基于智能移动设备的定位系统和定位方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于智能移动设备的定位系统和定位方法，通过设置发送音频信号的若干个定位器，利用智能移动设备接收所述定位器发出的音频信号，进而实现智能移动设备的定位；充分利用现有智能移动设备作为信号接收和处理模块，省去了专门的额外的信号接收和处理设备，整个定位系统结构简单，造价低；同时，音频信号传输速度低，相对带宽大，能获得较高测距精度，进而更准确地定位出智能移动设备位置。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种，通过设置发送音频信号的若干个定位器，利用智能移动设备接收所述定位器发出的音频信号，进而实现智能移动设备的定位；充分利用现有智能移动设备作为信号接收和处理模块，省去了专门的额外的信号接收和处理设备，整个定位系统结构简单，造价低；同时，音频信号传输速度低，相对带宽大，能获得较高测距精度，进而更准确地定位出智能移动设备位置。【专利说明】
本专利技术涉及一种室内定位技术，具体是一种基于智能移动设备的定位系统和定位 方法。
技术介绍
随着智能手机的发展，人们利用板载GPS模块可以在广域环境上轻松实现对地理 坐标的定位。这种定位技术的普及，促使人们去追求更贴近生活的室内精准确定位服务。 现有的定位手段主要有卫星定位（GPS)、激光定位、红外线定位、蓝牙定位、Wifi 定位、Zigbee定位、雷达定位、超声波定位等。但是上述定位手段除超声波定位外均不能 满足室内精准定位的要求，如卫星定位，只能提供米级或几十米级的室外广域环境的定位， 而且由于地面建筑对卫星信号的屏蔽作用，使得卫星定位系统不适用于室内定位。而激光 定位、红外线定位，往往应用于极高精度要求的测量仪器中，有着高精度的优点，但是激光 定位和红外线定位需要较为复杂的硬件模块，且光信号在传输范围内扩散极小，导致普通 用户使用需要校准而极为不便，并且用户的使用成本较高。蓝牙定位、Wifi定位、Zigbee 定位等RF技术，由于其物理层信号的带宽较低，因此应用在室内定位系统上时无法获得很 高的定位精度。雷达技术，具有测量距离远、穿透能力强的优点，在测量及定位系统中占据 着极为重要的地位，但是雷达系统成本高、功耗大、辐射强、操作不便，并且室内的杂波干扰 严重，因此雷达定位不适合普通用户使用。超声波定位，最为著名的MIT的Cricket技术， 使用较为干净的40KHz超声波进行测距，精度较好，但是其需要用户端使用超声波，且使用 Zigbee进行同步，这样需要特殊设备才能支持，使得整个超声波定位技术造价高，因此普通 用户使用困难，推广较难。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中室内精确定位设备造价高的问题，从而 提供一种造价低廉的。 为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的： -种基于智能移动设备的定位系统，所述系统包括： 至少三个定位器，每个所述定位器用于广播音频信号，所述音频信号中包括定位 器ID ; 智能移动设备，包括麦克风和处理器，其中， 所述麦克风，用于被动接收所述定位器发出的音频信号，并把音频信号发送给处 理器； 所述处理器，进一步包括时间计算模块和智能移动设备定位模块；其中， 时间计算模块，接收所述麦克风发送的音频信号，解析音频信号得到定位器ID，并 计算音频信号到达智能移动设备的时间Τ0Α，并将相对应ID号定位器的Τ0Α及定位器ID号 发送给智能移动设备定位模块和服务器； 智能移动设备定位模块，接收所述时间计算模块发送的至少三个定位器到智能移 动设备的Τ0Α，以及服务器发送的相应ID号定位器的绝对坐标，计算得出所述智能移动设 备的绝对坐标，并将其输出； 服务器，接收所述时间计算模块发送的所述定位器ID，并在数据库中查询所述定 位器ID对应的定位器的绝对坐标，将查询出的相应ID号对应的定位器的绝对坐标发送给 所述智能移动设备定位模块； 数据库，用来存储定位器ID及所述定位器ID对应的定位器的绝对坐标。 所述时间计算模块进一步包括，音频信号解析单元、Τ0Α测量单元和Τ0Α估计单 元；其中， 所述音频信号解析单元，将接收到的音频信号解析得到定位器ID，并把定位器ID 发送给Τ0Α估计单元； 所述Τ0Α测量单元接收所述音频信号并将接收到的所述音频信号经过门限检测 得到Τ0Α测量值，并将所述Τ0Α测量值发送给Τ0Α估计单元； 所述Τ0Α估计单元，接收所述音频信号解析单元发送的定位器ID，及所述Τ0Α测 量值，对所述Τ0Α测量值进行Τ0Α估计计算，得到最终的Τ0Α，并将所述相应ID号定位器的 Τ0Α发送给智能移动设备定位模块。 所述音频信号的频段为15Khz到24Khz。 所述音频信号的基带宽为lKhz。 所述定位器采用BPSK或正交编码生成所述音频信号。 多个所述定位器的ID通过不同的多用户正交码标识。 每个所述定位器均包括一个时间同步单元，用于同步或协调多个所述定位器的广 播时间。 所述智能移动设备为手机或PDA或Tablet或笔记本电脑。 同时，提供一种基于智能移动设备的定位系统实现的定位方法，包括如下步骤： S1 :定位器将本定位器的ID信息加载到音频信号上，待发送时间到时，广播音频 信号； S2:智能移动设备中的麦克风接收所述定位器广播的音频信号，并将所述音频信 号发送给时间计算模块； S3 :所述时间计算模块解析音频信号得到定位器ID，并计算音频信号到达智能移 动设备的时间Τ0Α，将相应ID号定位器的Τ0Α发送给智能移动设备定位模块和服务器； S4 :所述服务器接收所述时间计算模块发送的所述定位器ID，并在数据库中查询 所述定位器ID对应的定位器的绝对坐标，将查询出的相应ID号对应的定位器的绝对坐标 发送给所述智能移动设备定位模块； S5:所述智能移动设备定位模块，接收所述时间计算模块发送的至少三个定位器 到智能移动设备的Τ0Α以及服务器发送的相应ID号定位器的绝对坐标，计算得出所述智能 移动设备的绝对坐标，并将其输出。 所述步骤S3进一步包括如下步骤： S31 :所述音频信号解析单元将接收到的音频信号解析得到定位器ID，并把定位 器ID发送给Τ0Α估计单元； S32 :所述Τ0Α测量单元接收所述音频信号并将接收到的所述音频信号经过门限 检测得到Τ0Α测量值，并将所述Τ0Α测量值发送给Τ0Α估计单元； S33:所述Τ0Α估计单元，接收所述音频信号解析单元发送的定位器ID，及所述Τ0Α 测量值，对所述Τ0Α测量值进行Τ0Α估计计算，得到最终的Τ0Α，并将所述相应ID号定位器 的Τ0Α发送给智能移动设备定位模块。 步骤S1中，所述定位器进行BPSK或正交编码生成音频信号。 步骤S1中，通过多用户正交码标识不同的所述定位器ID。 在所述步骤S1之前，还包括对每个所述定位器的广播时间进行同步或协调的步 骤。 本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点： (1)本专利技术所述的一种，通过设置发送 音频信号的若干个定位器，利用智能移动设备接收所述定位器广播的音频信号，进而实现 智能移动设备的定位；充分利用现有智能移动设备作为信号接收和处理模块，省去了专门 的信号接收和处理设备，整个定位系统结构简单，造价低；同时，信号源为音频信号，其传输 速度低，相对带宽大，能获得较高测距精度，进而更准确地定位出智能移动设备位置。整个 定位的过程为用户端智能移动设备被动接收，因此不存在理论上的用户数量限制。 (2)所述Τ0Α估计单元根据Τ0Α测量单元检测到的Τ0Α测量值，进一步对Τ0Α进行 精确估计，能够有效的减少由多径效应广生的Τ0Α附加时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于智能移动设备的定位系统，其特征在于，所述系统包括：至少三个定位器，每个所述定位器用于广播音频信号，所述音频信号中包括定位器ID；智能移动设备，包括麦克风和处理器，其中，所述麦克风，用于被动接收所述定位器发出的音频信号，并把音频信号发送给处理器；所述处理器，进一步包括时间计算模块和智能移动设备定位模块；其中，时间计算模块，接收所述麦克风发送的音频信号，解析音频信号得到定位器ID，并计算音频信号到达智能移动设备的时间TOA，并将相对应ID号定位器的TOA及定位器ID号发送给智能移动设备定位模块和服务器；智能移动设备定位模块，接收所述时间计算模块发送的至少三个定位器到智能移动设备的TOA，以及服务器发送的相应ID号定位器的绝对坐标，计算得出所述智能移动设备的绝对坐标，并将其输出；服务器，接收所述时间计算模块发送的所述定位器ID，并在数据库中查询所述定位器ID对应的定位器的绝对坐标，将查询出的相应ID号对应的定位器的绝对坐标发送给所述智能移动设备定位模块；数据库，用来存储定位器ID及所述定位器ID对应的定位器的绝对坐标。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓林，
申请(专利权)人：苏州红亭信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32