[发明专利]使用超声的定位系统

说明书

技术领域

本发明涉及使用超声来确定移动单元的位置的系统和方法。

背景技术

有许多场合希望能确定区域内可移动对象(如人或一台仪器)的位置，如医院病房。

已知提供具有静态基站(例如附接至天花板或墙壁)的网络，并且将标签或类似装置附接至可移动对象，其中这些标签通过超声信号与这些基站中的一个或多个基站通信，以便允许确定带标签的对象的位置。例如，这种系统可以用于确定该对象位于哪个房间内。超声非常适合于此用途，因为人无法察觉。其还比无线电波慢得多地穿过空气，并且衰减得更快，尤其在诸如墙壁、天花板和地板之类的结构建筑构件存在时。这可以便于使用飞行时间信息或接收的信号强度进行邻近度检测。

US 7864633描述一种用于确定移动声音发射器单元的位置的系统。可以附接至待监视的对象的该发射器单元，发射经频移键控(FSK)编码的声音信号。在建筑物的房间内可以安装检测器单元。可以通过比较在两个这样的检测器单元处接收的信号的信号强度，以确定这两个检测器单元中哪个检测器单元离该发射器单元更近，来确定该发射器单元的位置。在噪声环境中，可以使用啁啾(chirp)FSK来代替传统的FSK。

然而，这种方法具有一些局限。具体地，随着系统中移动发射器单元的数量增加，每个发射器单元的平均位置更新速率(即，每分钟的位置估计次数)通常将下降，这是因为在每个单元能够开始发射之前，其必须等待沉寂更长时间。此外，单元之间的干扰仍是可能的，例如如果两个单元基本上同时开始发射。为了应对噪声，利用数字信号处理(DSP)电路来处理所接收的啁啾FSK信号，这样的电路一般是昂贵的且耗电的。

本发明尝试提供一种替代方法。

发明内容

根据第一方面，本发明提供一种用于确定移动设备的位置的系统，所述系统包括：发射器设备，被布置为发射编码二进制标识符的超声信号，其中该编码使得该标识符中的每个比特位置与该信号中相应的频率对以及相应的第一时间位置和第二时间位置关联，该标识符中的比特位置的值确定所述频率对中的哪个频率在该信号中相应的第一时间位置处发射，并且所述频率对中的另一个频率在该信号中相应的第二时间位置处发射；接收器设备，被布置为接收所述超声信号，其中所述发射器设备和所述接收器设备中的一个是移动设备；解码装置，被配置为以(a)所接收的信号中的、与所述比特位置关联的第一频率和第一时间位置，(b)关联的第一频率和第二时间位置，(c)关联的第二频率和第一时间位置，以及(d)关联的第二频率第二时间位置，通过利用与所接收的信号的强度有关的信息，确定该标识符中的每个比特位置的值，来从所接收的信号中解码所述二进制标识符；以及处理装置，被配置为利用所解码的二进制标识符来确定与所述移动设备的位置有关的信息。

根据另一方面，本发明提供一种利用超声信号来确定移动设备的位置的方法，所述方法包括：从发射器设备发射编码二进制标识符的超声信号，其中该编码使得该标识符中的每个比特位置与该信号中相应的频率对以及相应的第一时间位置和第二时间位置关联，该标识符中的比特位置的值确定所述频率对中的哪个频率在该信号中相应的第一时间位置处发射，并且所述频率对中的另一个频率在该信号中相应的第二时间位置处发射；在接收器设备处接收所述超声信号，其中所述发射器设备和所述接收器设备中的一个是移动设备；以及以(a)所接收的信号中的、与所述比特位置关联的第一频率和第一时间位置，(b)关联的第一频率和第二时间位置，(c)关联的第二频率和第一时间位置，以及(d)关联的第二频率和第二时间位置，通过利用与所接收的信号的强度有关的信息，确定该标识符中的每个比特位置的值，来从所接收的信号中解码所述二进制标识符；以及利用所解码的二进制标识符来确定与所述移动设备的位置有关的信息。

根据又一方面，本发明提供一种发射器设备，所述发射器设备被布置为发射编码二进制标识符的超声信号，其中该编码使得该标识符中的每个比特位置与该信号中相应的频率对以及相应的第一时间位置和第二时间位置关联，该标识符中的比特位置的值确定所述频率对中的哪个频率在该信号中相应的第一时间位置处发射，并且所述频率对的另一个频率在该信号中相应的第二时间位置处发射。