CN102595315A

CN102595315A - 一种定位方法、***、固定装置及移动装置

Info

Publication number: CN102595315A
Application number: CN2012100346693A
Authority: CN
Inventors: 黄智谦; 樊仲然; 樊浩然; 霍俊康
Original assignee: YISHENG TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: YISHENG TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2012-07-18

Abstract

本发明公开了一种定位方法、***、固定装置及移动装置。固定装置包括控制单元和信号发生单元，信号发生单元在控制单元控制下，向外发射标识该固定装置所在区域位置的信号。移动装置包括处理单元和监听单元，监听单元监听固定装置发出的信号，处理单元根据监听到的信号确定移动装置当前所在位置。定位***包括固定装置和移动装置。定位方法包括：在定位范围内的不同特定区域分别布置固定装置，各个固定装置向外发射标识各自所在区域位置的信号；移动装置监听到信号后，确定监听到的信号来自于哪一特定区域的固定装置，从而确定移动装置当前所在位置。本发明提供了一种良好的定位方法，尤其适用于室内定位。

Description

一种定位方法、***、固定装置及移动装置

技术领域

本发明涉及通讯领域中的定位技术，具体涉及一种定位方法、***、固定装置及移动装置。

背景技术

目前，户外定位主要通过GPS（Global Positioning System，全球定位***）进行，借助于卫星信号，GPS可使移动装置确定其位置。然而，GPS的定位功能通常在户外或者是开阔地表现较好，因为卫星信号较强。在室内环境中，由于卫星信号较弱，GPS通常不能提供足够准确的定位。

发明内容

本发明提供了一种定位方法、***、固定装置及移动装置，以便提供准确定位，尤其是准确的室内定位。

本发明提供的一种固定装置，包括控制单元和与所述控制单元连接的一个或者多个信号发生单元，所述信号发生单元在所述控制单元控制下，向外发射标识该固定装置所在区域位置的信号。

在本发明的一种实施例中，所述信号为超声波信号。

在本发明的一种实施例中，所述信号为以不同频率的超声波编码而成的信号。

在本发明的一种实施例中，所述信号按如下方式标识该固定装置所在区域位置：固定装置所在区域位置编码为多比特信息，一个超声波频率表示该多比特信息的一位，多比特信息的一个比特位的电平高低表示该比特位对应的超声波频率发生或者不发生。

在本发明的一种实施例中，所述超声波频率的范围为20000Hz到20250Hz，步进50Hz。

本发明还提供了一种移动装置，包括处理单元和监听单元，所述监听单元监听上述任一固定装置发出的信号，所述处理单元根据监听到的信号确定移动装置当前所在位置。

在本发明的一种实施例中，所述处理单元通过查询表查询方式，由监听到的信号确定移动装置当前所在位置。

在本发明的一种实施例中，所述查询表以硬件或软件形式配置在移动装置中，或者配置在网络服务器中。

本发明也提供了一种定位***，包括固定装置和移动装置，所述固定装置包括控制单元和与所述控制单元连接的一个或者多个信号发生单元，所述信号发生单元在所述控制单元控制下，向外发射标识该固定装置所在区域位置的信号；所述移动装置包括处理单元和监听单元，所述监听单元监听所述固定装置发出的信号，所述处理单元根据监听到的信号确定移动装置当前所在位置。

本发明还提供了一种定位方法，包括：

在定位范围内的不同特定区域分别布置固定装置，各个固定装置包括控制单元和与所述控制单元连接的一个或者多个信号发生单元，各个固定装置的信号发生单元在控制单元控制下，向外发射标识各自所在区域位置的信号；

移动装置的监听单元监听到信号后，移动装置的处理单元确定监听到的信号来自于哪一特定区域的固定装置，从而确定移动装置当前所在位置。

本发明通过利用分布在不同特定区域的固定装置向外发射标识自身区域位置的信号，移动装置在监听到该信号后，确定该信号对应的固定装置，从而可以确定自身所在位置。

附图说明

图1是本发明实施例的定位***的结构图；

图2是本发明实施例定位***的基本定位原理；

图3是本发明实施例的定位***的信号的工作流程。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明实施例的定位***，包括两个主要的硬件组件，一个组件是固定装置。固定装置包括控制单元和一个或者多个发声单元，其中，控制单元用于确定待发射的信息，幷利用超声波的不同频率对待发射信息进行编码，形成待发射的超声波信号。发声单元用于输出控制单元形成的超声波的信号。在本例中，信号采用超声波形式，超声波穿透力强，受室内环境影响小，可以在传播过程中保持较好的信号强度，因而可以用来提供良好的定位。显然，信号也同样可以采用适合于室内环境的其他信号形式，即发声单元也可以是其他类型的信号发生单元。

定位***的另一个组件是移动装置。移动装置例如可以是移动电话，当然也可以是其他种类的便携式电子产品。移动装置包括监听单元（麦克风）以及处理单元，其中，麦克风用于接收固定装置产生的超声波信号，处理单元对超声波进行解码，恢复出固定装置发射的信息。

如图2所示，假设在一个室内环境中，包括多个特定区域，例如多个房间（图示的房间1、房间2、房间3），多个固定装置分布于该多个房间中，例如，房间1中安装固定装置1，房间2中安装固定装置2，房间3中安装固定装置3。每个固定装置被配置为发射不同的信息，例如，固定装置1发射信息“000001”，固定装置2发射信息“000010”，固定装置3发射信息“000011”，利用超声波的频率对这些信息进行编码，即不同的编码信息对应于不同的超声波频率。这样，当一个移动装置处于该室内环境的某个房间，例如图示的房间1时，该移动装置的麦克风监听到固定装置1发出的超声波信号，其处理单元对监听到的超声波信号进行解码，解码之后，可以通过在一个查询表内查询的方式，利用解码信息确定该移动装置所在的房间，即，解码后，得到解码信息“000001”，根据查询表内记录的该信息所对应的位置关系，即可确定其对应的房间为房间1。

由于信息编码利用到超声波的频率，因此首先应当确定使用的超声波频率范围。频率范围的最低频率，可设定为略高于人耳听觉的最高频率即可，通常可以为20000Hz。频率范围的最高频率，可设定为移动装置所能识别的最高频率。

其次还应当确定使用的超声波频率间隔，可以设定为移动装置所能区分的最小频率间隔。如果最小频率间隔为50Hz，这样，移动装置能够区分出20000Hz的超声波和20050（20000+50）Hz的频率。则在使用时，超声波即使用50Hz的频率间隔。

假设我们需要编码信息“100101”，频率范围为20000Hz～20250Hz，步进（频率间隔）为50Hz，那么，我们可以发射包括20000Hz、20150Hz、20250Hz等频率值的声信号。相应的比特位与频率的对应关系如下表1。

表1

Figure 2012100346693100002DEST_PATH_IMAGE002

从表1可以看到，信息使用6比特（bit）进行编码，其中，第1位对应频率值20000Hz，第2位对应频率值20050Hz，……，第6位对应频率值20250Hz。在本例中，第1位为“1”，则对应产生20000Hz频率的声信号，第2位为“0”，则20050Hz频率的声信号不产生，总之，当比特位为“1”，则相应的，产生对应频率的声信号，当比特位为“0”，则对应频率的声信号不产生。此外，编码信息，可以普通文本形式发送，也可以加密形式发送，以保护该信息的内容。

如图3所示，本发明实施例的定位***的定位流程主要包括：

在固定装置侧，控制单元将待发射的信息（例如图示的“100101”，该信息用于标识该固定装置所在特定区域的位置）以不同频率的超声波进行编码，形成待发生的不同频率的超声波信号，幷传递给发声单元。

发声单元将超声波信号向外发送。

在移动装置侧，麦克风记录下监听到的超声波信号之后，移动装置的处理单元计算该超声波信号的不同频率下的信号幅值，这可以通过快速傅里叶算法（FFT，Fast Fourier Transform）来完成。

麦克风监听到超声波信号，记录下该超声波的时域幅值，通过FFT变换，时域幅值被转换为频域幅值，从而可以确定不同频率下的信号幅值，如果某一频率的幅值为高，则该频率对应的比特位为“1”；如果某一频率的幅值为低，则该频率对应的比特位为“0”。此外，如果信息被加密，则首先通过对应的解密算法进行解密，而后再读取信息内容。

经过处理单元处理，从超声波信号中恢复出编码信息“100101”，利用查询表进行查询，可以确定该编码信息所对应的位置，从而移动装置可以确定自身所处的位置，实现良好的室内定位。其中，查询表可以硬件或者软件形式存储在移动装置中；同样的，查询表也可以存储在网络服务器中，移动装置可以通过查询网络服务器来获得其自身的位置。

假定我们使用的超声波信号的最低频率为20000Hz，最高频率为21500Hz，步进50Hz，则可选择的频率为(21500-20000)/50 + 1 = 31，每个频率可以编码1比特的信号，这样，信息可以使用31比特进行编码。从而，由这些编码信息所标识的位置可以多达2^31-1个（去除编码信息“00……0”，因为这一信息无法与固定装置不工作，即不向外发射信号相区分）。

在一个简化示例中，在一个室内环境的每个房间都设置一个固定装置，各个固定装置标识所在房间，也即某一特定区域的位置。各个固定装置标识的位置信息不同，根据前文所述，这些不同的位置信息，可以用不同的超声波频率进行编码，形成具有不同频率（组合）的超声波信号。在本简化示例中，位置信息采用6比特进行编码，从而可以定位31个房间，具体对应关系参见下表2。

表2

Room	Signal
		1	‘000001’
2	‘000010’
		3	‘000011’
...	...
		31	‘111111’

本发明提供了一种定位方法及***，该定位***包括固定装置和移动装置，利用超声波作为信号发射媒介，分布在不同区域的固定装置向外发射不同的超声波信号（频率不同），移动装置根据接收到的超声波信号来确定自身所处的区域，从而可以准确定位移动装置。这种方法及***尤其适用于室内环境中。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种固定装置，其特征在于，包括控制单元和与所述控制单元连接的一个或者多个信号发生单元，所述信号发生单元在所述控制单元控制下，向外发射标识该固定装置所在区域位置的信号。

2.如权利要求1所述的固定装置，其特征在于，所述信号为超声波信号。

3.如权利要求2所述的固定装置，其特征在于，所述信号为以不同频率的超声波编码而成的信号。

4.如权利要求3所述的固定装置，其特征在于，所述信号按如下方式标识该固定装置所在区域位置：固定装置所在区域位置编码为多比特信息，一个超声波频率表示该多比特信息的一位，多比特信息的一个比特位的电平高低表示该比特位对应的超声波频率发生或者不发生。

5.如权利要求4所述的固定装置，其特征在于，所述超声波频率的范围为20000Hz到20250Hz，步进50Hz。

6.一种移动装置，其特征在于，包括处理单元和监听单元，所述监听单元监听如权利要求1-5任一所述的固定装置发出的信号，所述处理单元根据监听到的信号确定移动装置当前所在位置。

7.如权利要求6所述的移动装置，其特征在于，所述处理单元通过查询表查询方式，由监听到的信号确定移动装置当前所在位置。

8.如权利要求7所述的移动装置，其特征在于，所述查询表以硬件或软件形式配置在移动装置中，或者配置在网络服务器中。

9.一种定位***，其特征在于，包括固定装置和移动装置，所述固定装置包括控制单元和与所述控制单元连接的一个或者多个信号发生单元，所述信号发生单元在所述控制单元控制下，向外发射标识该固定装置所在区域位置的信号；所述移动装置包括处理单元和监听单元，所述监听单元监听所述固定装置发出的信号，所述处理单元根据监听到的信号确定移动装置当前所在位置。

10.一种定位方法，其特征在于，包括：在定位范围内的不同特定区域分别布置固定装置，各个固定装置包括控制单元和与所述控制单元连接的一个或者多个信号发生单元，各个固定装置的信号发生单元在控制单元控制下，向外发射标识各自所在区域位置的信号；移动装置的监听单元监听到信号后，移动装置的处理单元确定监听到的信号来自于哪一特定区域的固定装置，从而确定移动装置当前所在位置。