[发明专利]基于声音的定位

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及定位技术。

背景技术

在室内环境（setting）内准确地确定用户或移动设备的定位提出了各种挑战。例如，全球定位系统（GPS）技术在封闭式建筑内不能良好运作，在那里移动设备与GPS卫星的通信可能受到包围结构的阻碍。此外，可用消费者设备在其通信能力、感测能力（例如移动设备话筒）、其内部时钟的准确性、可用功率等方面是有限的。因此，在不对可用移动设备的硬件进行重要修改的情况下，在封闭式建筑内（或其中GPS定位由于某种原因而不可用）获取与移动用户有关的高度准确的实时位置信息则是困难的。

发明内容

本文中描述并要求保护的实现通过以下操作来解决上述问题：使用接收设备从多个声音信号源捕捉声音信号（例如超声波），选择满足可靠性条件的声音信号用于确定接收设备相对于对应声音信号源的初始定位，使用对所选声音信号的多点定位来确定接收设备的初始定位，以及当个别声音信号的可靠性在接收设备和声音信号源之间存在动态改变的环境干扰、多径和移动的情况下变化时，更新接收设备的当前定位。

提供本发明内容以便以简化形式介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的一些概念。本发明内容并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。

此处还描述和列举了其他实现。

附图说明

图1示出采用基于声音的定位的一示例场景。

图2示出采用基于声音的定位的另一示例场景。

图3示出基于声音的定位的示例数据流程图。

图4示出基于声音的定位的示例操作。

图5示出使用差异到达时间和无差异到达时间的基于声音的定位的示例操作。

图6示出了可用于实现所描述的技术的另一示例性系统。

具体实施方式

诸如智能电话之类的某些现代移动设备包括能够检测超声波信号的话筒，这提供使用消费者级移动设备来执行基于超声波的定位的机会。这些设备可检测的超声波带宽当前较窄（例如，20KHz和22KHz之间）。然而，超声波信号可在这一有限带宽内起作用，同时提供足够信息来允许确定接收设备相对于超声波信号源的定位。

例如，一个实现包括遍布给定区域的声音信号源（例如扬声器）。声音信号源所发出的声音信号由一个或多个接收设备（例如，具有能够准确捕捉超声波声音信号的话筒的移动设备）来接收，一个或多个接收设备使用接收到的声音信号来计算给定区域内的位置。接收设备可使用多点定位从接收到的声音信号确定其初始定位，多点定位是一种基于准确计算从具有已知位置的多个声音信号源所发出的信号的差异到达时间（TDOA）来确定接收设备的定位的过程。以此方式，多点定位可用于确定接收设备相对于多个声音信号源的定位。之后，给定接收设备的初始定位，有可能导出每一声音信号的时间基准，并由此使用无差异到达时间（TOA）测量来继续更新接收设备的定位，尤其在可靠声音信号的数量下降时（例如，由于改变信号源和接收设备之间的障碍和干扰）。

一般而言，多点定位的一个实现涉及从已知位置处的多个声音信号源接收声音信号的接收设备。每一声音信号的到达时间差异可基于已知传输时隙来归一化，并且用于确定接收设备和每一声音信号源之间的距离差异。使用两个声音信号源，接收设备可被定位在双曲面上。使用三个声音信号源，接收设备可被定位在第二双曲面上，其中两个双曲面的交集描绘了接收设备位于的曲线。通过添加第四声音信号源，接收设备可被定位在第三双曲面上，其中这三个双曲面的交集定义了三维空间中的唯一点。

然而，应当理解，声音信号的到达时间测量中的误差可使定位计算的准确性降级（例如，基于接收到的声音信号所计算的双曲面几乎不在空间中的精确点处相交）。因此，可应用附加声音信号源和/或优化技术（例如，最小平方方法或扩展Kalman滤波器）来改进所计算的定位结果的准确性。