CN106291468B

CN106291468B - 一种可远程监控的超声波室内快速定位***及其定位方法

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Publication number: CN106291468B
Application number: CN201610879858.9A
Authority: CN
Inventors: 黄翀鹏; 徐冠宇; 王进
Original assignee: Wuxi Institute of Technology
Current assignee: Wuxi Institute of Technology
Priority date: 2016-10-09
Filing date: 2016-10-09
Publication date: 2018-08-03
Anticipated expiration: 2036-10-09
Also published as: CN106291468A

Abstract

本发明一种可远程监控的超声波室内快速定位***及其定位方法涉及室内定位和位置传感技术领域，更具体地涉及可远程监控的、在单片机端执行位置计算，并在终端直观显示物理位置的可远程监控的超声波室内快速定位***和方法。包括目标节点、信标节点、网关和终端，目标节点与信标节点相联，目标节点通过网关与终端通信；目标节点接收终端发出的定位命令，并向信标节点发送射频信号和超声波信号；信标节点回传数据包至目标节点；终端发送定位指令给目标节点，目标节点将当前位置信息传送到终端；终端将目标节点回传的位置信息以坐标系图形的形式供用户实时查看。该***定位精度高，平均定位误差小于5cm；该***定位速度快，具有较高的定位频率。

Description

一种可远程监控的超声波室内快速定位***及其定位方法

技术领域

本发明一种可远程监控的超声波室内快速定位***及其定位方法涉及室内定位和位置传感技术领域，更具体地涉及可远程监控的、在单片机端执行位置计算，并在终端直观显示物理位置的可远程监控的超声波室内快速定位***和方法。

背景技术

全球定位***(GPS)在室外环境可以提供精度达到米级对象位置信息，如果再利用差分的原理对它进行修正，甚至可以达到分米级。但是，在室内环境中GPS无法很好地工作，原因在于GPS的定位结果因多径效应和信号遮断而急剧恶化。故它的定位精度远远落后于局部定位的定位精度。就目前局部定位的种类而言，基于信标的定位方式得到了较为普遍的应用。

基于信标的定位方式是指在室内事先测量好的位置放置信标节点，目标节点通过安装的传感器获取信标节点的信息得到自己的位置，这些方式主要有超声波定位、红外线定位、射频识别定位、超宽带定位、蓝牙定位、Wifi定位以及ZigBee定位等。基于信标的定位方式可以快速、可靠、准确地得到绝对定位的坐标，但是为了保证精确度一般需要安装较多信标，这无疑增加了整个***的成本。

超声波定位***主要由位置已知的信标节点和位置待测的目标节点组成，通过测量超声波发射与接收的时间差，用三边定位或者三角定位的方法来计算出目标节点和对应信标节点之间的距离。但由于超声波在空气介质中传播时产生的衰减比较大，它一般仅适用于在比较小的范围内对距离进行测量。一般来说，超声波在空气介质中的传播距离短到只有几十米。目前，较短距离范围内的超声波测距***已经在实际生活中得到了极为普遍的应用，它的测距精度可以精确到厘米级。

超声波定位主动方式典型代表是基于到达时间（TOA）的ActiveBat定位***，由英国剑桥大学实验室的AndyWard等人提出。它包括携带射频发射接收模块的待定位目标和携带射频接收的超声波接收网络。但该网络为了保证精确度需要安装较多信标，大量的信标节点的布置使得整体***的花费较高，难以推广。

超声波定位被动式典型代表是基于到达时间差（TDOA）的松散耦合型Cricket定位***，由麻省理工学院计算机科学实验室开发的。Cricket***中各个信标发射机要根据其协调机制不断发射超声波射频信号，增加了***功耗；对于放在移动物体上的接收机，与不同信标发射机进行 TDOA测距，其位置可能发生移动，导致移动目标距离样本不同步，从而导致对动态目标的定位精度变差。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足之处提供一种可远程监控的超声波室内快速定位***及其定位方法，由目标节点根据当前环境温度算出各个时间对应的距离，并根据事先建好的室内坐标系、结合递推数据融合定位算法计算出目标节点的位置，将位置通过网关回传给终端，终端以坐标系图形的形式供用户实时查看，从而实现远程监控。

本发明是采取以下技术方案实现的：

一种可远程监控的超声波室内快速定位***，包括目标节点、信标节点、网关和终端，目标节点与信标节点相联，目标节点通过网关与终端通信；

目标节点接收终端发出的定位命令，并向信标节点发送射频信号和超声波信号；

信标节点回传数据包至目标节点；

终端发送定位指令给目标节点，目标节点将当前位置信息传送到终端；终端将目标节点回传的位置信息以坐标系图形的形式供用户实时查看。

所述的目标节点包括目标节点射频模块、超声波发射模块、温度传感器模块、WiFi模块和目标节点单片机模块，目标节点单片机模块分别与目标节点射频模块、超声波发射模块以及温度传感器模块相连；目标节点单片机模块控制射频模块和超声波模块发送射频和超声波信号；

目标节点射频模块将用于唤醒信标节点的射频信号发送给信标节点；

超声波发射模块发送超声波信号至信标节点；

温度传感器模块用于测量环境温度，并将温度信息传递给目标节点单片机模块；

WiFi模块用于实现目标节点与终端的通信；目标节点采用WiFi模块经过网关与终端通信；

目标节点单片机模块用于接收终端发出的定位命令，接收信标节点回传的数据包，结合温度信息，计算出目标节点与各个信标节点的距离，进而计算出当前的位置信息。

所述的信标节点包括信标节点射频模块、超声波接收模块和信标节点单片机模块，信标节点单片机模块分别与信标节点射频模块以及超声波发射模块相连；目标节点单片机模块控制射频模块和超声波模块发送射频和超声波信号；

信标节点射频模块接收从目标节点发送的射频信号，并将射频信号传递给信标节点单片机模块；将包含时间信息、自身位置信息的数据包发送给目标节点；

超声波接收模块接收从目标节点发送的经空气介质传播的超声波信号，并将超声波信号传递给信标节点单片机模块；

信标节点单片机模块用于测量从目标节点发送的超声波传播到达信标节点的时间，并将上述时间信息、信标节点的自身位置信息打包成数据包传递给信标节点射频模块。

所述终端为计算机或智能手机。

本发明工作时，目标节点接收终端发出的定位命令，并向信标节点发送射频信号和超声波信号；目标节点接收信标节点回传的数据包，结合目标节点内部温度传感器模块测量的温度信息，计算出目标节点与各个信标节点的距离，进而计算出当前的位置信息；用于将当前的位置信息回传给终端。

一种可远程监控的超声波室内快速定位***的定位方法，包括如下步骤：

1）按六边星型蜂窝拓扑在天花板上部署距离小于R的信标节点，从而保证至少3个接收模块可接收到超声波信号，距离R的计算公式为，，其中为天花板到地面的垂直距离，为所用超声波传感器的发射角；

2）打开放置在天花板上的信标节点，使信标节点射频模块处于通信状态；选择天花板上的信标节点中的一个信标节点为簇头节点，广播初始化时钟数据帧，实现对所有信标节点的时钟同步；各信标节点建立相应的地址位置信息表；簇头节点广播休眠调度表，使得信标节点周期性地处于低功耗的休眠状态；周期苏醒的信标节点处于射频接收阶段，侦听目标节点发送定位请求的数据帧；

3）延时后打开目标节点射频接收器，等待网关的控制命令帧；所述为信标节点同步时间，值设定为1ms；

4）若目标节点接收到的控制命令帧为休眠指令帧，则向信标节点广播休眠指令帧信息，以调整当前的休眠时间；若目标节点接收到的控制命令帧为定位指令帧，则根据该帧信息对目标节点进行周期采样定位或实时定位；

5）若目标节点在时限内无其它射频干扰信号，目标节点实时或按周期发送含自身信息的请求定位数据帧；所述为防止信标节点干扰时间，值设定为5ms ；

6）苏醒的信标节点接收到请求定位数据帧后，开启相应的超声波接收模块；

7）目标节点延时后发送时间同步信号和超声波信号，同时将射频电路处于接收状态；为定位数据帧传播时间，设置为1us；

8）苏醒的信标节点接收到步骤7）中的超声波信号后或者超过最大等待时间时，使未接收到超声波信号的信标节点进入休眠状态；接收超声波信号时差最短的苏醒信标节点，唤醒周围距离为的休眠信标节点，同时返回允许定位数据帧；其中R为步骤1）中所述的部署距离；

9）目标节点再次发送时间同步信号和超声波信号，同时将目标节点射频模块置于接收状态；

10）苏醒的信标节点计算信号到达时间差，并将自身位置信息和时间差信息打包发送给目标节点，而后按休眠调度表进行工作；

11）目标节点运用步骤10）中返回的数据包和温度传感器模块传来的信息，计算出超声波在当前环境中的传播速度，进而计算出目标节点与各个信标节点的距离，进行相应的递推数据融合定位计算，并通过WiFi模块发送给终端以进行在线显示，至此完成一次定位操作。

步骤11）所述的目标节点与各个信标节点的距离的计算公式如下，

式中：为各信标节点与目标节点之间的距离；V为超声波在当前环境中的传播速度，为超声波信号从目标节点传播到达各个信标节点的时间；

所述的传播速度的计算公式如下，

其中，V为超声波在当前环境中的传播速度，331.5为超声波在0摄氏度下空气中的传播速度，单位是m/s（米/秒）；T为室内平均温度。

本发明的优点：

本发明一种可远程监控的超声波室内快速定位***，其中，目标节点和信标节点结构简单，体积小，方便安装、携带和部署；信标节点放置在天花板上，不易受到地面环境的干扰；数据传输均通过无线形式，信标节点可以独立工作，***耦合性弱，便于部署；通过信标节点参照休眠调度表工作的方式，使得大部分无需工作的节点处于休眠的状态，功耗极低；该***定位精度高，平均定位误差小于5cm；该***定位速度快，具有较高的定位频率；该***最终的位置信息以坐标系图形的形式在终端供用户实时查看，直观方便。

附图说明

以下将结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明一种实施例的***结构图。

图2-1是本发明一种实施例的定位流程图1（唤醒周围距离为的休眠信标节点前的流程）。

图2-2是本发明一种实施例的定位流程图2（唤醒周围距离为的休眠信标节点后的流程）。

图3是本发明一种实施例的六边星型蜂窝拓扑图。

图4是本发明一种实施例的***组成和工作原理示意图。

图5是本发明一种实施例的目标节点电路原理图。

图6是本发明一种实施例的信标节点电路原理图。

图7是本发明一种实施例的目标节点的超声波发射模块电路原理图。

图8是本发明一种实施例的目标节点的温度传感器模块电路原理图。

图9是本发明一种实施例的目标节点的WiFi模块电路原理图。

图10是本发明一种实施例的目标节点/信标节点的射频模块电路原理图。

图11是本发明一种实施例的目标节点/信标节点的单片机模块电路原理图第一部分。

图12是本发明一种实施例的目标节点/信标节点的单片机模块电路原理图第二部分。

图13是本发明一种实施例的信标节点的超声波接收模块电路原理图第一部分。

图14是本发明一种实施例的信标节点的超声波接收模块电路原理图第二部分。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步描述。

附图1和4为本发明实施例的***组成和工作原理示意图，该***包括目标节点、信标节点、网关和终端；其中，终端(可以是个人计算机或智能手机，本实施例中采用的是智能手机)通过WiFi经网关将定位命令发送给目标节点，所述的终端与目标节点既可在同一局域网下，也可不在同一局域网下（即通过公网传输信号）；目标节点向信标节点发送射频信号和超声波信号，所述的超声波信号由空气介质传递给信标节点，信标节点放置在天花板上(放置位置没有具体要求)，其位置已事先测量获得，并将信标节点的坐标数据保存在信标节点的单片机模块中，构成地址位置信息表。在本发明实施例中，为了使目标节点获得准确的位置信息，目标节点需要至少在三个信标节点的感知范围内。射频信号的感知范围一般可以充满整个房间，故其感知范围可忽略不计，而超声波信号一般具有一定的作用角度，故采取多布信标节点的方式。而为了实现低功耗，采取根据休眠调度表，使得信标节点周期性地处于低功耗的休眠状态的方式，当某一信标节点收到超声波信号后，再唤醒周围的节点，实现定位。最终将由目标节点计算出的位置信息，通过WiFi经网关传输到终端，并以坐标系图形的形式显示出来。

图4中本实施例中的网关采用路由器，终端采用智能手机，终端在收到经网关传输的位置信息后，结合预先设置好的坐标系，以坐标图的形式显示出移动装置的实时位置，供用户查看。

图5为本发明实施例的目标节点，包括单片机模块、射频模块、超声波发射模块、温度传感器模块和WiFi模块，本实施例中单片机模块采用TI公司的MSP430 Launchpad，该16位单片机处理能力强、运算速度快、超低功耗、片内资源丰富，能够满足控制及运算要求，且低功耗可以解决多个信标节点的供电问题；本实施例中射频模块采用无线通信模块NRF24L01，单片机P1_0、P1_1、P1_2、P1_4、P1_5引脚连接射频模块的输出端；本实施例中超声波发射模块的变压器次级电感与发射器构成谐振回路，以提高发射效率，单片机P1_6、P1_7引脚连接超声波发射模块的输出端；本实施例中温度传感器模块采用奥松生产的数字温湿度传感器DHT22，单片机P2_3引脚连接温度传感器模块的输出端；本实施例中WiFi模块采用乐鑫生产的ESP8266，单片机P2_0、P2_1引脚连接WiFi模块的输出端。

图6为本发明实施例的信标节点，包括单片机模块、射频模块和超声波接收模块，本实施例中超声波接收模块采用TI公司的专门设计用于超声波接收、放大、检测的芯片TL852，单片机P1_6、P1_7、P2_0、P2_1、P2_4、P2_5引脚连接超声波发射模块的输出端。

图7为本发明实施例的目标节点的超声波发射模块电路原理图，本实施例中超声波发射模块的超声波发射探头采用了订制的大角度超声波接收探头，其中心谐振频率为40±2.0KHz，发射声压大于105dB，接收灵敏度大于-74dB，发射波束角为60°，工作温度为-40～+80℃，工作电压为300～500Vp-p。超声波测距要求发射端的功率较大以及接收端的灵敏度较高。作为发射模块，出于提高信噪比的考虑，功率越大越好。发射头为压电陶瓷换能，属于电压驱动，其功率正比于驱动电压。故采用变压器升压，升压比1：20。此外，通过变压器和发射头的匹配，利用谐振原理得到近似正弦波，提供给发射头。发射头属于电压驱动，驱动电压越高功率越大。利用增益控制驱动电压，增益设置在编写程序时实现。Cut脚的作用是控制换能器工作，Send脚的作用是控制余波抑制电路工作。

图8为本发明实施例的目标节点的温度传感器模块电路原理图，本实施例中的温度传感器采用数字温湿度传感器DHT22，该温度传感器DHT22包括一个电容式感湿元件和一个NTC测温热敏电阻，并与一个高性能8位单片机MCU相连接；最终通过单总线数据格式，输出测量温度。

图9为本发明实施例的目标节点的WiFi模块电路原理图，本实施例中采用ESP8266，该WiFi模块功能强大、内部跑LWIP协议，可以非常方便地实现联网，并可接收单片机串口信号，实现WiFi通信。

图10为本发明实施例的目标节点/信标节点的射频模块电路原理图，本实施例中采用NRF24L01，工作原理为：NRF24L01发送端把数据发送给接收端，接收端在确认收到数据后记录发送端的地址，并以此地址为目标地址发送应答信号（属于硬件实现），在发送端，数据通道0被用作接收应答信号，因此发送端通道0的接收地址要与发送地址端地址相等，以确保接收到正确的应答信号；所述射频模块最多可以实现1对6的无线通信，与单片机1个中断输入引脚、5个GPIO相连，5V供电，传输速度可达到2M（bps）。

图11、图12为本发明实施例的目标节点/信标节点的单片机模块电路原理图，本实施例中采用了TI公司的MSP430 Launchpad，是一种16位超低功耗、具有精简指令集的混合信号处理器；信标节点的单片机模块通过处理器内部的16位定时器测量超声波信号的到达时间，并将上述时间信息、信标节点的自身位置信息打包成数据包，并传递给射频模块；目标节点的单片机模块收到数据包后，结合DHT22测量的温度信息，计算出目标节点与各个信标节点的距离，进而计算出当前的位置信息，并传递给WiFi模块。

图13为本发明实施例的信标节点的超声波接收模块电路原理图第一部分，即超声波接收模块的核心部分；接收模块的超声波信号检测电路的核心是TL852集成电路，参数是针对40kHz频率设计的，实现了回波的放大和检出，共6个输出接口；4个接口控制超声波增益，1个接口是集成电路TL852经过积分后得到的值的输出，还有1个接口是得到回波信号后输出负值；增益控制的电压是5V，占用单片机的4个输出。回波信号接口接到单片机的中断输入，当停止计时的时候输入高电平；GCA、GCB、GCC、GCD四个脚的作用是控制TL852，实现11级增益；Inhibit脚的作用是使输出信号复位，Signal脚的作用是输出比较器的结果。

图14为本发明实施例的信标节点的超声波接收模块电路原理图第二部分，即超声波接收模块的输出信号提取部分，由低电压运放LMV358组成；电路为两部分，前面是一级跟随器，为了提高输入阻抗，减小对TL852输出电容积分的影响；第二级是比较器，为了输出下降沿较好的信号给单片机。

图2-1和图2-2为本发明的定位流程图，该方法利用超声波和射频技术并基于由目标节点、信标节点、网关、终端所构成的***以实现对室内移动装置的定位，包括以下步骤：

1）如图3按六边星型蜂窝拓扑在天花板上部署距离小于R的信标节点，为保证至少3个接收模块可接收到超声波信号，，其中为天花板到地面的垂直距离，为所用超声波传感器的发射角；

2）打开放置在天花板上的信标节点，使其射频电路处于通信状态；选择其中的某个信标节点为簇头节点，广播初始化时钟数据帧，实现对所有信标节点的时钟同步；各信标节点建立相应的地址位置信息表；簇头节点广播休眠调度表，使得信标节点周期性地处于低功耗的休眠状态；周期苏醒的信标节点处于射频接收阶段，侦听目标节点发送定位请求的数据帧；

3）延时后打开目标节点射频接收器，等待网关的控制命令帧；所述为信标节点同步时间，值设定为1ms；由相应的单片机和目标节点的规模决定，为保证***的有效性，可设置偏大，其值为1ms；

5）若目标节点在时限内无其它射频干扰信号，目标节点实时/周期发送含自身信息的请求定位数据帧；所述为防止信标节点干扰时间，为保证***的稳定性，本***设置其为5ms；

7）目标节点延时后发送时间同步信号和超声波信号，同时将射频电路处于接收状态；为定位数据帧传播时间，设置为1us；由于定位数据帧为射频信号，传播10m 所用的时间约为0.033us，因此本***将设置为1us；

8）苏醒的信标节点收到超声波信号后（或者超过最大等待时间）后使未接收到超声波信号的节点进入休眠状态，接收时差最短的苏醒信标节点，唤醒周围距离为的休眠信标节点，同时返回允许定位数据帧；

9）目标节点再次发送时间同步信号和超声波信号，同时将射频电路处于接收状态；

10）苏醒的信标节点，再次计算信号到达时间差，并将自身位置信息，时间差信息打包发送给目标节点，而后按休眠调度表进行工作；

11）目标节点运用返回的数据包，以及其上的温度传感器信息，计算出超声波在当前环境中的传播速度，进而计算出目标节点与各个信标节点的距离，进行相应的递推数据融合定位计算，并通过WiFi发送给上位机平台以进行在线显示，至此完成一次定位操作。

所述的传播速度的计算公式如下，

所述递推数据融合定位计算考虑到目标节点的运算能力，当参考的信标节点数量较多时，一般多边测距中的矩阵求逆运算对目标节点不适用，为避免目标节点因运算量过大产生异常，本算法在不影响定位精度的前提下，将矢量运算转换为标量递推运算，大大减少了算法的复杂性，实现了对目标的定位。

递推数据融合定位计算的计算方法如下：

1）建立观测方程

设已知节点的真实部署坐标为，与目标的真实距离为，超声波传感器测得的距离为；设目标未知坐标为，根据毕达哥拉斯定理（Pythagoras）定理，成立下列方程组，

(式1)

所述为天花板到地面的垂直距离；

若节点可获取节点的真实位置信息和与目标的距离，则有差分方程：

(式2)

为节点对于目标的观测距离，则,其中噪声为服从的独立高斯噪声分布，可得：

（式3）

所述式3右边的后2项为噪声项；由于和互不相关，则有其协方差为：

（式4）

根据高斯分布性质有，即噪声项和互不相关。

其均值和方差分别为：

因为，则显然第三项的方差远远小于第2项。故则相对于随机变量，随机变量可视为常数，此时观测方程可表示为：

(式5)

其中：

；

，；

；则有其协方差矩阵为：

（式6）

2）递推算法分析

设采样节点数目为个，则有个观测方程为：

(式7)

设，为推导方便，现对噪声表述如下：

(8)

显然上式表述的噪声矩阵，为带状对称矩阵，为消除节点相关性，观测节点2可表述为：

(9)

其中：成立。

显然其只与相邻节点相关，相关性为：

与不相关：

与的相关性：

与的自相关性：

(10)

则对第2个观测节点进行变形，有对应的噪声矩阵为：

则依次类推，观测节点3可表述为：

其中：成立。

则其与其它节点的相关性为：

其相关矩阵为：

若设初始节点为：。与最小二乘递推相结合，有递推表达式：

。

本***终端通过网关发送控制命令帧给目标节点来触发***，并控制信标节点的休眠时间，提高***的使用周期；目标节点发送射频信号和超声波信号给放置在天花板上的信标节点以获取TDOA信息，同时射频信号使目标节点与信标节点间的时钟同步。多个信标节点将测量出的TDOA信息回传给目标节点。由目标节点根据当前环境温度算出各个时间对应的距离，并根据事先建好的室内坐标系、结合递推数据融合定位算法计算出目标节点的位置，将位置通过网关回传给终端，终端以坐标系图形的形式供用户实时查看。所述的终端与目标节点既可在同一局域网下，也可不在同一局域网下（即通过公网传输信号），故实现了远程监控。本发明具有结构简单、部署方便、计算量小、精度高、功耗低、观测直观方便等优点。

Claims

1.一种可远程监控的超声波室内快速定位***，其特征在于：包括目标节点、信标节点、网关和终端，目标节点与信标节点相联，目标节点通过网关与终端通信；

目标节点接收终端发出的定位命令，并向信标节点发送射频信号和超声波信号；信标节点回传数据包至目标节点；

终端发送定位指令给目标节点，目标节点将当前位置信息传送到终端；终端将目标节点回传的位置信息以坐标系图形的形式供用户实时查看；

可远程监控的超声波室内快速定位***的定位方法包括如下步骤：

1)按六边星型蜂窝拓扑在天花板上部署距离小于R的信标节点，从而保证至少3个接收模块可接收到超声波信号，距离R的计算公式为，其中H为天花板到地面的垂直距离，为所用超声波传感器的发射角；

2)打开放置在天花板上的信标节点，使信标节点射频模块处于通信状态；选择天花板上的信标节点中的一个信标节点为簇头节点，广播初始化时钟数据帧，实现对所有信标节点的时钟同步；各信标节点建立相应的地址位置信息表；簇头节点广播休眠调度表，使得信标节点周期性地处于低功耗的休眠状态；周期苏醒的信标节点处于射频接收阶段，侦听目标节点发送定位请求的数据帧；

3)延时t₁后打开目标节点射频接收器，等待网关的控制命令帧；所述t₁为信标节点同步时间，t₁值设定为1ms；

4)若目标节点接收到的控制命令帧为休眠指令帧，则向信标节点广播休眠指令帧信息，以调整当前的休眠时间；若目标节点接收到的控制命令帧为定位指令帧，则根据该帧信息对目标节点进行周期采样定位或实时定位；

5)若目标节点在时限t₂内无其它射频干扰信号，目标节点实时或按周期发送含自身信息的请求定位数据帧；所述t₂为防止信标节点干扰时间，t₂值设定为5ms；

6)苏醒的信标节点接收到请求定位数据帧后，开启相应的超声波接收模块；

7)目标节点延时t₃后发送时间同步信号和超声波信号，同时将射频电路处于接收状态；t₃为定位数据帧传播时间，t₃设置为1us；

8)苏醒的信标节点接收到步骤7)中的超声波信号后或者超过最大等待时间时，使未接收到超声波信号的信标节点进入休眠状态；接收超声波信号时差最短的苏醒信标节点，唤醒周围距离为2R的休眠信标节点，同时返回允许定位数据帧；其中R为步骤1)中所述的部署距离；

9)目标节点再次发送时间同步信号和超声波信号，同时将目标节点射频模块置于接收状态；

10)苏醒的信标节点计算信号到达时间差，并将自身位置信息和时间差信息打包发送给目标节点，而后按休眠调度表进行工作；

11)目标节点运用步骤10)中返回的数据包和温度传感器模块传来的信息，计算出超声波在当前环境中的传播速度，进而计算出目标节点与各个信标节点的距离，进行相应的递推数据融合定位计算，并通过WiFi模块发送给终端以进行在线显示，至此完成一次定位操作。

2.根据权利要求1所述的可远程监控的超声波室内快速定位***，其特征在于：所述的目标节点包括目标节点射频模块、超声波发射模块、温度传感器模块、WiFi模块和目标节点单片机模块，目标节点单片机模块分别与目标节点射频模块、超声波发射模块以及温度传感器模块相连；目标节点单片机模块控制射频模块和超声波模块发送射频和超声波信号；

超声波发射模块发送超声波信号至信标节点；

温度传感器模块用于测量环境温度，并将温度信息传递给目标节点单片机模块；WiFi模块用于实现目标节点与终端的通信；目标节点采用WiFi模块经过网关与终端通信；

3.根据权利要求1所述的可远程监控的超声波室内快速定位***，其特征在于：所述的信标节点包括信标节点射频模块、超声波接收模块和信标节点单片机模块，信标节点单片机模块分别与信标节点射频模块以及超声波发射模块相连；目标节点单片机模块控制射频模块和超声波模块发送射频和超声波信号；信标节点射频模块接收从目标节点发送的射频信号，并将射频信号传递给信标节点单片机模块；将包含时间信息、自身位置信息的数据包发送给目标节点；

4.根据权利要求1所述的可远程监控的超声波室内快速定位***，其特征在于：所述终端为计算机或智能手机。

5.根据权利要求1所述的可远程监控的超声波室内快速定位***，其特征在于，步骤11)所述的目标节点与各个信标节点的距离的计算公式如下，

所述的传播速度的计算公式如下，

V＝331.5+0.607*T

其中，V为超声波在当前环境中的传播速度，331.5为超声波在0摄氏度下空气中的传播速度，单位是m/s(米/秒)；T为室内平均温度。