所示，第一節(jié)點104進一步包括距離測量信 號產(chǎn)生模塊200，用于在接收到報文時，產(chǎn)生距離測量信號(例如， 在距離測量信號為音頻信號的情況下，該距離測量信號產(chǎn)生模塊可 以為聲卡)；距離測量信號發(fā)送才莫塊202，與距離測量信號產(chǎn)生才莫塊 相連，用于將距離測量信號發(fā)送出去。
第二節(jié)點106，接收報文發(fā)送模塊102發(fā)送的報文以及第一節(jié) 點104發(fā)射的距離測量信號，并記錄接收報文的時刻為第一時刻； 記錄接收距離測量信號的時刻為第二時刻。
優(yōu)選地，如圖2所示，上述的第一節(jié)點104和第二節(jié)點106分 別包括有接收模塊204，用于接收報文；音頻采集單元206，與 接收模塊連接，用于實時采樣第 一 節(jié)點或第二節(jié)點在收到報文后產(chǎn) 生的音頻信號；網(wǎng)卡208，與接收才莫塊連接，用于在接收才莫塊接收 到才艮文時，實時i己錄響應(yīng)時間、第一時刻和第二時刻。
距離測量才莫塊108,獲得并處理響應(yīng)時間、第一時刻和第二時 刻，獲得第一節(jié)點104和第二節(jié)點106間的傳播時間，根據(jù)傳播時 間和距離測量信號的傳播速度，計算第一節(jié)點104與第二節(jié)點106 間的距離。具體地，距離測量才莫塊108可以設(shè)置于第一節(jié)點或第二 節(jié)點中，或獨立于第一節(jié)點或第二節(jié)點單獨設(shè)置(圖1中示出了單 獨-沒置的情況)。根據(jù)實施的需要(例如，為了提高測量精度等)，可以分別在 節(jié)點中設(shè)置距離測量模塊，例如，第一節(jié)點和第二節(jié)點中均設(shè)置有 距離測量模塊，在距離測量系統(tǒng)包括多個距離測量模塊的情況下， 可以根據(jù)需要觸發(fā)某 一個或多個距離測量模塊工作，而其它距離測 量模塊處于待用狀態(tài)，此時，可以通過將多個距離測量模塊的測量 結(jié)果取平均來提高測量精度。
優(yōu)選地，如圖2所示，距離測量才莫塊包括獲得單元212，與 第一節(jié)點和第二節(jié)點相連，用于荻得響應(yīng)時間、第一時刻和第二時 刻；處理單元214，與獲纟尋單元相連，對響應(yīng)時間、第一時刻和第 二時刻進行處理，獲得第一節(jié)點和第二節(jié)點間的傳播時間，根據(jù)傳 播時間和距離測量信號的傳播速度，計算第 一 節(jié)點與第二節(jié)點間的 距離。
其中，上述的第一節(jié)點和第二節(jié)點間的傳播時間為第二時刻 減去第一時刻與響應(yīng)時間后的差值。即傳4番時間=第二時刻-第 一時刻-響應(yīng)時間，傳播時間與距離測量信號的傳播速度的乘積即 為節(jié)點間距離。
通過以上描述可以看出，本發(fā)明實施例對于距離測量模塊的位 置沒有限制。以下將通過實例來進一步描述本發(fā)明，在本實例中， 假設(shè)距離測量模塊位于第二節(jié)點中。
實例1:距離測量模塊位于第二節(jié)點中，距離測量系統(tǒng)涉及設(shè) 備A (第一節(jié)點)、設(shè)備B (第二節(jié)點)、設(shè)備C (報文發(fā)送模塊)
設(shè)備C發(fā)送報文X，設(shè)備A的接收模塊接收到報文，并且其 網(wǎng)卡記錄接收報文的時間，設(shè)備A的距離測量信號產(chǎn)生模塊產(chǎn)生距 離測量信號，并且其距離測量信號發(fā)射模塊將該距離測量信號發(fā)射
13出去，i殳備A記錄響應(yīng)時間(U)，其中，響應(yīng)時間為發(fā)射距離測 量信號的時刻與接收到報文的時刻之差；
設(shè)備B接收報文X以及設(shè)備A的距離測量信號，并記錄接收 報文的時刻為第一時刻(t2);記錄接收距離測量信號的時刻為第二 時刻(t3 );
設(shè)備B的距離測量模塊獲取上述的時間tl、 t2、 t3,則距離測 量信號在設(shè)備A和設(shè)備B間的傳播時間T= t3 - t2 - tl 。這樣，設(shè)備 A和設(shè)備B之間的距離S=T*V,其中，V為距離測量信號的傳播速度。
以上描述的是報文發(fā)送4幾構(gòu)及參與距離測量的節(jié)點之間不存 在轉(zhuǎn)發(fā)或中轉(zhuǎn)設(shè)備的情況，但本發(fā)明不限于此。實際上，在實際應(yīng) 用中，距離測量系統(tǒng)中可以存在轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備(例如，路由器、網(wǎng)橋等)， 本發(fā)明的系統(tǒng)實施例二給出了該種情況下的解決方案。
系鄉(xiāng)充實施例二
相比于系統(tǒng)實施例一 ，系統(tǒng)實施例二提供的距離測量系統(tǒng)進一 步包括了轉(zhuǎn)發(fā)i殳備，其他結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)實施例一類似，因此對于相同 或相如乂的內(nèi)容不再進4亍重復(fù)描述。
如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)實施例二的距離測量系統(tǒng)除了包 括報文發(fā)送模塊302、第一節(jié)點304、第二節(jié)點306、距離測量模塊 308 (上述各個部件的結(jié)構(gòu)可以參見圖2)，還包括轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備310。
其中，轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備310的一端與報文發(fā)送模塊、第一節(jié)點或第二 節(jié)點中一個相連，其另一端與報文發(fā)送模塊、第一節(jié)點或第二節(jié)點
中另一個相連，用于轉(zhuǎn)發(fā)報文或距離測量信號。也就是說，根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)實施例二的距離測量系統(tǒng)對于轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的所處的位置并 無限制，其可以位于報文發(fā)送模塊與第一節(jié)點或第二節(jié)點之間(此 時，轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備主要用于轉(zhuǎn)發(fā)距離測量信號)，也可以位于第一節(jié)點
和第二節(jié)點之間，圖3示出了轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備310位于報文發(fā)送模塊和第 二節(jié)點間的實例，此時，轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備主要用于轉(zhuǎn)發(fā)報文。
在存在轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的情況下，距離測量模塊還需要獲得轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備 的延遲時間。而延遲時間的測量可以由第一節(jié)點、第二節(jié)點、或距 離測量模塊來完成，本發(fā)明對此沒有限制。
延遲時間的測量方法很多，例如，利用時鐘同步后測量時延， 利用連續(xù)大報文發(fā)送和回聲方式測量時延，或者在預(yù)先知道轉(zhuǎn)發(fā)設(shè) 備的情況下，通過查詢產(chǎn)品信息得到延遲時間。
在這種情況下，獲得單元212除了獲得響應(yīng)時間、第一時刻和 第二時刻，還需要獲4f延遲時間；處理單元214需要^J"響應(yīng)時間、 第一時刻和第二時刻、和延遲時間進行處理，獲得第一節(jié)點和第二 節(jié)點間的傳:!番時間。此時，第一節(jié)點和第二節(jié)點間的傳纟番時間為
第二時刻減去第一時刻、延遲時間與響應(yīng)時間后的差值。即傳播-時間=第二時刻-第一時刻-響應(yīng)時間-延遲時間，傳4番時間與3巨 離測量信號的傳播速度的乘積即為節(jié)點間距離。
在該實施例中，如果轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備存在于報文發(fā)送模塊與第二節(jié)點 之間，且轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的延遲時間過長，導(dǎo)致第二節(jié)點在接收到距離測 量信號之后才接收到報文，則需要根據(jù)具體情況判斷是否進行測距。
通過以下給出的實例可以更好地理解本發(fā)明，在本實例中，*i :&距離測量才莫塊位于第 一 節(jié)點中。
15實例2:距離測量模塊位于第一節(jié)點中，距離測量系統(tǒng)涉及設(shè) 備A (第一節(jié)點)、設(shè)備B (第二節(jié)點)、設(shè)備C (報文發(fā)送模塊)、 設(shè)備D (轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備)，且設(shè)備D位于設(shè)備B和設(shè)備C之間，延遲時
間由距離測量才莫塊測量。
設(shè)備C發(fā)送報文X,設(shè)備A的接收模塊接收到報文，并且其 網(wǎng)卡記錄接收報文的時間，設(shè)備A的距離測量信號產(chǎn)生模塊產(chǎn)生距 離測量信號，并且其距離測量信號發(fā)射模塊將該距離測量信號發(fā)射 出去，"i殳備A ^己錄響應(yīng)時間(tl),其中，響應(yīng)時間為發(fā)射-巨離測 量信號的時刻與接收到報文的時刻之差；
設(shè)備B接收報文X以及設(shè)備A的距離測量信號，并記錄接收 報文的時刻為第一時刻(t2);記錄接收距離測量信號的時刻為第二 時刻(t3);
設(shè)備A的距離測量模塊獲取上述的時間tl、 t2、 t3，并測量設(shè) 備D的延遲時間t4。則距離測量信號在設(shè)備A和設(shè)備B間的傳播 時間T= t3 - t2 - tl - t4。這樣，i殳備A和i殳備B之間的距離S=T*V, 其中，V為距離測量信號的傳播速度。
實例3:距離測量模塊位于第一節(jié)點中，距離測量系統(tǒng)涉及設(shè) 備A (第一節(jié)點)、設(shè)備B (第二節(jié)點)、設(shè)備C (報文發(fā)送模塊)、 設(shè)備D (轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備)，且設(shè)備D位于設(shè)備B和設(shè)備C之間，延遲時 間由i殳備B測量。
設(shè)備C發(fā)送報文X,設(shè)備A的接收模塊接收到報文，并且其 網(wǎng)卡記錄接收報文的時間，設(shè)備A的距離測量信號產(chǎn)生模塊產(chǎn)生距 離測量信號，并且其距離測量信號發(fā)射^t塊將該距離測量信號發(fā)射 出去，設(shè)備A記錄響應(yīng)時間(tl)，其中，響應(yīng)時間為發(fā)射距離測 量信號的時刻與接收到才艮文的時刻之差；
16設(shè)備B接收報文X以及設(shè)備A的距離測量信號，并記錄接收 報文的時刻為第一時刻(t2),記錄接收距離測量信號的時刻為第二 時刻(t3 )，并測量i殳備D的延遲時間t4;
設(shè)備A的距離測量模塊獲取上述的時間tl、 t2、 t3、 t4。則距 離測量信號在設(shè)備A和設(shè)備B間的傳播時間T= t3 _ t2 - tl - t4。這 樣，設(shè)備A和設(shè)備B之間的距離S=T*V，其中，V為距離測量信 號的傳播速度。
應(yīng)當(dāng)注意，上述實施例中給出的距離測量系統(tǒng)可以擴展為包含 多個節(jié)點的情況，在存在多個參與距離測量的節(jié)點的情況下，距離 測量模塊可以單獨設(shè)置，也可以位于任一節(jié)點中，轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的位置 也可以4艮據(jù)實施的需要i殳置，均可以參照給出的上述實施例來實 現(xiàn)。以下的方法實施例也可以參照上述的系統(tǒng)實施例中給出的細節(jié) 來理解和實施。
方法實施例一
才艮據(jù)本發(fā)明方法實施例，^是供了一種^巨離測量方法，該方法可 以使用上述實施例中提供的距離測量系統(tǒng)來實現(xiàn)，也可以使用其它 合適的設(shè)備來實現(xiàn)。本方法應(yīng)用的環(huán)境中可以存在兩個參與距離測 量的節(jié)點(第一節(jié)點和第二節(jié)點)，也可以存在更多節(jié)點。
如上所述，本方法中4吏用的用于發(fā)送才艮文的才幾構(gòu)可以是無線網(wǎng) 絡(luò)中的無線接入點(AP)、路由器、普通計算機等。其中，報文可 以為某一特定幀，例如控制幀、時間同步幀等，包括但不限于以下 幾種wifi網(wǎng)絡(luò)中的beacon報文、以太網(wǎng)上的廣播、多播報文等。 參與距離測量的節(jié)點可以是普通計算機。圖4給出了根據(jù)方法實施例一的距離測量方法的處理流程。基
于上述描述，如圖4所示，該方法可以包4舌以下處理(步眾《S402-步驟S412):
步艱《S402，發(fā)送才艮文；在該步艱《中，發(fā)送才艮文的方式可以為以 下任一種周期性地發(fā)送報文、響應(yīng)于指令發(fā)送報文或在預(yù)定時間 發(fā)送4艮文；
步驟S404，接收報文，并在接收到報文時，產(chǎn)生并發(fā)送距離測 量信號；在該步驟中，例如，在距離測量信號為音頻信號的情況下， 可以驅(qū)動聲卡發(fā)聲；
步-驟S406, i己錄響應(yīng)時間，其中，響應(yīng)時間為發(fā)射3巨離測量4言 號的時刻與接收到報文的時刻之差；
步驟S408,接收報文以及距離測量信號，記錄接收報文的時刻 為第 一時刻，記錄接收距離測量信號的時刻為第二時刻；
步驟S410，獲得并處理的響應(yīng)時間、第一時刻和第二時刻，獲 得第一節(jié)點和第二節(jié)點間的傳播時間；在步驟中，上述的處理操作 具體為第二時刻減第一時刻和響應(yīng)時間；
即，傳4番時間=第二時刻-第一時刻-響應(yīng)時間；
步驟S412,根據(jù)傳播時間和距離測量信號的傳播速度，計算第 一節(jié)點與第二節(jié)點間的距離(S=T*V，其中，T為傳4番時間，V為 距離測量信號的傳播速度)。
上述方法是針對才艮文發(fā)送才幾構(gòu)及參與距離測量的節(jié)點之間不 存在轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的情況，如上所述，在實施本發(fā)明時，根據(jù)本發(fā)明實 施例的距離測量方法可能會應(yīng)用于存在轉(zhuǎn)發(fā)i殳備(例如，，路由器、
18網(wǎng)橋等)的環(huán)境。本發(fā)明的方法實施例二給出了該種情況下的解決方案。
方法實施例二
與方法實施例 一 的應(yīng)用環(huán)境不同的是，#4居方法實施例二的距 離測量方法應(yīng)用的環(huán)境中本方法應(yīng)用的環(huán)境中除了存在例如兩個 參與距離測量的節(jié)點(第一節(jié)點和第二節(jié)點)，還存在轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備。
圖5給出了才艮據(jù)方法實施例二的距離測量方法的詳細處理流 程?；谏鲜雒枋觯鐖D5所示，該方法可以包4舌以下處理(步-驟 S502畫步驟S514):
步-驟S502，發(fā)送才艮文；在該步驟中，發(fā)送才艮文的方式可以為以 下任一種周期性地發(fā)送報文、響應(yīng)于指令發(fā)送報文或在預(yù)定時間 發(fā)送報文；
步驟S504，接收報文，并在接收到報文時，產(chǎn)生并發(fā)送距離測 量信號；在該步驟中，例如，在距離測量信號為音頻信號的情況下， 可以驅(qū)動聲卡發(fā)聲；
步驟S506,記錄響應(yīng)時間，其中，響應(yīng)時間為發(fā)射距離測量信 號的時刻與4妄收到報文的時刻之差；
步驟S508，接收報文以及距離測量信號，記錄接收報文的時刻 為第 一時刻，記錄接收距離測量信號的時刻為第二時刻；
步艱《S510，測量延遲時間；步-驟S512，獲4尋并處理的響應(yīng)時間、第一時刻和第二時刻、延 遲時間，獲得第一節(jié)點和第二節(jié)點間的傳播時間；在步驟中，上述 的處理梯:作具體為第二時刻減第一時刻、響應(yīng)時間和延遲時間；
即，傳#番時間=第二時刻-第 一時刻-響應(yīng)時間-延遲時間
步驟S514,根據(jù)傳播時間和距離測量信號的傳播速度，計算第 一節(jié)點與第二節(jié)點間的距離(S=T*V，其中，T為傳播時間，V為 距離測量信號的傳播速度)。
需要說明的是，在上述處理中，對于測量延遲時間的具體時刻 沒有限制，也就是說，只要在對各個時間/時刻進行處理以獲得傳播 時間之前進行測量即可，而不限于上述的步驟S508與步驟S512之 間，例如，也可以在步驟S508之間進4亍。
在上述處理中，在距離測量信號為音頻信號的情況下，對于聲 音播放時出現(xiàn)的反射、漫射現(xiàn)象，可以采用最早聲波到達時間來確 定聲音傳播時間。
另外需要說明的是，以上給出的處理僅僅是示意和說明性地， 對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，可以在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上對本發(fā)明進行
靈活擴展，例如，為了提高距離測量的精度，可以采用重復(fù)測量求 平均值的方法，同樣落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
本領(lǐng)i或普通沖支術(shù)人員可以理解，上述實施例中的方法中的全部 或部分步4聚可以通過程序或指令控制相關(guān)的石更件來實現(xiàn)，上述的程 序或指令可以存儲于諸如ROM/RAM、磁碟、光盤等的計算機刻度 介質(zhì)中。
20如上所述，通過本發(fā)明的實施例，l是供了一種虛擬麥克風(fēng)陣列 的距離測量思路，本發(fā)明無需復(fù)雜的硬件設(shè)置，即可容易地實現(xiàn)距 離測量，進而可以在此基礎(chǔ)上進4于定位及其它才喿作，并且，在基于 已知距離的情況下，4艮容易構(gòu)建設(shè)備基于虛擬麥克風(fēng)陣列的空間位置。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā) 明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進. 等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
2權(quán)利要求
1. 一種距離測量系統(tǒng)，其特征在于，包括報文發(fā)送模塊，用于發(fā)送報文；第一節(jié)點，接收所述報文，并在接收到所述報文時，產(chǎn)生并發(fā)射距離測量信號，記錄響應(yīng)時間，其中，所述響應(yīng)時間為發(fā)射所述距離測量信號的時刻與接收到所述報文的時刻之差；第二節(jié)點，接收所述報文以及所述距離測量信號，記錄接收所述報文的時刻為第一時刻；記錄接收所述距離測量信號的時刻為第二時刻；距離測量模塊，獲得并處理所述響應(yīng)時間、所述第一時刻和所述第二時刻，獲得所述第一節(jié)點和所述第二節(jié)點間的傳播時間，根據(jù)所述傳播時間和所述距離測量信號的傳播速度，計算所述第一節(jié)點與所述第二節(jié)點間的距離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一節(jié)點和所 述第二節(jié)點分別包括有接收模塊，用于接收所述報文；音頻采集單元，與所述接收模塊連接，用于實時采樣所 述第 一節(jié)點或第二節(jié)點在收到所述報文后產(chǎn)生的音頻信號；網(wǎng)卡，與所述接收模塊連接，用于在所述接收模塊接收 到所述才艮文時，實時記錄所述響應(yīng)時間、所述第一時刻和所述 第二時刻。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一節(jié)點 還包括距離測量信號產(chǎn)生模塊，用于在接收到所述報文時，產(chǎn) 生所述距離測量信號；距離測量信號發(fā)送模塊，與所述距離測量信號產(chǎn)生模塊 相連，用于將所述距離測量信號發(fā)送出去。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述距離測量 模塊包括獲得單元，與所述第一節(jié)點和所述第二節(jié)點相連，用于 獲得所述響應(yīng)時間、所述第 一時刻和所述第二時刻；處理單元，與所述獲纟尋單元相連，，于所述響應(yīng)時間、所 述第一時刻和所述第二時刻進行處理，獲得所述第一節(jié)點和所 述第二節(jié)點間的傳播時間，根據(jù)所述傳播時間和所述距離測量 信號的傳播速度，計算所述第 一 節(jié)點與所述第二節(jié)點間的距離。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一節(jié)點和所 述第二節(jié)點間的傳播時間為所述第二時刻減去所述第一時刻 與所述響應(yīng)時間后的差4直。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述距離測量模塊 設(shè)置于所述第一節(jié)點或所述第二節(jié)點中，或獨立于所述第一節(jié) 點或所述第二節(jié)點單獨設(shè)置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1、 2、 5或6中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述的系統(tǒng)還包括一轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，所述轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備一端與所述報文發(fā)送模塊、 所述第 一 節(jié)點或所述第二節(jié)點中 一個相連，所述轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備另一 端與所述報文發(fā)送模塊、所述第一節(jié)點或所述第二節(jié)點中另一 個相連，用于轉(zhuǎn)發(fā)所述報文或所述距離測量信號。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述報文發(fā)送模塊 為無線接入點、路由器或計算機；所述節(jié)點為計算機。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述距離測量 信號為音頻信號或光信號。
10. —種距離測量方法，應(yīng)用于包括有第 一節(jié)點和第二節(jié)點的系統(tǒng) 中，其特征在于，包括發(fā)送々艮文；接收所述報文，并在接收到所述報文時，產(chǎn)生并發(fā)送距 離測量信號；i己錄響應(yīng)時間，其中，所述響應(yīng)時間為發(fā)射所述3巨離測 量信號的時刻與接收到所述報文的時刻之差；接收所述報文以及所述距離測量信號，記錄接收所述報 文的時刻為第 一 時刻；記錄接收所述距離測量信號的時刻為第 二時刻；獲得并處理所述的響應(yīng)時間、所述第一時刻和所述第二 時刻，獲得所述第一節(jié)點和所述第二節(jié)點間的傳播時間；根據(jù)所述傳播時間和所述距離測量信號的傳播速度，計 算所述第 一節(jié)點與所述第二節(jié)點間的距離。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述發(fā)送報文具 體為周期性地發(fā)送報文、響應(yīng)于指令發(fā)送報文或在預(yù)定時間 發(fā)送報文。
12. 才艮據(jù);K利要求10所述的方法，其特4正在于，所述處理所述響 應(yīng)時間、所述第一時刻和所述第二時刻具體為所述第二時刻 減所述第 一時刻和所述響應(yīng)時間。
13. 才艮據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項所述的方法，其特征在于，在 存在轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的情況下，進一步包括測量所述轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的延遲時間。
14. 沖艮據(jù)^K利要求13所述的方法，其特;f正在于，所述獲得所述第 一節(jié)點和所述第二節(jié)點間的傳播時間具體為獲得所述響應(yīng)時間、所述第一時刻、所述第二時刻和所 述延遲時間；將所述第二時刻減去所述第一時刻、所述響應(yīng)時間和所 述延遲時間。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的距離測量信 號為音頻信號或光信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于通信領(lǐng)域的距離測量系統(tǒng)及方法，用于以較低成本容易地實現(xiàn)距離測量。上述的距離測量系統(tǒng)包括報文發(fā)送模塊，用于發(fā)送報文；第一節(jié)點，接收報文，并在接收到報文時，產(chǎn)生并發(fā)射距離測量信號，記錄響應(yīng)時間；第二節(jié)點，接收報文以及距離測量信號，記錄接收報文的時刻為第一時刻；記錄接收距離測量信號的時刻為第二時刻；距離測量模塊，獲得并處理響應(yīng)時間、第一時刻和第二時刻，獲得第一節(jié)點和第二節(jié)點間的傳播時間，根據(jù)傳播時間和距離測量信號的傳播速度，計算第一節(jié)點與第二節(jié)點間的距離。
文檔編號H04L29/08GK101442542SQ20071017768
公開日2009年5月27日 申請日期2007年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月19日
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