CN105929368A - 基于超声波的室内定位方法、装置及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于超声波的室内定位方法，该方法流程包括：获取目标设备与位于不同位置的至少三个参***之间的超声波传输时间，其中，由目标设备向至少三个参***发送超声波，或者由至少三个参***向目标设备发送超声波；根据传输时间计算目标设备与各个参***之间的距离；根据计算得到的距离以及各个参***的位置坐标获取目标设备的位置坐标；根据位置坐标实时更新目标设备的位置信息。本发明还提出一种基于超声波的室内定位装置。本发明解决了对于室内的移动目标进行定位时，难以获取到精确的位置信息的技术问题。

Description

基于超声波的室内定位方法、装置及***

技术领域

本发明涉及超声波定位技术领域，尤其涉及一种基于超声波的室内定位方法、装置及***。

背景技术

在开阔的室外环境，全球定位***已经能够提供非常精确的定位信息。但是，在工农业生产、军事国防中，经常需要在室内环境下对目标定位物进行定位和监测。例如，在工业控制现场，机器人和移动车、安全防护、矿井作业环境下都需要准确的室内定位信息来实现空间上的高效控制，与室外环境相比，室内环境要复杂的多，建筑物的结构、内部布局的情况，还有许多人为限制因素等会对室内定位的准确性产生影响，利用现有的定位***，如GPS定位***等，由于GPS信号无法穿透房间的建筑材料而难以用于室内环境，导致需要对室内的移动目标进行定位时，难以获取到精确的位置信息。

发明内容

本发明提供一种基于超声波的室内定位方法、装置及***，其主要目的在于解决对于室内的移动目标进行定位时，难以获取到精确的位置信息的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于超声波的室内定位方法，所述基于超声波的室内定位方法包括：

获取目标设备与位于不同位置的至少三个参***之间的超声波传输时间，其中，由所述目标设备向至少三个参***发送超声波，或者由至少三个参***向所述目标设备发送超声波；

根据所述传输时间计算所述目标设备与各个所述参***之间的距离；

根据计算得到的所述距离以及各个所述参***的位置坐标获取所述目标设备的位置坐标；

根据所述位置坐标实时更新所述目标设备的位置信息。

可选地，所述由目标设备向至少三个参***发送超声波的步骤包括：

所述目标设备向至少三个参***同时发送超声波和射频信号；

获取目标设备与位于不同位置的至少三个参***之间的超声波传输时间的步骤包括：

获取每一个所述参***在接收到所述射频信号的时间点与接收到所述超声波的时间点之间的时间差；

将所述时间差作为所述超声波的传输时间。

可选地，所述由所述目标设备向至少三个参***发送超声波，或者由至少三个参***向所述目标设备发送超声波的步骤之前，所述方法还包括：

同步所述参***的***时间与所述目标设备的***时间。

可选地，所述根据所述位置坐标实时更新所述目标设备的位置信息的步骤之后，所述方法还包括：

当根据所述位置信息检测到所述目标设备的移动超出预设区域时，发出警示信息。

可选地，所述根据所述位置坐标实时更新所述目标设备的位置信息的步骤之后，所述方法还包括：

在接收到位置显示指令时，确定所述位置显示指令对应的目标设备，并显示所述目标设备的位置信息。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种基于超声波的室内定位装置，

所述基于超声波的室内定位装置包括：

获取模块，用于获取目标设备与位于不同位置的至少三个参***之间的超声波传输时间，其中，由所述目标设备向至少三个参***发送超声波，或者由至少三个参***向所述目标设备发送超声波；

处理模块，用于根据所述传输时间计算所述目标设备与各个所述参***之间的距离；

以及，根据计算得到的所述距离以及各个所述参***的位置坐标获取所述目标设备的位置坐标；

显示模块，用于根据所述位置坐标实时更新所述目标设备的位置信息。

可选地，所述基于超声波的室内定位装置还包括：

同步模块，用于同步所述参***的***时间与所述目标设备的***时间。

可选地，所述服务器还包括：

提示模块，用于当根据所述位置信息检测到所述目标设备的移动超出预设区域时，发出警示信息。

可选地，所述显示模块，还用于在接收到位置显示指令时，确定所述位置显示指令对应的目标设备，并显示所述目标设备的位置信息。

为实现上述目的，本发明提供一种基于超声波的室内定位***，所述基于超声波的室内定位***包括上述基于超声波的室内定位装置，所述基于超声波的室内定位***还包括目标设备和参***；

所述目标设备用于向至少所述三个参***发送超声波，或者，接收至少所述三个参***发送的超声波；

所述参***，用于向所述目标设备发送超声波，或者，接收所述目标设备发送的超声波。

本发明提出的基于超声波的室内定位方法、装置及***，布置至少三个已知位置坐标的参***，由目标设备向参***发送超声波，或者由参***向目标设备发送超声波，获取超声波在目标设备和每一参***之间的传输时间，由于超声波的传输速度已知，可以计算出目标设备到每一个参***之间的距离，进而根据目标设备到每一个参***之间的距离，以及每一个参***的位置坐标计算出目标设备的位置坐标，由于超声波的穿透能力强，即使在室内也不容易受到障碍物的影响，测得的距离准确度高，解决了对于室内的移动目标进行定位时，难以获取到精确的位置信息的技术问题。

附图说明

图1为本发明基于超声波的室内定位方法较佳实施例的流程图；

图2为本发明基于超声波的室内定位方法较佳实施例中目标设备及参***的布局示意图；

图3为本发明基于超声波的室内定位方法中空间直角坐标系示意图；

图4为本发明基于超声波的室内定位方法较佳实施例中多个目标设备及参***的布局示意图；

图5为本发明基于超声波的室内定位装置较佳实施例的功能模块示意图；

图6为本发明基于超声波的室内定位装置硬件配置示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种基于超声波的室内定位方法。

参照图1所示，为本发明基于超声波的室内定位方法较佳实施例的流程图。

在第一实施例中，该基于超声波的室内定位方法包括：

步骤S10，获取目标设备与位于不同位置的至少三个参***之间的超声波传输时间，其中，由所述目标设备向至少三个参***发送超声波，或者由至少三个参***向所述目标设备发送超声波。

本实施例提出的定位方法，在室内布置至少三个位于不同位置的参***，并且这些参***的位置坐标是已知的。以下以设置有三个参***为例对本发明进行解释。

由于超声波的传输速度是已知的，其在空气中的传输速度为341m/s，本发明将目标设备作为超声波的发送方，同时将参***作为超声波的接收方，或者，将参***作为超声波的发送发，同时将目标设备作为超声波的接收方，通过对超声波的发送时间以及接收时间进行记录，以获取超声波在目标设备和参***之间传输所占用的传输时间，进而根据传输时间结合超声波的传输速度计算出目标设备到参***之间的距离。

关于传输时间的获取，以下的实施例中以目标设备作为超声波的发送方，同时将参***作为超声波的接收方为例进行说明。

作为一种实施方式，可以通过目标设备在发送超声波的同时，发送射频信号，每一个参***在接收到目标设备发送的射频信号时，开始计时，在接收到目标设备发送的超声波信号时，停止计时，每一个参***将记录的时间作为超声波信号从目标设备传输至参***占用的时间，因为，射频信号在传播速度非常快，与光速相等，约为3×10⁸m/s，而超声波的传播速度较低，约为341m/s，因此射频信号的传输时间可以忽略不计。由于每一个参***与目标设备之间的距离可能不同，因此，每一台参***获取的传输时间也可能不同。

可选地，目标设备可以每间隔预设时间间隔向参***同时发送射频信号和超声波信号。

可选地，目标设备在接收到服务器发送的定位指令时，向参***同时发送射频信号和超声波信号，其中，服务器可以根据需要向目标设备定时或者不定时的发送定位指令。

可选地，目标设备与服务器之间通过无线局域网的形式进行指令或者信号的传输，例如Zigbee、蓝牙、WiFi等传输方式，参***与服务器之间进行信息传输时，例如，在将传输时间传输至服务器时，也可以通过无线局域网的形式进行指令或者信号的传输，例如Zigbee、蓝牙、WiFi等传输方式。

在该实施方式中，参照图2所示，目标设备设置有超声波发射器、射频发射器、以及无线局域网模块，参***设置有超声波接收器、射频接收器，无线局域网模块以及计时器，其中，在射频接收模块接收到目标设备发送的射频信号时，计时器开始计时，在超声波接收器接收到超声波信号时，计时器停止计时，记录的时间即为超声波由目标设备传输至参***占用的传输时间。

可选地，计时器也可以用计数器替代，获取计数器记录的数据，再将其转换为时间。

作为另一种实施方式，目标设备中可以不设置射频发射器，参***中可以不设置射频接收器和计时器，在该实施方式中，在步骤S10之前，该方法还包括以下步骤：

同步所述参***的***时间与所述目标设备的***时间。

在进行定位之前，对参***的***时间与目标设备的***时间进行同步，例如，可以采用NTP协议(network Time Protocol，网络时间协议)的方式同步，当然，在其他的实施例中，也可以采用其他的时间同步方式，确保参***的***时间与目标设备的***时间一致，同步后的误差要远小于超声波在目标设备和参***之间传输占用的时间，以保证位置坐标计算结果的精确度。

由于参***的***时间与目标设备的***时间一致，那么，目标设备在发送超声波的同时，记录目标设备当前的***时间点作为发送时间，参***在接收到超声波时，记录参***当前的***时间点作为接收时间，目标设备和参考书设备分别将记录的发送时间和接收时间发送给服务器，服务器根据接收时间和发送时间计算出时间差，作为超声波的传输时间。

可以理解的是，由于在实际的使用环境中，可能存在其他各种射频信号的干扰，因此，对于射频信号来说，可以选择不被经常使用的频率进行发送，或者，在射频信号中加载标识信息，接收方在接收到射频信号根据标识信息判断射频信号是否为目标设备发送。每一个参***在向服务器进行数据的传输时，在数据中添加该参***的标识信息。

步骤S20，根据所述传输时间计算所述目标设备与各个所述参***之间的距离。

步骤S30，根据计算得到的所述距离以及各个所述参***的位置坐标获取所述目标设备的位置坐标。

服务器在获取到传输时间之后，根据传输时间与超声波的传输速度341m/s计算目标设备与每一个参***之间的距离。当然，本实施例中以在空气中传输为例进行说明，当在其他介质中使用时，可以使用声波在该介质中的传输速度进行计算，例如，在水下进行定位时，则使用超声波在水中的传输速度进行计算。

参照图3所示，在室内空间建立如图所示的直角坐标系，假设三个参***分别为C1、C2、C3，其位置坐标为：C1(X₁，Y₁，Z₁)、C2(X₂，Y₂，Z₂)、C3(X₃，Y₃，Z₃)。

计算所得的目标设备距离三个参***之间的距离分别为l₁、l₂、l₃，目标设备的位置坐标(X，Y，Z)的计算公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{(x-x_1)}^2+{(y-y_1)}^2+{(z-z_1)}^2=l_1^2\\ {(x-x_2)}^2+{(y-y_2)}^2+{(z-z_2)}^2=l_2^2\\ {(x-x_3)}^2+{(y-y_3)}^2+{(z-z_3)}^2=l_3^2\end{array}\right.$

可选地，为了简化计算，可以将三个参***设置在同一平面上，例如，设置在平行于水平面的平面上，那么Z₁＝Z₂＝Z₃

方程式可以简化为：

其中：

α₂₁＝x₂-x₁，β₂₁＝y₂-y₁

α₃₁＝x₃-x₁，β₃₁＝y₃-y₁

$M_1=\frac{1}{2}(l_1^2-x_1^2-y_1^2)$

$M_2=\frac{1}{2}(l_2^2-x_2^2-y_2^2)$

若X₁＝X₂，由于三个参考点互不重合，且不共线，故y₁≠y₂，x₁≠x₃，即β₂₁≠0，α₃₁≠0，则：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_{21}=0\\ x=\frac{1}{{\mathrm{\α}}_{31}}\[M_1-M_3-\frac{{\mathrm{\β}}_{31}}{{\mathrm{\β}}_{21}}(M_1-M_2)\]\\ y=\frac{1}{{\mathrm{\β}}_{31}}(M_1-M_2)\end{array}\right.$

根据循环对称性，当β₂₁＝0、α₃₁＝0、β₃₁＝0分别成立时，均可以得到类似的解；反之，如果α₂₁≠0、β₂₁≠0、α₃₁≠0、β₃₁≠0同时成立，则：

$\left\{\begin{array}{c}x=\frac{{\mathrm{\β}}_{31}(M_1-M_2)-{\mathrm{\β}}_{21}(M_1-M_3)}{{\mathrm{\α}}_{21}{\mathrm{\β}}_{31}-{\mathrm{\α}}_{31}{\mathrm{\β}}_{21}}\\ y=\frac{{\mathrm{\α}}_{21}(M_1-M_2)-{\mathrm{\α}}_{31}(M_1-M_2)}{{\mathrm{\α}}_{21}{\mathrm{\β}}_{31}-{\mathrm{\α}}_{31}{\mathrm{\β}}_{21}}\end{array}\right.$

根据计算出Z值。

可以理解的是，为了简化上述计算过程，可以增加参***的数量，并将其设置在同一平面的非同一直线上。

步骤S40，根据所述位置坐标实时更新所述目标设备的位置信息。

在服务器上加载室内地图，在地图上显示出目标设备的位置坐标，当目标设备发生移动时，根据其位置坐标的变化，实时更新其在室内地图上的位置信息，例如，可以显示出其当前所在的位置点，或者，显示出其在一段时间内的运动轨迹。

进一步地，当根据所述位置信息检测到所述目标设备的移动超出预设区域时，发出警示信息。例如，可以在服务器上设置蜂鸣器等警报装置，当目标设备的移动超出预设区域时，发出警示信息。

进一步地，当室内有多个目标设备需要进行定位时，参照图4所示，则分别对每一个目标设备进行定位，其中，每一个目标设备在发送射频信号时，可以加载特定的标识信息以与其他的设备进行区分。

在接收到位置显示指令时，确定所述位置显示指令对应的目标设备，并显示所述目标设备的位置信息。

由于可以对多个目标设备分别进行定位，服务器可以对当前室内的多个目标设备的位置进行显示，当用户想要单独查看某个目标设备的位置信息时，可以触发位置显示指令，例如，基于显示屏上盖目标设备的图标，当服务器接收到位置显示指令时，确定位置显示指令对应的目标设备，将该目标设备的位置信息显示出来，或者将该目标设备的位置信息占用的局部区域放大显示。

本实施例提出的基于超声波的室内定位方法，布置至少三个已知位置坐标的参***，由目标设备向参***发送超声波，或者由参***向目标设备发送超声波，获取超声波在目标设备和每一参***之间的传输时间，由于超声波的传输速度已知，可以计算出目标设备到每一个参***之间的距离，进而根据目标设备到每一个参***之间的距离，以及每一个参***的位置坐标计算出目标设备的位置坐标，由于超声波的穿透能力强，即使在室内也不容易受到障碍物的影响，测得的距离准确度高，解决了对于室内的移动目标进行定位时，难以获取到精确的位置信息的技术问题。

本发明还提出一种基于超声波的室内定位装置。

参照图5所示，为本发明基于超声波的室内定位装置功能模块示意图。

在该实施例中，该基于超声波的室内定位装置包括以下模块：

获取模块10，用于获取目标设备与位于不同位置的至少三个参***之间的超声波传输时间，其中，由所述目标设备向至少三个参***发送超声波，或者由至少三个参***向所述目标设备发送超声波。

本实施例提出的定位装置，获取布置在室内至少三个位于不同位置的参***与目标设备之间的超声波传输时间，根据传输时间对目标设备进行定位。这些参***的位置坐标是已知的。以下以设置有三个参***为例对本发明进行解释。

由于超声波的传输速度是已知的，其在空气中的传输速度为341m/s，本发明将目标设备作为超声波的发送方，同时将参***作为超声波的接收方，或者，将参***作为超声波的发送发，同时将目标设备作为超声波的接收方，通过对超声波的发送时间以及接收时间进行记录，以获取超声波在目标设备和参***之间传输所占用的传输时间，进而根据传输时间结合超声波的传输速度计算出目标设备到参***之间的距离。

关于传输时间的获取，以下的实施例中以目标设备作为超声波的发送方，同时将参***作为超声波的接收方为例进行说明。

作为一种实施方式，可以通过目标设备在发送超声波的同时，发送射频信号，每一个参***在接收到目标设备发送的射频信号时，开始计时，在接收到目标设备发送的超声波信号时，停止计时，每一个参***将记录的时间作为超声波信号从目标设备传输至参***占用的时间，因为，射频信号在传播速度非常快，与光速相等，约为3×10⁸m/s，而超声波的传播速度较低，约为341m/s，因此射频信号的传输时间可以忽略不计。由于每一个参***与目标设备之间的距离可能不同，因此，每一台参***获取的传输时间也可能不同。

可选地，目标设备可以每间隔预设时间间隔向参***同时发送射频信号和超声波信号。

可选地，目标设备在接收到室内定位装置发送的定位指令时，向参***同时发送射频信号和超声波信号，其中，室内定位装置可以根据需要向目标设备定时或者不定时的发送定位指令。

可选地，室内定位装置与目标设备之间通过无线局域网的形式进行指令或者信号的传输，例如Zigbee、蓝牙、WiFi等传输方式，参***与室内定位装置之间进行信息传输时，例如，在将传输时间传输至室内定位装置时，也可以通过无线局域网的形式进行指令或者信号的传输，例如Zigbee、蓝牙、WiFi等传输方式。

在该实施方式中，参照图2所示，目标设备设置有超声波发射器、射频发射器、以及无线局域网模块，参***设置有超声波接收器、射频接收器，无线局域网模块以及计时器，其中，在射频接收模块接收到目标设备发送的射频信号时，计时器开始计时，在超声波接收器接收到超声波信号时，计时器停止计时，记录的时间即为超声波由目标设备传输至参***占用的传输时间。

可选地，计时器也可以用计数器替代，获取计数器记录的数据，再将其转换为时间。

作为另一种实施方式，目标设备中可以不设置射频发射器，参***中可以不设置射频接收器和计时器，在该实施方式中，室内定位装置还包括以下模块：

同步模块，用于同步所述参***的***时间与所述目标设备的***时间。

在进行定位之前，对参***的***时间与目标设备的***时间进行同步，例如，可以采用NTP协议(network Time Protocol，网络时间协议)的方式同步，当然，在其他的实施例中，也可以采用其他的时间同步方式，确保参***的***时间与目标设备的***时间一致，同步后的误差要远小于超声波在目标设备和参***之间传输占用的时间，以保证位置坐标计算结果的精确度。

由于参***的***时间与目标设备的***时间一致，那么，目标设备在发送超声波的同时，记录目标设备当前的***时间点作为发送时间，参***在接收到超声波时，记录参***当前的***时间点作为接收时间，目标设备和参考书设备分别将记录的发送时间和接收时间发送给室内定位装置，获取模块10根据接收时间和发送时间计算出时间差，作为超声波的传输时间。

可以理解的是，由于在实际的使用环境中，可能存在其他各种射频信号的干扰，因此，对于射频信号来说，可以选择不被经常使用的频率进行发送，或者，在射频信号中加载标识信息，接收方在接收到射频信号根据标识信息判断射频信号是否为目标设备发送。每一个参***在向室内定位装置进行数据的传输时，在数据中添加该参***的标识信息。

处理模块20，用于根据所述传输时间计算所述目标设备与各个所述参***之间的距离，以及，根据计算得到的所述距离以及各个所述参***的位置坐标获取所述目标设备的位置坐标。

获取模块10在获取到传输时间之后，处理模块20根据传输时间与超声波的传输速度341m/s计算目标设备与每一个参***之间的距离。当然，本实施例中以在空气中传输为例进行说明，当在其他介质中使用时，可以使用声波在该介质中的传输速度进行计算，例如，在水下进行定位时，则使用超声波在水中的传输速度进行计算。

参照图3所示，在室内空间建立如图所示的直角坐标系，假设三个参***分别为C1、C2、C3，其位置坐标为：C1(X₁，Y₁，Z₁)、C2(X₂，Y₂，Z₂)、C3(X₃，Y₃，Z₃)。

计算所得的目标设备距离三个参***之间的距离分别为l₁、l₂、l₃，目标设备的位置坐标(X，Y，Z)的计算公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{(x-x_1)}^2+{(y-y_1)}^2+{(z-z_1)}^2=l_1^2\\ {(x-x_2)}^2+{(y-y_2)}^2+{(z-z_2)}^2=l_2^2\\ {(x-x_3)}^2+{(y-y_3)}^2+{(z-z_3)}^2=l_3^2\end{array}\right.$

可选地，为了简化计算，可以将三个参***设置在同一平面上，例如，设置在平行于水平面的平面上，那么Z₁＝Z₂＝Z₃

方程式可以简化为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_{21}x+{\mathrm{\β}}_{21}y=M_1-M_2\\ {\mathrm{\α}}_{31}x+{\mathrm{\β}}_{31}y=M_1-M_3\end{array}\right.,$ 其中：

α₂₁＝x₂-x₁，β₂₁＝y₂-y₁

α₃₁＝x₃-x₁，β₃₁＝y₃-y₁

$M_1=\frac{1}{2}(l_1^2-x_1^2-y_1^2)$

$M_2=\frac{1}{2}(l_2^2-x_2^2-y_2^2)$

若X₁＝X₂，由于三个参考点互不重合，且不共线，故y₁≠y₂，x₁≠x₃，即β₂₁≠0，α₃₁≠0，则：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_{21}=0\\ x=\frac{1}{{\mathrm{\α}}_{31}}\[M_1-M_3-\frac{{\mathrm{\β}}_{31}}{{\mathrm{\β}}_{21}}(M_1-M_2)\]\\ y=\frac{1}{{\mathrm{\β}}_{31}}(M_1-M_2)\end{array}\right.$

根据循环对称性，当β₂₁＝0、α₃₁＝0、β₃₁＝0分别成立时，均可以得到类似的解；反之，如果α₂₁≠0、β₂₁≠0、α₃₁≠0、β₃₁≠0同时成立，则：

$\left\{\begin{array}{c}x=\frac{{\mathrm{\β}}_{31}(M_1-M_2)-{\mathrm{\β}}_{21}(M_1-M_3)}{{\mathrm{\α}}_{21}{\mathrm{\β}}_{31}-{\mathrm{\α}}_{31}{\mathrm{\β}}_{21}}\\ y=\frac{{\mathrm{\α}}_{21}(M_1-M_2)-{\mathrm{\α}}_{31}(M_1-M_2)}{{\mathrm{\α}}_{21}{\mathrm{\β}}_{31}-{\mathrm{\α}}_{31}{\mathrm{\β}}_{21}}\end{array}\right.$

根据计算出Z值。

可以理解的是，为了简化上述计算过程，可以增加参***的数量，并将其设置在同一平面的非同一直线上。

显示模块30，用于根据所述位置坐标实时更新所述目标设备的位置信息。

在服务器上加载室内地图，在地图上显示出目标设备的位置坐标，当目标设备发生移动时，根据其位置坐标的变化，实时更新其在室内地图上的位置信息，例如，可以显示出其当前所在的位置，或者，显示出其在一段时间内的运动轨迹。

进一步地，该装置还包括提示模块，用于当根据所述位置信息检测到所述目标设备的移动超出预设区域时，发出警示信息。例如，可以在服务器上设置蜂鸣器等警报装置，当目标设备的移动超出预设区域时，提示模块发出警示信息。

在需要对移动物体进行定位时，可以将目标设备安装或者放置在移动物体上，对其进行定位。

进一步地，当室内有多个目标设备需要进行定位时，参照图4所示，则分别对每一个目标设备进行定位，其中，每一个目标设备在发送射频信号时，可以加载特定的标识信息以与其他的设备进行区分。

显示模块30，还用于在接收到位置显示指令时，确定所述位置显示指令对应的目标设备，并显示所述目标设备的位置信息。

由于可以对多个目标设备分别进行定位，服务器可以对当前室内的多个目标设备的位置进行显示，当用户想要单独查看某个目标设备的位置信息时，可以触发位置显示指令，例如，基于显示屏上盖目标设备的图标，当服务器接收到位置显示指令时，确定位置显示指令对应的目标设备，将该目标设备的位置信息显示出来，或者将该目标设备的位置信息占用的局部区域放大显示。

关于室内定位装置的硬件布置，如图6所示，可以参照以下方式：

硬件***包括但不限于核心处理器、Flash(固态存储器)、SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步动态随机存储器)、蜂鸣器、USB、UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)、Wi-Fi模块、LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)、蜂鸣器、电源以及通信管理模块等。其中，可选地，核心处理器为S5PV210处理器，通信管理模块能够实现串口选择、串口启停以及串口调试等功能，用于与采样高精度UB-355 RS232接收器的连接。室内定位装置作为后台定位监控终端，可以根据需要搭载不同的操作***，例如，可以是Android***等。

关于目标设备和参***的硬件配置，在一实施例中，目标设备包括但不限于MSP430单片机，无线局域网Zigbee模块，超声波发射器，射频收发模块；参***包括但不限于MSP430单片机，无线局域网Zigbee模块，超声波接收器，射频收发模块等。

进一步地，述MSP530单片机的型号是MSP430F14。

进一步地，所述无线局域网ZigBee模块的型号是QAZ2000。

进一步地，所述射频收发模块的CC1101无线模块。

进一步地，所述超声波发射模块为GH311RT超声波T发射器。

进一步地，所述超声波接收模块为GH311RT超声波R接收器。

进一步地，所述定位接收节点的MSP530单片机使用串口与Android监控终端通信。

进一步地，所述室内定位装置的核心板的型号为S5PV210。

进一步地，所述室内定位装置的包括UART、USB、蜂鸣器、SDRAM、Flash等接口电路。

进一步地，所述室内定位装置软件包括Android嵌入式操作***和运行于该操作***上的Android室内定位监控***软件。

进一步地，所述室内定位装置后台数据库为嵌入式SQLite。

需要说明的是，上述室内定位装置可以是一台单独的服务器，或者是集成在其中一台参***上。

本实施例提出的基于超声波的室内定位装置，布置至少三个已知位置坐标的参***，由目标设备向参***发送超声波，或者由参***向目标设备发送超声波，获取超声波在目标设备和每一参***之间的传输时间，由于超声波的传输速度已知，可以计算出目标设备到每一个参***之间的距离，进而根据目标设备到每一个参***之间的距离，以及每一个参***的位置坐标计算出目标设备的位置坐标，由于超声波的穿透能力强，即使在室内也不容易受到障碍物的影响，测得的距离准确度高，解决了对于室内的移动目标进行定位时，难以获取到精确的位置信息的技术问题。

本发明还提出一种基于超声波的室内定位***，该***包括上述基于超声波的室内定位装置、目标设备和至少三个设置在不同位置的参***，其中，目标设备用于向至少三个所述参***发送超声波，或者，接收至少所述三个参***发送的超声波；参***用于向目标设备发送超声波，或者，接收所述目标设备发送的超声波。关于基于超声波的室内定位装置，参照上述实施例，在此不再赘述。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于超声波的室内定位方法，其特征在于，所述基于超声波的室内定位方法包括：

获取目标设备与位于不同位置的至少三个参***之间的超声波传输时间，其中，由所述目标设备向至少三个参***发送超声波，或者由至少三个参***向所述目标设备发送超声波；

根据所述传输时间计算所述目标设备与各个所述参***之间的距离；

根据计算得到的所述距离以及各个所述参***的位置坐标获取所述目标设备的位置坐标；

根据所述位置坐标实时更新所述目标设备的位置信息。

2.根据权利要求1所述的基于超声波的室内定位方法，其特征在于，所述由目标设备向至少三个参***发送超声波的步骤包括：

所述目标设备向至少三个参***同时发送超声波和射频信号；

获取目标设备与位于不同位置的至少三个参***之间的超声波传输时间的步骤包括：

获取每一个所述参***在接收到所述射频信号的时间点与接收到所述超声波的时间点之间的时间差；

将所述时间差作为所述超声波的传输时间。

3.根据权利要求1所述的基于超声波的室内定位方法，其特征在于，所述由所述目标设备向至少三个参***发送超声波，或者由至少三个参***向所述目标设备发送超声波的步骤之前，所述方法还包括：

同步所述参***的***时间与所述目标设备的***时间。

4.根据权利要求1所述的基于超声波的室内定位方法，其特征在于，所述根据所述位置坐标实时更新所述目标设备的位置信息的步骤之后，所述方法还包括：

当根据所述位置信息检测到所述目标设备的移动超出预设区域时，发出警示信息。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的基于超声波的室内定位方法，其特征在于，所述根据所述位置坐标实时更新所述目标设备的位置信息的步骤之后，所述方法还包括：

在接收到位置显示指令时，确定所述位置显示指令对应的目标设备，并显示所述目标设备的位置信息。

6.一种基于超声波的室内定位装置，其特征在于，所述基于超声波的室内定位装置包括：

获取模块，用于获取目标设备与位于不同位置的至少三个参***之间的超声波传输时间，其中，由所述目标设备向至少三个参***发送超声波，或者由至少三个参***向所述目标设备发送超声波；

处理模块，用于根据所述传输时间计算所述目标设备与各个所述参***之间的距离；

以及，根据计算得到的所述距离以及各个所述参***的位置坐标获取所述目标设备的位置坐标；

显示模块，用于根据所述位置坐标实时更新所述目标设备的位置信息。

7.根据权利要求6所述的基于超声波的室内定位装置，其特征在于，所述基于超声波的室内定位装置还包括：

同步模块，用于同步所述参***的***时间与所述目标设备的***时间。

8.根据权利要求6所述的基于超声波的室内定位装置，其特征在于，所述服务器还包括：

提示模块，用于当根据所述位置信息检测到所述目标设备的移动超出预设区域时，发出警示信息。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的基于超声波的室内定位装置，其特征在于，所述显示模块，还用于在接收到位置显示指令时，确定所述位置显示指令对应的目标设备，并显示所述目标设备的位置信息。

10.一种基于超声波的室内定位***，其特征在于，所述基于超声波的室内定位***包括如权利要求6-9中任一项所述的基于超声波的室内定位装置，所述基于超声波的室内定位***还包括目标设备和参***；

所述目标设备用于向至少所述三个参***发送超声波，或者，接收至少所述三个参***发送的超声波；

所述参***，用于向所述目标设备发送超声波，或者，接收所述目标设备发送的超声波。