一種室內(nèi)超聲波定位系統(tǒng)及其定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種室內(nèi)超聲波定位系統(tǒng)，它包括控制器和定位終端，控制器包括發(fā)送天線和多個(gè)超聲波接收器，定位終端包括接收天線、濾波放大模塊、信號處理器、超聲波發(fā)生器和能量收集/電源模塊；室內(nèi)超聲波定位的方法，包括收集無線信號能量、解析信號、ID信息對比、超聲波回應(yīng)以及計(jì)算對應(yīng)位置。本發(fā)明定位終端體積小，能依附在小型物體上方便人們搜尋，采用ID數(shù)據(jù)信息對比以及多個(gè)不同距離的超聲波接收器，能同時(shí)準(zhǔn)確定位多個(gè)尋找物品。
【專利說明】一種室內(nèi)超聲波定位系統(tǒng)及其定位方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超聲波定位技術(shù)，特別是一種室內(nèi)超聲波定位系統(tǒng)及其定位方法。

【背景技術(shù)】
[0002]人們在家中時(shí)，常常會丟失或者暫時(shí)找不到一些物品，給生活造成一定的困擾，例如電視遙控器，空調(diào)遙控器，鑰匙，證件等，人們迫切希望能有一種幫助自己尋找物品的系統(tǒng)。目前常用的室內(nèi)尋物系統(tǒng)主要使用的有w1-fi定位，zigbee定位等，這些定位方式基本都是通過測量多點(diǎn)的信號強(qiáng)度來進(jìn)行定位，定位精度差，系統(tǒng)復(fù)雜，定位終端較大難以安放在被定位的物體上。因此，市場急需一種成本低，易實(shí)現(xiàn)，定位準(zhǔn)確，定位終端能夠安放在小物體上的定位系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種室內(nèi)超聲波定位系統(tǒng)及其定位方法，解決了傳統(tǒng)丟失或暫時(shí)找不到物品的問題，采用ID信息對比，確定是否為所查找物品，解決了傳統(tǒng)定位尋物系統(tǒng)不能同時(shí)進(jìn)行多物品查找的缺點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:一種室內(nèi)超聲波定位系統(tǒng)，它包括控制器，控制器包括發(fā)送天線和多個(gè)超聲波接收器，所述的發(fā)送天線用于發(fā)送射頻信號，所述的超聲波接收器用于接收超聲波；
它包括定位終端，定位終端包括接收天線、濾波放大模塊、信號處理器、超聲波發(fā)送器和能量收集/電源模塊，接收天線的信號輸出端分別與濾波放大模塊及能量收集/電源模塊的輸入端連接，濾波放大模塊的輸出端與信號處理器的輸入端連接，信號處理器的輸出端與超聲波發(fā)生器的輸入端連接，所述的能量收集/電源模塊的能量輸出端分別與濾波放大模塊、信號處理器以及超聲波發(fā)生器連接；所述的接收天線用于收集控制器發(fā)出的無線信號；所述的濾波放大模塊用于將信號進(jìn)行濾波和放大；所述的超聲波發(fā)生器用于發(fā)出超聲波，便于控制器接收和定位；所述的能量收集/電源模塊用于收集無線電波中的能量供其他模塊使用；
所述控制器的發(fā)送天線通過射頻信號與定位終端的接收天線相連，定位終端的超聲波發(fā)送器通過超聲波與控制器的超聲波接收器相連。
[0005]每個(gè)超聲波接收器設(shè)于控制器上的位置各不相同。
[0006]一種室內(nèi)超聲波定位方法，它包括下面幾個(gè)步驟:
S1:控制器先通過發(fā)射天線發(fā)送特定頻率的能量密集的無線信號，再將需要尋找的終端ID數(shù)據(jù)調(diào)制到規(guī)定載波頻率上通過發(fā)射天線發(fā)送；
52:定位終端接收到密集能量的無線信號后，通過能量收集/電源模塊將無線信號轉(zhuǎn)換成能量提供給濾波放大模塊、信號處理器和超聲波發(fā)生器使用；
53:定位終端的接收天線接收到包含ID數(shù)據(jù)的無線信號，并傳輸?shù)綖V波放大模塊進(jìn)行濾波和放大處理，信號處理器將經(jīng)過濾波放大處理后的信號進(jìn)行解調(diào)解碼得到原始的ID數(shù)據(jù)；
S4:信號處理器將原始的ID數(shù)據(jù)與自己的ID逐位相比較，如果完全相同，則控制超聲波發(fā)生器發(fā)出超聲波回應(yīng)，反之，則不作出反應(yīng)；
S5:控制器根據(jù)每個(gè)超聲波接收器接收到定位終端發(fā)來的超聲波時(shí)間的不同，通過比較時(shí)間分析得到定位終端相對于控制器的位置。
[0007]它還包括定位終端和尋找物體綁定的方法，其步驟如下:
551:將定位終端貼于需要經(jīng)常尋找的物體上，每個(gè)終端的ID號唯一；
552:將定位終端的ID號與對應(yīng)的物體名稱輸入控制器；
553:在控制器上輸入ID號，并通過控制器發(fā)送對應(yīng)的ID數(shù)據(jù)，若接收到對應(yīng)物體發(fā)來的超聲波信號，則物體綁定成功，反之，則失敗。
[0008]本發(fā)明具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):
1、定位終端體積小，能依附在小型物體上方便人們搜尋；
2、具有ID數(shù)據(jù)對比功能，能確認(rèn)搜索的是否為本ID數(shù)據(jù)所對應(yīng)的物體，適合多物體的定位查找；
3、設(shè)有多個(gè)不同位置的超聲波接收器，通過接收器接收的時(shí)間差算出尋找物體的位置，定位準(zhǔn)確，非常適合于室內(nèi)定位尋物。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明定位終端的結(jié)構(gòu)示意框圖；
圖3為本發(fā)明定位方法的流程圖；
圖4為本發(fā)明定位計(jì)算的原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。
[0011]如圖1、圖2所示，一種室內(nèi)超聲波定位系統(tǒng)，一種室內(nèi)超聲波定位系統(tǒng)，它包括控制器，控制器包括發(fā)送天線和多個(gè)超聲波接收器，所述的發(fā)送天線用于發(fā)送射頻信號，所述的超聲波接收器用于接收超聲波。
[0012]室內(nèi)超聲波定位系統(tǒng)還包括定位終端，定位終端包括接收天線、濾波放大模塊、信號處理器、超聲波發(fā)送器和能量收集/電源模塊，接收天線的信號輸出端分別與濾波放大模塊及能量收集/電源模塊的輸入端連接，濾波放大模塊的輸出端與信號處理器的輸入端連接，信號處理器的輸出端與超聲波發(fā)生器的輸入端連接，所述的能量收集/電源模塊的能量輸出端分別與濾波放大模塊、信號處理器以及超聲波發(fā)生器連接；所述的接收天線用于收集控制器發(fā)出的無線信號；所述的濾波放大模塊用于將信號進(jìn)行濾波和放大；所述的超聲波發(fā)生器用于發(fā)出超聲波，便于控制器接收和定位；所述的能量收集/電源模塊用于收集無線電波中的能量供其他模塊使用。
[0013]所述控制器的發(fā)送天線通過射頻信號與定位終端的接收天線相連，定位終端的超聲波發(fā)送器通過超聲波與控制器的超聲波接收器相連。
[0014]每個(gè)超聲波接收器設(shè)于控制器上的位置各不相同。
[0015]如圖3所示，一種室內(nèi)超聲波定位方法，它包括下面幾個(gè)步驟:
S1:控制器先通過發(fā)射天線發(fā)送特定頻率的能量密集的無線信號，再將需要尋找的終端ID數(shù)據(jù)調(diào)制到規(guī)定載波頻率上通過發(fā)射天線發(fā)送；
52:定位終端接收到密集能量的無線信號后，通過能量收集/電源模塊將無線信號轉(zhuǎn)換成能量提供給濾波放大模塊、信號處理器和超聲波發(fā)生器使用；
53:定位終端的接收天線接收到包含ID數(shù)據(jù)的無線信號，并傳輸?shù)綖V波放大模塊進(jìn)行濾波和放大處理，信號處理器將經(jīng)過濾波放大處理后的信號進(jìn)行解調(diào)解碼得到原始的ID數(shù)據(jù)；
54:信號處理器將原始的ID數(shù)據(jù)與自己的ID逐位相比較，如果完全相同，則控制超聲波發(fā)生器發(fā)出超聲波回應(yīng)，反之，則不作出反應(yīng)；
55:控制器根據(jù)每個(gè)超聲波接收器接收到定位終端發(fā)來的超聲波時(shí)間的不同，通過比較時(shí)間分析得到定位終端相對于控制器的位置。
[0016]室內(nèi)超聲波定位方法還包括一個(gè)定位終端和尋找物體綁定的步驟，它包括以下子步驟:
551:將定位終端貼于需要經(jīng)常尋找的物體上，每個(gè)終端的ID號唯一；
552:將定位終端的ID號與對應(yīng)的物體名稱輸入控制器；
553:在控制器上輸入ID數(shù)據(jù)，并通過控制器發(fā)送對應(yīng)的ID數(shù)據(jù)，若接收到對應(yīng)物體發(fā)來的超聲波信號，則物體綁定成功，反之，則失敗。
[0017]步驟S5中通過每個(gè)超聲波接收器收到定位終端發(fā)來的超聲波時(shí)間的不同，計(jì)算得出定位終端相對于控制器的位置，如圖4所示，它還包括有以下算法:
5501:S1、S2、S3、S4分別是四個(gè)接收器的位置，O是坐標(biāo)系遠(yuǎn)點(diǎn)，Q是目標(biāo)聲源點(diǎn)，坐標(biāo)為 Q (X，y, z);
5502:設(shè)SI到坐標(biāo)原點(diǎn)O的距離為a，用c表示聲音速度，rl, r2, r3, r4表示Q到四個(gè)超聲波接收器的距離，目標(biāo)聲音信號到達(dá)其他接收器的距離與到達(dá)SI的距離之差為dil=r1-rl=c*til(i=2, 3, 4)；
5503:根據(jù)四面體陣列來定位聲源，并求出差值dil，由此，計(jì)算得出目標(biāo)源點(diǎn)Q(X，y, z)，并實(shí)現(xiàn)定位。
[0018]在具體使用上，首先要將定位終端和經(jīng)常尋找的物體綁定。由于定位終端體積很小，甚至可以貼在要尋找的物體上。又由于每個(gè)定位終端都有唯一的ID號，則這個(gè)物體也就具有了唯一的ID號。將這個(gè)ID號和對應(yīng)的物體名稱輸入控制器，下次想要尋找這個(gè)物體時(shí)，通過控制器即可發(fā)出對應(yīng)的ID數(shù)據(jù)。例如將ID “12AOT493”的終端貼在遙控器上，在手機(jī)上輸入遙控器和對應(yīng)的ID號，在找不到遙控器時(shí)，點(diǎn)擊手機(jī)上的遙控器圖標(biāo)，手機(jī)就可以發(fā)出ID “12AOT493”的無線數(shù)據(jù)，遙控器終端判斷找的就是自己，發(fā)出超聲波，手機(jī)通過算法定位到遙控器位置后，將這個(gè)位置顯示在顯示屏上就可以引導(dǎo)人們尋找到遙控器了。
【權(quán)利要求】
1.一種室內(nèi)超聲波定位系統(tǒng)，其特征在于:它包括控制器，控制器包括發(fā)送天線和多個(gè)超聲波接收器，所述的發(fā)送天線用于發(fā)送射頻信號，所述的超聲波接收器用于接收超聲波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種室內(nèi)超聲波定位系統(tǒng)，其特征在于:它還包括定位終端，所述的定位終端包括接收天線、濾波放大模塊、信號處理器、超聲波發(fā)送器和能量收集/電源模塊，接收天線的信號輸出端分別與濾波放大模塊及能量收集/電源模塊的輸入端連接，濾波放大模塊的輸出端與信號處理器的輸入端連接，信號處理器的輸出端與超聲波發(fā)生器的輸入端連接，所述的能量收集/電源模塊的能量輸出端分別與濾波放大模塊、信號處理器以及超聲波發(fā)生器連接；所述的接收天線用于收集控制器發(fā)出的無線信號；所述的濾波放大模塊用于將信號進(jìn)行濾波和放大；所述的超聲波發(fā)生器用于發(fā)出超聲波，便于控制器接收和定位；所述的能量收集/電源模塊用于收集無線電波中的能量供其他模塊使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種室內(nèi)超聲波定位系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器的發(fā)送天線通過射頻信號與定位終端的接收天線相連，定位終端的超聲波發(fā)送器通過超聲波與控制器的超聲波接收器相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種室內(nèi)超聲波定位系統(tǒng)，其特征在于:每個(gè)超聲波接收器設(shè)于控制器上的位置各不相同。
5.—種室內(nèi)超聲波定位方法，其特征在于:它包括下面幾個(gè)步驟: 51:控制器先通過發(fā)射天線發(fā)送特定頻率的能量密集的無線信號，再將需要尋找的終端ID數(shù)據(jù)調(diào)制到規(guī)定載波頻率上通過發(fā)射天線發(fā)送； 52:定位終端接收到密集能量的無線信號后，通過能量收集/電源模塊將無線信號轉(zhuǎn)換成能量提供給濾波放大模塊、信號處理器和超聲波發(fā)生器使用； 53:定位終端的接收天線接收到包含ID數(shù)據(jù)的無線信號，并傳輸?shù)綖V波放大模塊進(jìn)行濾波和放大處理，信號處理器將經(jīng)過濾波放大處理后的信號進(jìn)行解調(diào)解碼得到原始的ID數(shù)據(jù)； 54:信號處理器將原始的ID數(shù)據(jù)與自己的ID逐位相比較，如果完全相同，則控制超聲波發(fā)生器發(fā)出超聲波回應(yīng)，反之，則不作出反應(yīng)； S5:控制器根據(jù)每個(gè)超聲波接收器接收到定位終端發(fā)來的超聲波時(shí)間的不同，通過比較時(shí)間分析得到定位終端相對于控制器的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種室內(nèi)超聲波定位方法,其特征在于:它還包括一個(gè)定位終端和尋找物體綁定的步驟，它包括以下子步驟: 551:將定位終端貼于需要經(jīng)常尋找的物體上，每個(gè)終端的ID號唯一； 552:將定位終端的ID號與對應(yīng)的物體名稱輸入控制器； 553:在控制器上輸入ID數(shù)據(jù)，并通過控制器發(fā)送對應(yīng)的ID數(shù)據(jù)，若接收到對應(yīng)物體發(fā)來的超聲波信號，則物體綁定成功，反之，則失敗。
【文檔編號】G01S5/22GK104297728SQ201410565470
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】唐滿 申請人:成都西可科技有限公司