[发明专利]基于智能终端和超声波通信的异步室内定位方法

权利要求书

1.一种基于智能终端和超声波通信的异步室内定位方法，采用扬声器作为室内信号发射节点发射携带位置信息的超声波信号，并且利用智能终端的麦克风作为接收端，其特征在于，所述的异步室内定位方法包括：

室内信号发射节点进行超声波信号的调制与发射步骤，过程如下：

定位信息初始化，将预先保存的包含位置信息的定位信息文件初始化成可执行二进制文件，所述的位置信息包含发射信号时间戳信息、室内信号发射节点的具体位置信息以及一个室内结构图的网址链接，其中，室内信号发射节点的具体位置信息为扬声器坐标和所在商铺编号，每一个扬声器作为一个位置信息已知的信号发射节点；

超声波信号调制，将初始化后的二进制数据信息对超声波信号进行数字调制，使超声波信号携带数据信息；

超声波信号广播，通过扬声器将调制后的超声波信号进行室内广播；

接收端搜索和解调超声波信号并获取定位信息步骤，过程如下：

超声波信号搜索，唤醒智能终端使其处于工作状态，通过智能终端的麦克风搜索所处位置的超声波信号；

超声波信号解调，智能终端对接收到的超声波信号进行数字解调并获取数据信息，包括发射信号时间戳信息、室内信号发射节点的具体位置信息以及发射节点所处室内的结构图的网址链接；

所述的超声波信号解调中智能终端对接收到的超声波信号进行数字解调并获取数据信息，具体过程如下：

将接收的信号r(t)与已知的正斜率信号s₁(t)和负斜率信号s₂(t)作匹配运算，公式如下：

c_1,2＝∫r(τ)s_1,2(T-τ)dτ

匹配运算后做出判决，若c₁＞c₂，则判断接收到的信号为信号s₁(t)，即符号“1”，若c₁＜c₂，则为信号s₂(t)，即符号“0”；

超声波信号定位，若智能终端搜索到3个或3个以上发射节点的超声波信号，利用解调后的时间戳信息获得每个超声波信号的发射时间，根据接收时间和发射时间的差值计算超声波信号的传输时延，然后采用空间定位运算的方法获得智能终端的准确位置；

所述的超声波信号定位的实现过程如下：

假设其中一个发射节点发射时间为T_s1，接收端接收信号时间T_rx1，则传输时延为：t₁＝T_s1-T_rx1

发射节点到接收端的距离为：

R₁＝c*t₁

其中C为声波传输速率，同样，获得其他发射节点到接收端的距离：

R₂＝c*t₂

R₃＝c*t₃

发射节点的坐标分别为(x₁,y₁,z₁),(x₂,y₂,z₂),(x₃,y₃,z₃)，接收端的坐标为(x,y,z)

通过上面过程输出智能终端与不同发射节点的坐标位置信息。

2.根据权利要求1所述的基于智能终端和超声波通信的异步室内定位方法，其特征在于，在所述的超声波信号定位之后，还包括：

路线规划，在获得位置信息后，智能终端根据需要打开室内结构图网址链接规划得出所处位置到目的地之间路线。

3.根据权利要求1所述的基于智能终端和超声波通信的异步室内定位方法，其特征在于，所述的超声波信号采用线性调频信号，该信号的瞬时频率随时间在一定的带宽内成线性变化，经过数字调制使信号携带信息，线性调频信号通过下面公式产生：

s₁(t)＝cos(2πf₁t+μt²/2+φ₀),

s₂(t)＝cos(2πf₂t-μt²/2+φ₀),0≤t≤T

对于正斜率信号s₁(t)和负斜率信号s₂(t)，其中T是一个符号的持续时间，φ₀指的是任意的初始相位，μ指的是信号的变化速率，即μ＝2πB/T，B＝f₂-f₁，f₁与f₂分别是信号的下限频率和上限频率；用正斜率信号表示符号“1”，负斜率信号表示“0”，经过数字调制器将初始化后的二进制信息映射到线性调频信号，使线性调频信号携带信息。