[发明专利]用于定位至少一个对象的方法和装置

说明书

本发明涉及一种根据权利要求1所述的方法和一种具有权利要求14的特征的装置。

在许多领域都必要的是，要在自由空间中或者也要在封闭的空间中定位对象，尤其是移动设备。定位在此可理解为，确定对象彼此间的空间关系和/或对象相对于参照系(如固定的空间)的空间关系。

清楚的是，这也包括定位的混合形式，在这些混合形式中例如确定第一移动设备相对于固定的参照系的位置并且接着确定另外的移动设备相对于第一移动设备的位置。例如，重要的也可以是只确定对象(例如两个移动设备)彼此间的距离。

在US 6941246B1中公开了例如一种系统，在该系统中移动设备自己发出声学信号，以允许对移动设备定位。

在US 6792118B1中公开了例如一种系统，借助该系统可以确定在两个麦克风之间的接收时的时间差。

在US 2006/0077759中公开了例如一种系统，在该系统中使用了不同的发送器和接收器。

然而，通过已知的方法和装置不可能在对象例如本身不发出信号的情况下对对象彼此间和/或相对于固定的参考系的复杂布置进行定位。

基于本发明的任务是提出一种方法，借助其可以灵活地定位，尤其是自定位。

根据本发明，该任务通过具有权利要求1的特征的方法来解决。

通过至少一个对象的麦克风装置来接收至少一个声源的至少一个声学信号。通过数据处理装置自动地根据预先给定的标准在至少一个声学信号的时间变化曲线中搜索至少一个图案，并且根据图案的接收借助时间同步来进行至少一个对象的定位。

在此，至少一个图案是至少一个声学信号的开端，或者至少一个图案具有至少一个声学信号的开端。

数据处理装置可以是分布式系统，该系统可以全部设置在对象外，该系统可以部分独立地部分设置在对象中，或者该系统可以完全设置在对象中，使得对象彼此间交换数据。

由此，可能的是，仅基于接收带有图案的声学信号来定位至少一个对象。

尽管该方法可针对静止的对象来应用，但有利的是，至少一个对象构建成移动设备。由此也可以定位运动的或可运动的对象或者设备。

也有利的是，相对于至少一个声源、相对于固定的坐标系或相对于至少一个另外的对象来进行至少一个对象的定位。

有利的是，至少一个图案是至少一个声学信号的开端，即在前的相对安静的阶段之后的声压变化和/或突然的音强变化和/或基于多普勒效应生成的信号。对这些图案共同的是，它们可从更为复杂的声学信号中提取。

此外，有利的是，基于至少一个声学信号的与该声学信号的传播路径无关的特性对至少一个图案进行搜索。此特性的例子例如是随时间变化的信号的过零。基本上，声学信号的频率和波形相对与传播路径无关。在寻找图案中应当发现的是，存在对定位对象可能可用的信号图案。为了确定传播时间差，必须将信号图案根据其起源来分组。对此，使用过零和/或其他特性来分组所找到的开端。已知的是，两个所找到的开端很可能由同样的声学信号引起，这样可以借助于传播时间差向下估计距离。说明如下形式：两个麦克风之间的距离除以传播时间差至少等于传播速度。

在另一有利的扩展方案中，借助数据处理装置对到达至少一个对象的至少一个声学信号进行统计学分析，用以确定对象的最可能的位置和/或至少两个对象的最可能的位置。由此，即使在有噪声的信号的情况下也可以进行位置确定。统计学分析的有利可能性包括对距离测量的分级(Klasseneinteilung)的分析。

在本发明的另一有利的扩展方案中，通过频率分析、借助占主导地位的频率、依据至少一个声学信号(2)的幅度、基于过零的数目、通过至少一个声学信号(2)的波形和/或运行长度编码(Lauflaengencodierung)来识别和/或特征化至少一个图案。这些参数很适合于确定或特征化声学信号内的图案。

有利地，根据至少一个图案抵达的时间数据和由此得到的在至少两个对象的情况下不同的传播时间自动地确定至少两个对象之间的距离。该方法基本上也可以同时应用于多于两个的对象上。

在另一有利的扩展方案中，通过数据处理装置自动地确定多个对象彼此间的相对空间位置和/或多个对象在参考系中的绝对空间位置。因此，可以进行对象之间的定位，但是也可以进行参考系中的定位。这些方法的组合也是可能的，使得形成大的灵活应用。

此外，有利的是，至少一个声学信号的和/或至少一个对象的至少一个的源通过时间同步，尤其是通过无线电信号来耦合。