一種基于測距的物體定位和跟蹤方法及使用該方法的定位設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于測距的物體定位和跟蹤方法，用于實現(xiàn)對物體的實時定位和跟蹤。本發(fā)明首先確定物體和手持設(shè)備之間的距離，通過轉(zhuǎn)動手持設(shè)備尋找物體和手持設(shè)備之間的最小距離，判定目標(biāo)物體相對于手持設(shè)備的方向，從而實現(xiàn)對目標(biāo)物體的快速、準(zhǔn)備定位和跟蹤。同時，本申請包括一種使用基于測距的高爾夫球定位和跟蹤方法的定位設(shè)備。本發(fā)明提供的高爾夫定位方法無需額外錨節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)配合，具有操作流程簡便、使用方便、快速準(zhǔn)確等特點(diǎn)。
【專利說明】一種基于測距的物體定位和跟蹤方法及使用該方法的定位 設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子通訊技術(shù)和無線自組網(wǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及具有測距和測方向功 能的無信標(biāo)節(jié)點(diǎn)式定位方法、系統(tǒng)和設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前的目標(biāo)物體定位方法一般需要已知位置節(jié)點(diǎn)（錨節(jié)點(diǎn)）和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的配合， 按照是否基于測距進(jìn)行分類，則包括基于距離的定位方案和距離無關(guān)的定位方案。
[0003] 基于距離的定位方案是通過測量相鄰節(jié)點(diǎn)間的實際距離或者方位進(jìn)行定位。具體 過程分為三個階段：第一階段是測距階段，未知節(jié)點(diǎn)首先測量到鄰近節(jié)點(diǎn)的距離或者角度， 然后進(jìn)一步計算到鄰近信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離或者方位；第二階段是定位階段，未知節(jié)點(diǎn)在計算 出到達(dá)三個或者三個以上信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離或角度后，利用三邊測量法、三角測量法或者極 大似然估計法測量位置節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)；第三階段是修正階段，對求得的節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行求精， 提高定位精度，減少誤差。在基于距離的定位中，測量節(jié)點(diǎn)間的距離和方位時采用的方法有 基于到達(dá)時間（TOA)、基于到達(dá)時間差（TDOA)、基于接收信號強(qiáng)度指示（RSSI)、基于到達(dá)角 度（AOA)等，因此距離的定位可分為：基于TOA的定位、基于TDOA的定位、基于AOA的定位 和基于RSSI的定位等。基于距離的定位能夠?qū)崿F(xiàn)精確定位，但往往對無線傳感器節(jié)點(diǎn)的硬 件要求高。
[0004] 距離無關(guān)的定位方案無需測量節(jié)點(diǎn)間的絕對距離或方位，其利用節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)拓 撲，節(jié)點(diǎn)之間的連通性，來實現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的定位，其降低了節(jié)點(diǎn)硬件的要求，但是定位的誤差也 相應(yīng)增加。
[0005] 可見，無論是基于距離的定位方案還是距離無關(guān)的定位方案，都是基于多節(jié)點(diǎn)參 與的網(wǎng)絡(luò)化部署實現(xiàn)的。但是在很多種實際應(yīng)用場景下，或者是沒有位置已知的節(jié)點(diǎn)存在， 則無法實現(xiàn)定位。
[0006] 高爾夫球手經(jīng)常會出現(xiàn)打出去的高爾夫球在規(guī)定時間內(nèi)找不到的現(xiàn)象，怎樣盡快 找到高爾夫球是高爾夫球手很關(guān)心的事情，還有怎樣在車庫中快速找到自己的車輛，以及 大人在商場和公園快速找到自己的孩子等等諸如此類的事情。這些都表明位置信息對于日 常的監(jiān)測活動至關(guān)重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種基于測距的高爾夫球定位和跟蹤方 法，用于實現(xiàn)對高爾夫的實時定位和跟蹤。
[0008] -種基于測距的物體定位和跟蹤方法，本方法首先確定物體和手持設(shè)備之間的距 離，通過轉(zhuǎn)動手持設(shè)備尋找物體和手持設(shè)備之間的最小距離，將最小距離中手持設(shè)備朝向 的方向確定為物體的位置方向，并通過最小距離確定物體的位置。
[0009] 優(yōu)選的，所述的物體和手持設(shè)備之間的測距所使用的信號類型使用超寬帶或線性 調(diào)頻擴(kuò)頻技術(shù)。
[0010] 優(yōu)選的，所述的物體和手持設(shè)備之間的測距優(yōu)先采用基于線性調(diào)頻擴(kuò)頻技術(shù)的信 號傳播時間方法。
[0011] 優(yōu)選的，線性調(diào)頻擴(kuò)頻技術(shù)采用軍用小孔徑雷達(dá)的Chirp技術(shù)，實現(xiàn)在2. 4GHz頻 段的信號傳輸。
[0012] 優(yōu)選的，高爾夫球和手持設(shè)備之間的距離d的計算方法為

【權(quán)利要求】
1. 一種基于測距的物體定位和跟蹤方法，其特征在于：本方法首先確定物體和手持設(shè) 備之間的距離，通過轉(zhuǎn)動手持設(shè)備尋找物體和手持設(shè)備之間的最小距離，將最小距離中手 持設(shè)備朝向的方向確定為物體的位置方向，并通過最小距離確定物體的位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于測距的物體定位和跟蹤方法，其特征在于：所述的 物體和手持設(shè)備之間的測距所使用的信號類型使用超寬帶或線性調(diào)頻擴(kuò)頻技術(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于測距的物體定位和跟蹤方法，其特征在于：所述的 物體和手持設(shè)備之間的測距優(yōu)先采用基于線性調(diào)頻擴(kuò)頻技術(shù)的信號傳播時間方法。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于測距的物體定位和跟蹤方法，其特征在于：線性調(diào) 頻擴(kuò)頻技術(shù)采用軍用小孔徑雷達(dá)的Chirp技術(shù)，實現(xiàn)在2. 4GHz頻段的信號傳輸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的一種基于測距的物體定位和 跟蹤力法，其特征在于：物體和手持設(shè)備之間的距離d的計算方法為
其中 ^roundAj ^roundB為傳輸時間，^replyAj ^replyB為回復(fù)等待時間，C是無線信號傳輸?shù)乃俣?，tp為單 次測量時間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于測距的物體定位和跟蹤方法，其特征在于：無線信 號傳輸?shù)乃俣葹?*108米/秒。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的一種基于測距的物體定位和跟蹤方法，其特征在 于：物體方位的確定方法為，在手持設(shè)備中安裝一個羅盤，當(dāng)轉(zhuǎn)動手持設(shè)備時，實時獲取手 持設(shè)備和物體之間的距離D以及手持設(shè)備的方向Θ，當(dāng)轉(zhuǎn)動一圈后，實時獲取手持設(shè)備的 不同方向Si其中1彡i彡n，時手持設(shè)備和物體之間的距離Di，其中1彡i彡n，通過比較 手持設(shè)備和物體之間的距離Di,其中I<i <n，，尋找最小距離Dmin，然后查找到對于最小 距離Dmin對應(yīng)的Θ，此角度就是物體相對于手持設(shè)備的方向。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于測距的物體定位和跟蹤方法，其特征在于：物體方 位的確定方法為，在手持設(shè)備中安裝一個羅盤，當(dāng)轉(zhuǎn)動手持設(shè)備時，實時獲取手持設(shè)備和物 體之間的距離D以及手持設(shè)備的方向Θ，當(dāng)轉(zhuǎn)動一圈后，實時獲取手持設(shè)備的不同方向Qi 其中，I<i<n，時手持設(shè)備和物體之間的距離Di，其中I<i<n，通過比較手持設(shè)備和 物體之間的距離Di，其中1彡i彡n，，尋找最小距離Dmin，然后查找到對于最小距離Dmin對 應(yīng)的Θ，此角度就是物體相對于手持設(shè)備的方向。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于測距的物體定位和跟蹤方法，其特征在于：物體內(nèi) 部嵌入電路，電路位于球體中央，包括無線測距模塊、無線充電模塊、電源管理模塊和控制 器模塊組成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于測距的物體定位和跟蹤方法，其特征在于：手持設(shè) 備電路包括無線信號收發(fā)模塊、電源管理模塊、控制器模塊和顯示模塊組成。
11. 一種使用基于測距的高爾夫球定位和跟蹤方法的定位設(shè)備，其特征在于：其包括 的定位結(jié)構(gòu)使用權(quán)利要求1-10任一項所屬的定位和跟蹤方法。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種使用基于測距的高爾夫球定位和跟蹤方法的定位設(shè) 備，其特征在于：該定位設(shè)備可以用于定位高爾夫球或汽車。
【文檔編號】G01S11/02GK104459675SQ201410763984
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】呂云亭 申請人:呂云亭