[发明专利]待测目标物体在空间中的定位方法、空间定位系统

说明书

本发明公开了一种待测目标物体在空间中的定位方法、空间定位系统。定位方法利用电磁波的传播速度远远大于声波的传递速度（在较近（<100米）的空间距离内）的特征，在同步发射电磁波信号和声波信号的前提下，各个接收装置以接收到电磁波信号的时间作为声波信号发射时间，并在接收到声波信号后确定声波信号从待测目标物体到接收装置的传送时间。进而结合测定的声波信号在空间中的传播速度，得到所述待测目标物体与各个接收装置之间的直线距离，从而利用空间几何算法对待测目标物体进行定位。本技术方案算法较为简单，且不受多径或杂波干扰，测距和定位精度也较高。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，特别涉及一种待测目标物体在空间中的定位方法、空间定位系统。

背景技术

对目标进行空间定位是测量技术领域中一个重要方向，具体定位方式有很多种，例如：雷达定位、激光雷达定位、毫米波雷达定位、GPS（Global Positioning System）卫星定位、基站定位、图像识别等。具体定位的算法也有很多种，例如：多点测距定位算法、目标空间相位定位算法等。算法中比较著名的有束波成形、RSS（Received Signal Strength）三边定位、AOA（Angle-of-Arrival）角度定位和TDOA（Time Difference of Arrival ）双曲线定位等算法。随着数据实时处理能力的提升，利用视觉图像目标识别以及多传感器融合的算法也不断涌现。这些定位方式和相应算法对应的应用场景各不相同，但都相对较为复杂，装置成本和计算量相对较高，不适用与一些简单的、小范围的、低成本要求的场景。

超声波因其本身特性经常被用于避障、测距和定位场合，相对系统成本和算法要求较低。但现有超声系统通常采用雷达波反射原理进行工作，对环境干扰的抵抗能力较弱，易受到多径或杂波干扰，测距和定位精度也较低，应用受到极大限制。

发明内容

本发明解决的问题是现有的对目标进行空间定位技术中，雷达定位、GPS卫星定位等存在算法较为复杂、装置成本较高的问题，而超声波定位对环境干扰的抵抗能力较弱，易受到多径或杂波干扰，测距和定位精度也较低。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种待测目标物体在空间中的定位方法，其中所述待测目标物体上设有声波发射器，空间中包括电磁波发射器、计时器、若干个接收装置和信息处理器，该定位方法包括：

所述电磁波发射器和声波发射器分别同步发射电磁波信号和声波信号；

各个接收装置在接收到电磁波信号时启动计时器，并在接收到声波信号时关闭计时器，以确定声波信号从待测目标物体到各个接收装置的传送时间；

测定声波信号在空间中的传播速度；

信息处理器基于声波信号从所述待测目标物体到各个接收装置的传送时间和声波信号在空间中的传播速度，确定所述待测目标物体与各个接收装置之间的直线距离；

信息处理器根据所述待测目标物体与各个接收装置之间的直线距离确定所述待测目标物体在空间中的位置。

可选的，所述电磁波发射器和声波发射器分别同步发射电磁波信号和声波信号是指：所述电磁波发射器和声波发射器分别同时发射电磁波信号和声波信号；或者，所述电磁波发射器发射电磁波信号与声波发射器发射声波信号的时间具有相对时延。

本发明实施例还提供了一种待测目标物体在空间中的定位方法，该定位方法包括：在所述待测目标物体运动过程中，在预设周期内重复执行上述实施例的待测目标物体在空间中的定位方法的步骤，以对所述待测目标物体进行动态定位。

可选的，所述待测目标物体的不同部位上设有多个声波发射器；在所述待测目标物体运动过程中，基于预设周期内获得的多个声波发射器的位置信息构建出所述待测目标物体的运动姿态。