CN104520729B - 使用超声的定位系统 - Google Patents

Abstract

发射器设备(4、6)发射编码二进制标识符的超声信号。该标识符中的每个比特位置与一频率对以及该信号中的第一时间位置和第二时间位置关联。比特值确定该频率对中的哪个频率在第一时间位置处发射，另一个频率在第二时间位置处发射。接收器设备(10)接收该信号。以(a)与特定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，基于所接收的信号强度，对该标识符的每个比特位置进行解码。所解码的标识符用于确定与移动设备的位置有关的信息。

Description

使用超声的定位系统

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。

根据更进一步的方面，本发明提供一种接收器设备，所述接收器设备被布置为：接收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；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。

因此，本领域技术人员将看到，根据本发明，该发射器设备在超声信号中发射两次二进制标识符，在两个不同的发射时间以及以两个不同的频率发射标识符的每个比特。如果与特定比特位置关联的频率对中的一个与任何具体频率干扰相干扰，那么该接收器设备仍然可能解码正确的值，因为该值是以这两个频率中的另一频率单独地(冗余地)传递的，另一频率可能未经历相同的干扰。短期存在的宽频干扰的损害效应也可能消失，因为比特值是在两个不同的时间分离地发射的，因此如果短期存在的干扰在两个时间位置之一干扰该信号，那么仍然可能在另一时间位置从该信号中正确地解码该比特。

已经发现，该时间冗余和频率冗余提供有助于接收器设备可靠地解码二进制标识符的特别健壮的系统，甚至在存在来自其它超声发射器的显著干扰或者来自由环境中反射性表面引起的该信号本身的相消干扰的情况下。该系统还可以在接收器设备中的麦克风具有非均匀的频率响应时提供健壮性。

在优选的实施例中，所述发射器设备是静态发射器站，并且移动设备是移动接收器单元。申请人还认识到，在许多情境中，如在医院，场所中可移动对象(人、仪器等)的数量可能经常大于为提供该场所的覆盖所需的静态站的数量。通过从一个或多个静态站而不是从移动单元进行发射，移动单元的数量可以无限地增加，而不需要更多复杂的发射信号且不影响系统的精度。

该二进制标识符可以与发射器设备关联(但不一定是唯一地)。发射器设备优选地每隔一段时间(例如，周期性地)发射超声信号，每个超声信号编码所述二进制标识符。这允许系统每隔一段时间确定移动单元的一系列位置估计。该信号可以包括其它成分，如编码附加信息的信号部分，并且这些其它成分可以对每个信号来说是变化的。

与二进制标识符中的每个比特位置关联的这些频率对可以对这些比特位置中的一些或全部来说是相同的(即，二进制频移键控)，但是优选地，每个频率对对于该标识符中的特定比特位置是唯一的。此外，所有频率对中的每个单独的频率优选地对于特定比特位置是唯一的。以此方式，不需要在二进制标识符的编码内多次发射频率。这减少了来自发射器的信号的回声或者另一发射器的信号或其回声通过增加频率再用之间的间隔影响所接收的信号的机会。

该编码优选地使得包含所有所述频率的有序集中的相邻频率从不在该信号中的相邻时间位置发射。这可以通过减少来自在一个时间位置发射的频率的回声对该信号中的下一时间位置处的类似频率的接收形成干扰的机会，帮助准确地进行解码。

每一对中的两个频率优选地相隔至少大约3kHz，以便允许接收器单元准确地区分它们。

发射器设备优选地通过在包含这些时间位置之一的时间窗(例如以该时间位置为中心)内发射频率(即，使所述发射器站中的超声换能器以该频率振动)，来在该时间位置处发射频率。在二进制标识符的编码中使用的每个时间位置可以具有用于对频率被发射的持续时间进行限定的关联时间窗；这些窗可以全部具有基本相同的长度，例如大约10毫秒长。该关联的时间窗可以在该信号中首尾相接地布置，而没有任何显著的中间间隔，从而提供在时间上紧凑的编码。

每一对中的第一时间位置和第二时间位置优选地相隔大于与每个位置关联的相应时间窗的长度，使得关于每个比特位置的两个频率的发射在时间上不重叠。该相隔优选地具有最小长度，如至少大约10毫秒，例如大约40毫秒，使得在第一时间窗内发射的能量可以在第二时间窗内的发射开始之前在环境中衰减。以此方式，可以减少或消除来自第一时间位置的回声在第二时间位置处产生干扰的可能性。

在优选的一组实施例中，该编码使得在所发射的信号中，所有第一时间位置领先于所有第二时间位置。对于至少一些实施例来说，这可以被视为等价于：对于整个二进制标识符的每个比特，利用不同的二进制频移键控(BFSK)编码，来发射整个二进制标识符，然后对于每个比特使用相同的相应BFSK编码来发射该标识符的比特式(bit-wise)互补(1的互补)。

每一时间位置对优选地对于该二进制标识符内的特定比特位置是唯一的。此外，来自全部时间位置对的每个单独的时间位置优选地对于特定比特位置是唯一的。以此方式，在发射该二进制标识符时，该发射器设备仅需要发射一个频率，从而简化该发射器设备的设计。

所述发射器设备可以包括编码器或编码装置以及超声发射装置或单元，其中所述编码器或编码装置被布置为接收二进制标识符作为输入，以及控制所述超声发射装置或单元发射根据上述编码编码所述二进制标识符的超声信号。可替代地，该编码可以在所述发射器设备外部执行，并且所述发射器设备可以存储或接收控制信号，该控制信号用于控制超声发射装置或单元发射根据上述编码编码二进制标识符的超声信号。

在所述发射器设备是静态发射器站并且所述接收器设备是移动接收器单元的实施例中，所述接收器单元对所述二进制标识符的接收可以用于确定所述发射器站与所述接收器单元之间的邻近度。这可以接着被用于，利用对所述静态发射器站的位置的了解，估计所述移动接收器单元的位置。例如，如果建筑物的结构使得超声信号会在房间外面显著地衰减，则可以确定接收器单元与静态发射器站位于相同的房间内。

申请人已经确定，该编码方法特别适合于包括多个这样的静态发射器站的系统，这样的静态发射器站被布置为基本上同时发射编码相应的二进制标识符(其对每个发射器站来说可以是也可以不是唯一的)的超声信号，所有发射器站使用相同的编码方案。优选地，这些发射器站以彼此相同的发射功率发射它们各自的信号。从可以位于彼此可听见的范围内的不同发射器站故意地同时发射不同的标识符的想法可能是违反直觉的；然而，申请人已经认识到，发射器站之间的时分复用的原始方法(以避免重叠发射)无益地限制了发射器站的数量和/或该系统的定位更新率。申请人还已经认识到，体现本发明的移动单元的能耗可能低于在使用时分复用方法时的能耗，因为不需要在不同时间解码来自多个发射器站的信号，而是可以同时处理来自多个发射器的信号。

通过确定与标识符的每个比特位置的编码关联的接收信号强度，解码装置通常可以确定与移动接收器单元最近的发射器站的二进制标识符，甚至在存在来自其它发射器站的、对不同标识符编码的信号的情况下(假设没有障碍物阻挡发射器站与接收器单元之间的直接收听路径)。这可以用于根据对所有发射器站的位置的了解，确定移动接收器单元在建筑物内的大概位置。

优选地，使这些发射器站同步，使得它们均在彼此基本相同的时间发射编码特定比特位置(例如，与它们各自的标识符的第一比特关联的第一时间位置)的该信号的一部分。如果这些标识符全部具有相同的长度(例如，全部是5个比特长)，那么发射器站优选地针对这些标识符中的每个比特位置，被配置为基本同时地发射在该比特位置编码标识符的值的信号部分。

本发明实施例的引人注意的特征是，不需要接收器单元和解码装置的改变，无论该系统仅具有一个发射器站还是多个发射器站。通过为附加的发射器站分配适当的二进制标识符并使其与现有的发射器站同步，就可以简单地添加该附加的发射器站。可以利用位置确定处理装置记录其位置和标识符，其可以开始用于确定移动接收器单元的位置。

申请人已经发现，通过针对标识符的每个比特在两个频率和两个时间位置处探询接收信号强度，就可以特别准确地区分多个同步的发射器站。特别地，当两个发射器站发射区别仅在于一个比特的二进制标识符时，这两个发射器站将发射与该区别比特位置关联的这两个频率，但是在彼此不同的时间发射。这使得能够比较在第一频率和第二频率处从这两个发射器接收的信号强度。如果这两个频率之一受噪声影响，如相消干扰，那么仍然可以识别这两个发射器站中更近的那个，因为由另一个发射器站传递的信息未干扰该频率。

申请人已经发现，这样的布置允许缓解相消干扰的影响，因为这样的干扰将对一个频率比对另一个频率影响得更多。因此，该系统可以允许接收器单元的健壮位置确定，甚至在其位于在用于编码特定频率位置的两个频率之一处存在显著相消干扰的场所时；因为来自墙壁和底板/天花板的干扰反射，这通常在接收器单元更靠近房间角落时发生。在基于接收信号强度的原始方法中，相消干扰可能导致问题，因为在干扰后的信号强度可能比原始信号的强度低许多倍，这可能导致错误的信号解码。相比之下，相长干扰通常不太导致问题，因为其对信号强度具有相对较低的影响(例如，低于使强度加倍)。

由这些发射器站中的一个或多个发射的信号优选地包括同步前导码。这可以是具有预定持续时间的预定音调。可以将解码装置配置为使用所接收的信号中的前导码来同步随后对所接收的信号的处理。例如，该解码装置可以使用前导码来确定与特定比特位置关联的第一时间位置和第二时间位置，或者确定包含这些时间位置的各个时间窗的开始。该解码装置可以在预定开始时间之后(例如，一旦在处理前一个接收的信号之后过去预定的时间间隔)，使用首先接收到的超过阈值信号电平的这种前导码，同步所接收的信号的处理。

以此方式，该解码装置可能同步至来自多个已同步的发射器站中最接近(按照飞行时间)该接收器单元的那个发射器站的信号，因为来自其它发射器站的信号(因为这些信号传播更长的距离)通常将比最接近的发射器站的信号晚到达接收器单元。这可以提高解码装置正确地解码与移动接收器单元最近的发射器站的标识符的可能性。

例如，当发射器站在10毫秒的时间窗内发射特定频率时，这对应于3.4米的距离。因此，当从接收器单元至多个发射器站的距离的差别小于3.4米时，在接收器单元处，同步的发射将在时间上重叠。如果从接收器单元至次最近发射器站的距离比从接收器单元至最近发射器站的距离大3.4米以上，则将根本没有重叠。接收器单元优选地针对每个时间位置在相对窄的接收窗内(例如具有大约3毫秒的持续时间)采样所接收的信号，以便利用该基于计时的辨别。当发射器站距离之间的差异小于3.4米时，由于不同的信号强度，仍可能进行辨别。

已经发现，信号强度辨别和固有的飞行时间辨别的该组合提供特别有效的定位系统。

对于标识符中的每个比特，解码装置优选地确定关于第一频率和第一时间位置的幅度值，以及确定关于第一频率和第二时间位置的幅度值。优选地，还确定关于第二频率和第一时间位置的幅度值，以及关于第二频率和第二时间位置的幅度值。

这些幅度值可以代表在固定接收窗内(例如具有大约3毫秒的宽度)在特定频率周围由接收器单元接收到的超声能量。该接收窗可以与同步前导码偏离与特定时间位置对应的量。可以针对给定时间位置同时地采样这两个频率，或者可以顺序地采样这两个频率(例如，第一3毫秒的接收窗被调谐至第一频率，之后第二3毫秒的接收窗被调谐至第二频率)。如果接收器单元仅具有单个模拟调谐器，那么顺序方法可能是适合的。对于具有以下宽度的包含该特定频率的频率窗可以确定所接收的能量，该宽度会适应由移动单元相对于发射器站的移动导致的多普勒频移的程度。在一些实施例中，可以将该频率窗的大小调整为包含与朝向发射器站和离开发射器站的高达10米/秒的移动关联的多普勒频移的量。

解码装置优选地针对每个比特位置n，计算关于第一频率和第一时间位置的幅度值A_n(f1,t1)与关于第一频率和第二时间位置的幅度值A_n(f1,t2)之间的差：A_n(f1,t1)-A_n(f1,t2)。如果仅一个发射器站位于移动接收器单元可听见的范围内，那么可以预期幅度将在这些时间位置之一处高，在另一时间位置处低或是零。然而，如果多个发射器站位于可听见的范围内并且正在发射在特定比特位置处的值不同的二进制标识符，那么可以预期差异值将较小。

解码装置可以通过将上述差除以关于第一时间位置的幅度值和关于第二时间位置的幅度值之和，来进一步计算特定比特位置n的关于第一频率的差异比：

R_n(f1)＝[A_n(f1,t1)-A_n(f1,t2)]/[A_n(f1,t1)+A_n(f1,t2)]。

解码装置还可以类似地计算该特定比特位置n的关于第二频率的差异比：

R_n(f2)＝[A_n(f2,t1)-A_n(f2,t2)]/[A_n(f2,t1)+A_n(f2,t2)]。

如果没有来自其它发射器站或其它源的干扰，那么可以预期关于第一频率的差异比和关于第二频率的差异比将加起来等于零：R_n(f1)+R_n(f2)＝0。

在一些实施例中，解码装置可以根据关于第一频率的差异比是否大于关于第二频率的差异比，来确定所解码的标识符中比特位置n的二进制值。

然而，在更优选的一组实施例中，解码装置根据关于第一频率和第一时间位置的幅度值加上关于第二频率和第二时间位置的幅度值是否大于关于第二频率和第一时间位置的幅度值加上关于第一频率和第二时间位置的幅度值，即是否有A_n(f1,t1)+A_n(f2,t2)>A_n(f2,t1)+A_n(f1,t2)，来确定所解码的标识符中比特位置n的二进制值。

在优选的另一组实施例中，解码装置根据在多个发射间隔上确定的A_n(f1,t1)、A_n(f2,t2)、A_n(f2,t1)、A_n(f1,t2)的函数的滑动平均的符号，来确定所解码的标识符中比特位置n的二进制值。该函数可以是：[A_n(f1,t1)+A_n(f2,t2)-A_n(f2,t1)-A_n(f1,t2)]/[A_n(f1,t1)+A_n(f2,t2)+A_n(f2,t1)+A_n(f1,t2)]。可以使用低通滤波器(如阿尔法-贝塔滤波器)确定比特式滑动平均。

已经发现后面的这些方法提供更可靠的解码。

解码装置还可以确定所接收的信号中二进制标识符的每个比特的可靠性测量。在一些优选的实施例中，该可靠性测量是关于第一频率的差异比和关于第二频率的差异比之和的函数，例如此和的一半的绝对值。比特的可靠性测量可以被确定为多个发射间隔上的滑动平均(例如，使用阿尔法-贝塔滤波器)。解码装置或位置确定处理装置可以在使用被解码的二进制标识符来确定与移动接收器单元的位置有关的信息时，使用标识符中所有比特的可靠性测量。通过对每个比特的可靠性测量的绝对值求和，可以确定被解码的标识符的可靠性测量。然而，还可以使用其它可靠性测量。

在一些实施例中，在所解码的标识符值被用于确定移动单元的位置估计之前，所解码的标识符的可靠性测量必须超过可靠性阈值。如果不满足该阈值，则解码装置或处理装置可以假设移动接收器单元的位置未改变，或者可以将该位置视为未知的或未确定的。

在一些实施例中，当所解码的标识符值与之前解码的值不同时，在所解码的标识符值被用于确定移动单元的位置更新时，每个所解码的比特的可靠性测量或单独进行的每个比特的可靠性测量的函数必须超过惯性阈值。该惯性阈值可以提供比上述可靠性阈值更大的障碍。以此方式，在确定移动接收器的位置变化之前，需要更高的置信水平。这种方法在不能可靠地确定移动接收器单元的位置的情况下，通过防止移动接收器单元的估计位置的虚假变化，可以向该系统提供有益的稳定性。其还可以帮助降低移动接收器单元的功耗，如下面更详细地说明的。

将比特位置n的接收信号强度(RSS_n)限定为关于第一频率和第一时间位置的幅度值和关于第二频率和第二时间位置的幅度值之和A_n(f1,t1)+A_n(f2,t2)以及关于第二频率和第一时间位置的幅度值和关于第一频率和第二时间位置的幅度值之和A_n(f2,t1)+A_n(f1,t2)中较大的那个。

于是，在一些实施例中，当标识符的所有比特中的最小的比特位置接收信号强度小于标识符的所有比特中的平均的比特位置接收信号强度的预定比例时，所解码的二进制标识符不被用于更新移动接收器单元的位置。这保证准确地接收了每个比特。

在一些实施例中，当标识符的所有比特中的比特位置接收信号强度之和小于预定最小限度时，所解码的二进制标识符不被用于更新移动接收器单元的位置。

在一些实施例中，不是在彼此相同的时间发射每个比特位置的编码，而是两个发射器站可以被配置为在彼此相同的时间发射编码至少一个比特位置值的信号部分，并且被配置为在彼此不同的时间发射编码至少一个其它比特位置值的信号部分。这在两个发射器站共享共同的某些物理组件(如数模转换器)的情况中可能是有益的：它们可以同时发射它们各自的标识符具有相同比特位置值的那些比特位置，并且在不同时间发射它们各自的标识符具有不同值的那些比特位置。

以此方式，两个发射器站可以避免它们之间需要同时发射一个以上的频率，这可以允许这一对发射器站具有更简单的设计。这一对发射器站可以位于彼此靠近的位置。它们可以共享共同的外壳。然而，这两个发射器站可以具有各自的分离超声换能器。

解码装置可以位于接收器单元内，或者可以远离接收器单元，或者可以在接收器单元和另一位置之间分摊。如果解码装置远离接收器单元，则接收器单元可以被配置为将与所接收的信号相关的信息发射给解码装置，例如通过无线电。然而，在优选的一组实施例中，解码装置位于接收器单元内。该解码装置或解码器可以采取任何适合的形式。其可以包括一个或多个CPU和/或一个或多个DSP和/或专用逻辑。其可以包括模拟电路。其可以执行包括指令的软件，这些指令使该解码装置执行本文描述的行为。这种软件以及承载这种软件的有形介质或无形介质形成本发明的另一方面。

被配置为使用所解码的二进制标识符来确定与移动接收器单元的位置相关的信息的处理装置或处理器可以位于接收器单元自身内，但是优选地位于一个或多个远程服务器内。处理装置可以包括一个或多个CPU和/或一个或多个DSP和/或专用逻辑。其可以包括模拟电路。其可以执行包括指令的软件，这些指令使该处理装置执行本文描述的行为。这种软件以及承载这种软件的有形介质或无形介质形成本发明的另一方面。与移动接收器单元的位置相关的信息可以包括二维场所(例如建筑物的底板面上)的估计或者接收器单元所处于的三维空间的估计。其可以包括关于接收器单元的一组坐标。该系统可以包括用于向人输出该位置信息的输出装置，如图形显示设备。其可以向另一组件或另一系统(如，如果接收器单元进入或离开预定空间就触发报警的报警系统)输出该位置信息。其可以仅将位置信息存储在存储器中，供之后使用。

所述移动接收器单元可以包括无线电发射器。其可以被配置为通过无线电发射所解码的二进制标识符。这可以由无线电接收器(如802.11接入点或802.15.4接收器)接收。无线电接收器可以例如通过以太网连接，可通信地与位置确定处理装置连接。

优选地，所述移动接收器单元被配置为：只要满足关于解码的可靠性标准，就确定所解码的二进制标识符何时与之前解码的标识符不同，并且当其确定这种不同时向外部接收器(例如，通过无线电、超声或任何其它方式)发射该标识符。已经描述了一些这样的可靠性测量。以此方式，当超声干扰高时或者当移动设备位于发射不同标识符的两个或更多个发射器站之间的中途时，避免了频繁的无线电发射。移动接收器单元优选地还以降低的频率发射标识符，或者当其值对每个发射时间间隔来说不变时，根本不发射标识符。

由发射器站发射的二进制标识符可以是区域标识符。发射器站还可以发射场所标识符(例如在相同的信号内)，可选地使用与区域标识符相同的编码协议发射场所标识符。场所标识符可以具有与区域标识符相同的长度(例如，5个比特)，这可以简化实现。在实现时，建筑物或地点可以被分成多个场所，每个场所被分成多个区域。解码装置可以被配置为首先解码区域标识符，并且确定该区域标识符是否已从之前解码的区域标识符(例如，根据之前的发射)发生变化。其可以被配置为仅在区域标识符发生变化时对场所标识符进行解码。这可以节省功率。

如之前介绍的，本发明的优选实施例包括静态发射器站和移动接收器单元。

因此，根据再一方面，本发明提供一种利用超声信号确定移动接收器单元的位置的系统，所述系统包括：静态发射器站，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的相应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；移动接收器单元，被布置为接收超声信号；解码装置，被配置为以(a)所接收的信号中与每个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强度有关的信息，确定该标识符中该比特位置的值，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接收器单元的位置相关的信息。

根据另一方面，本发明提供一种利用超声信号来确定移动接收器单元的位置的方法，所述方法包括：从静态发射器站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；在移动接收器单元处接收所述超声信号；以及以(a)所接收的信号中与每个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，确定该标识符中的该比特位置的值，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接收器单元的位置相关的信息。

然而，将理解，这些原理中的许多可以应用于发射器单元可以是移动的且接收器站可以是静态的系统。

因此，在包含早前方面的一些实施例中，发射器设备是移动发射器单元。接收器设备于是可以是静态接收器站。处理装置可以识别位于静态接收器站可听见的范围内的发射器单元，从而根据对静态接收器站的位置的了解，确定该发射器单元的位置的估计。

该系统可以包括多个这样的移动发射器单元。其可以包括多个这样的静态接收器单元。尽管移动发射器单元可以基本同时发射它们的信号，如上面已经关于静态发射器站描述的，但是在本发明的实施例中，移动发射器单元在不同时间发射它们的信号可能是有益的。这可以通过向各个移动发射器单元分配不同的时隙来实现。处理装置于是能够使用在一个或多个静态接收器站处接收的关于每个移动发射器单元的信号强度和/或使用到达时间信息，来确定与每个移动发射器单元的位置相关的信息。这在移动发射器单元同时进行发射，仅解码与特定接收器站最近的发射器单元的二进制标识符的情况下也许是不可能的。

超声信号是具有比正常人的听力范围高的频率的声音信号，这通常意味着具有高于20kHz的频率(例如，在30kHz和100kHz之间)的信号。

将理解，本文关于本发明的一个实施例或方面描述的任何特征在适合时可以同样地用于任何其它实施例或方面。

附图说明

现在将参考附图仅通过示例描述本发明的特定优选实施例，其中：

图1是体现本发明的定位系统的透视图；

图2是静态发射器站和移动接收器单元的形象图；

图3是示出由发射器站发射的信号的结构的表；以及

图4是由接收器单元接收的超声样本的图表，该图表示出不同波长和时间处的幅度。

具体实施方式

图1示出房间2。第一静态发射器站4和第二静态发射器站6被固定至房间2的相邻墙壁。该房间中的人8携带着移动接收器单元10。网络线缆12将这两个发射器站4、6连接至远程服务器14。在房间2的其它位置处和该建筑物的其它房间中可具有其它类似的发射器站(未示出)，这些发射器站全部通过网络线缆与远程服务器14连接。

在其它实施例中，网络线缆可能是不必要的，发射器站中的一些或全部可以通过无线介质(如无线电)与远程服务器通信。

图2示出第一发射器站4，第一发射器站4具有超声发声器20以及用于使超声发声器20发射超声信号的处理逻辑22。其可以经由网络线缆12(例如，以太网供电)或者从内部电池(未示出)接收电力。第二发射器站6具有类似构造。图2还示出移动接收器单元10，移动接收器单元10具有麦克风24和能够从发射器站4接收超声信号的关联电路，以及用于采样并处理所接收的信号的处理逻辑26。其包含电池(未示出)。

在使用时，服务器14使每个发射器站4、6同时发射对相应的标识符编码的超声信号。在该示例中，这两个发射器站4、6具有不同的标识符，但是情况不需要总是这样。服务器14还可以可选地指令发射器站4、6中的一个或两个将更多信息编码在该信号中，如用于使移动接收器单元10向服务器14通知该移动单元的位置或者其电池中剩余电量(例如，使用该移动单元上独立的无线电发射器)的指令。

二进制标识符以及这样可选的更多信息的编码是在特定时间利用基于特定超声频率(音调)的发射的方案来实现的，如下面更详细地描述的。

移动接收器单元10从这两个发射器站4、6接收同步信号，因为这两个发射器站都在接收器单元10听得到的范围内。在其它房间中可能有其它发射器站(未示出)，这些发射器站的信号被衰减太多以致接收器单元10无法接收。该编码使得其允许移动接收器单元10确定在最强的发射器站信号中编码的标识符，这通常是最接近该接收器单元10的发射器站。接收器单元10将该标识符传递给服务器14，例如通过使用接收器单元10上的无线电发射器(未示出)或通过超声发射。因此，服务器14可以监视接收器单元10的位置。依据该系统中发射器站的布局，通常能够估计移动单元所在的房间并且可能估计移动单元10在房间的哪个部分，例如房间的第一部分或房间的第二部分。

每个超声信号还可以包括信号部分，该信号部分旨在用于发射器站4、6与接收器单元10之间的距离的准确飞行时间确定；该飞行时间信息可以用于可选的多边定位，以使用众所周知的多边算法(multilateration algorithm)更准确地估计移动接收器单元10在房间2内的位置。这些信号部分可以利用与对该二进制标识符所用的编码不同的编码，如允许在存在回声及其它干扰时进行健壮到达时间测量的直接序列扩频签名。

使来自这两个发射器站4、6的发射同步，以便同时开始。该同步可以使用每个发射器站4、6中的网络同步时钟以及预定发射调度来实现。

图3示出由发射器站4、6中的每个发射器站发射的超声信号发射的一般结构。

该信号起始于初始触发音调，以提醒接收器单元10注意该信号。这包括具有10毫秒持续时间的频率对(音调)之一A。这之后是同步音调，接收器单元10使用该同步音调来同步其对该信号的解码。同步音调是不同的频率对之一B。由于接收器单元10与发射器站4、6之间的不同飞行时间，接收器单元10可以在稍微不同的时间从不同的发射器站4、6接收同步音调，接收器单元10同步至具有最低信号强度的最先接收的同步音调。

这些音调之后是开关键控延续比特，该比特表示在已经发射该区域和场所的标识符之后，该信号是否包含任何可选的数据内容。该延续比特被编码在频率对之一C上。如果该延续比特是正的，那么接收器单元10将尝试解码该延续数据内容。

在30毫秒之后，发射5个比特的区域标识符(ZID)，之后紧跟5个比特的场所标识符(AID)。区域标识符的第一个比特确定在该信号内的30毫秒时频率对D中的哪个被发射持续10毫秒的持续时间。在该信号内的80毫秒时该对频率D中的另一频率被发射再次持续10毫秒。因此，如图所示，利用各个对的不同频率，两次有效地发射了两个标识符中的每个比特，在该信号中的第一位置以及然后50毫秒之后再次。

可编码给移动接收器单元的命令的可选的延续数据(CON)，例如在该信号中的230毫秒开始并且以与标识符相同方式被编码，其中每个比特在该信号中的两个不同时间位置经频率编码，一次作为正比特，一次作为负的互补的比特(或等效地，作为相同的、但是在这两个时间位置处用相反的频率编码的比特)。

图4图解性地图示由移动接收单元10获得的超声样本。

水平轴代表时间，这里被示出为样本编号。依次每10毫秒获得两个3毫秒的样本，其中在每一对之间存在4毫秒的间断。即，样本7比样本9领先10毫秒，样本窗8的末端和样本窗9的开端之间的虚线代表不获得样本的4个毫秒的间隔。

竖轴代表所采样的超声周期，这里被示出为在一个周期内2MHz时钟循环的数量。换句话说，获得该样本时的超声频率是2MHz除以轴标号。

每个框代表由竖轴给出的频率处或该频率附近的一个超声样本。在该框内示出该3毫秒样本窗内的信号幅度。这可以以任何适合的方式(例如，峰-峰、RMS等)来测量。在每个样本窗处，可以将接收器单元10调整为仅收听相关频率附近的信号。可以使用模拟电路或数字地(例如，通过傅里叶变换)确定信号幅度。

在其它实施例中，在10毫秒窗内可以同时采样两个频率。可以同时地对它们采样3毫秒或更长的时间。

图4中的前十个样本(编号7至16)与区域ID的“正”音调相关。下十个样本(编号17至26)与该区域ID的“负”的或互补编码的音调相关。

该区域ID的第二发射的比特(ZID2)在样本10处显示99的幅度(在2/47MHz的频率下)以及在样本19处显示222的幅度(在2/52MHz的频率下)。这与样本9处4的幅度(2/52MHz)以及样本20处9的幅度(2/47MHz)形成对照。从这些值中可以合理地推知：发射器站4、6中与接收器单元10更近的那个在该信号内的40毫秒处以2/45MHz以及在该信号内的90毫秒处以2/52MHz发射其ZID2比特。这允许使用该比特值与对E中的频率进行的选择之间预定的映射，解码ZID2比特的值。

将观察到，这些样本中的一些具有更多干扰，干扰可能来自发射器站4、6中更远的那个或者因为来自其它源的相消干扰或噪声。由于两个发射器站4、6都是同步的且使用相同的编码机制，所以它们将发射与在其二进制标识符的值不同的位置处的同一对不同的频率。

下面更详细地说明可以如何自动地解码这些标识符。

由接收器单元10测量的每个比特索引n(mod 5)中的索引k(0,1)测量的幅度是：

差异比可以被计算：

在没有干扰的情况中，可以预计然而，真实情况不总是这样。

当时，移动接收器单元10可以确定其可以可靠地解码区域标识符的区域(即，该区域是包含发射器站的预限定区域)。当小于0.5时，不能可靠地确定移动接收器单元10的位置。

这两个频率比率之间的差可以用于通过计算误差信号(作为算数均值)来获得可靠性的测量：

可以计算每个比特值的幅度：

和

通过对“获胜”比特值中的能量求和，可以计算每个比特的接收信号强度(RSS)值：

这些频率对的比率可以被合并成单个比率信号。

在一些实施例中，这可以通过对这两个比率求平均(算数均值)来完成：

在其它实施例中，使用值之和作为权重(加权均值)，对这两个比率求平均。这可以被写为：

基于该单个比率信号是正的还是负的(当所接收的信号被认为对于准确解码是足够可靠时)，对所接收的信号中的比特的值进行解码。

当随机噪声触发接收器单元10开始在错误的时间进行解码时或者当存在弱信噪比时，可能发生不正确的消息。

下面的算法用于在这样的场合中停止区域ID和/或场所ID的解码。

“比率差和(ratio difference sum)”算法通过计算比率误差值之和并且对其施加最大值(例如，导致每频率比率0.2平均误差的一个)来过滤消息。例如，如果则接收器单元10可以被配置为停止解码。

这里使用的原理是这些消息应当导致具有相反极性的两个比率集：这些比率之间的大差异表示所接收的消息可能没有正确的格式(例如，接收器单元10可能正尝试解码来自不同源的噪声)，尤其是如果这样的差异重复发生。

另一项检查可以由“最小与平均因子(minimum to average factor)”算法来提供。RSS_n对每个n来说应该完全一致，以便排除随机超声噪声(即，具有高信号强度)。该算法通过在二进制标识符各处中具有合理一致的比特信号强度的信号。因此，接收器单元10对所观察的最小值与平均值之间的因子施加最大限制：

Min(RSS_n)＞a·Mean(RSS_n),

其中a具有适合的值，如大约0.1至0.2。如果不满足该条件，则停止解码。

再一项检查可以由“RSS限制”算法提供。施加对总RSS值的最小限制；即，对适合的RSS_min值，Σ_nRSS_n＞RSS_min。如果不满足该条件，则停止解码。

更进一步的检查可以由“最弱比特(weakest bit)”算法提供，这要求min(RSS_n)高于阈值，以便保证其高于接收器单元10中的噪底。当在噪底处时，比率可能变得随机，有时随机的比率可能另外记录为成功的解码。因此，该算法要求

Min(RSS_n)≥A*{丢失的比特值中的能量之和},其中对于每个比特n以及对于适合的A的值(如0.5)，“丢失的比特值”中的能量是

在一些实施例中，使两个比率信号R^arith或R^weighted以及其误差经过低通滤波器，如比特式滑动平均滤波器(例如，阿尔法-贝塔滤波器)。阿尔法的选择代表延迟与准确度之间的折中。当移动接收器单元10处于近视线条件时，RSS水平高，并且几乎不需要求平均来选择正确的区域(例如，阿尔法等于0.75至1)。在RSS频谱的另一端，非常分散的声音可能导致随机区域变化检测。在此情况下，应用小的阿尔法值(例如，0.125至1.25)，以确保区域检测是正确的。在这些情况下，这些比特值中一个或多个比特值的不清楚可能导致对区域标识符的错误解码。

对于误差信号，已经发现，大约0.125的值在静态接收器单元位置下给出完全一致的误差估计。取该误差信号为比率差(正-负)的绝对和。

已经发现，上面描述的滑动平均方法在可靠地解码最接近的发射器站4、6的标识符时是有效的。

基于比率极性，对区域ID和场所ID进行解码。在过滤比率信号R^arith或者R^weighted以及其误差之后，每当发现该区域ID中的全部五个比率信号都超过它们各自的误差信号以及最小阈值(通常大约0.1)(无论哪个更大，即时，确定新的区域ID。

有效的解码还可能经历上面描述的检查中的一些或全部检查。

当并非所有的比率都通过阈值限制时，将相对于上次成功解码的区域ID检查当前正在解码的区域ID(对比率极性分配比特)。如果这些值相等，那么确认该区域ID仍有效(刷新)。

仅在确定区域ID变化之后，才解码场所ID。对场所ID不允许刷新(即，所有比特比率需要大于误差限制)。

可选地，发送延续数据内容帧并通过延续比特做标记。如果接收到延续比特，那么接收器单元10解码延续帧。

发射器站4、6可以以规则的间隔(如每秒)重复发射它们的标识符。

可选地，如果过去了预定的超时时间段(例如，3.5秒)而没有区域ID的任何刷新或更新，那么可以认为移动接收器单元10位于定位系统的覆盖区域之外，直至其下一次被有效地检测到。

上面的计算可以在移动接收器单元10上执行，或者在远程服务器14上执行，或者可以按照任何适合的比率在移动接收器单元10和远程服务器14之间分摊。接收器单元10可以例如按比例将解码的区域标识符和/或场所标识符发射至远程服务器14。

远程服务器14可以通过假设所解码的标识符对应于与接收器单元10最接近的发射器站4、6的标识符，使用发射器站4、6的已知位置来估计移动接收器单元10的位置。该过程可以利用对建筑物的了解，如房间2的墙壁、门等的位置。

使用由发射器站4、6发射的不同超声信号(该超声信号可能更加适合于飞行时间多边处理)，可以可选地进行更精细分辨率的定位(例如，在房间或区域内)。

服务器14可以使移动接收器单元2的位置显示在屏幕上，或者以某一其它方式输出给人类用户。移动接收器单元2的位置可以在机构(如医院)的整体操作的工作流程中，以向人类用户和自动化任务提供掌握位置和环境的服务。

将理解，该系统通常将具有在该场所(如建筑物)各处放置的许多发射器站，以及许多移动接收器单元。

Claims (41)

1.一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，其中该编码使得所述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，所述标识符中的所述比特位置的值确定所述频率对中的哪个频率在所述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所述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)所接收的信号中与每个比特位置关联的第一频率和第一时间位置，(b)与相应比特位置关联的第一频率和第二时间位置，(c)与相应比特位置关联的第二频率和第一时间位置，以及(d)与相应比特位置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所述标识符中相应比特位置的值，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。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述发射器设备是静态发射器站，并且其中所述移动设备是移动接收器单元。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述发射器设备被配置为每隔一段时间发射超声信号，每个超声信号编码所述二进制标识符。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其中每个频率对对于所述标识符内的特定比特位置是唯一的。

5.根据权利要求1或2所述的系统，其中所有频率对中的每个单独的频率对于特定比特位置是唯一的。

6.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述编码使得包含所有所述频率的有序集中的相邻频率从不在所述信号中的相邻时间位置发射。

7.根据权利要求1或2所述的系统，其中每一对中的两个频率相隔至少约3kHz。

8.根据权利要求1或2所述的系统，其中每一对中的所述第一时间位置和所述第二时间位置相隔大于与每个时间位置关联的相应发射窗的长度。

9.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述编码使得在所发射的信号中所有第一时间位置领先于所有第二时间位置。

10.根据权利要求1或2所述的系统，其中每一时间位置对对于所述标识符内的特定比特位置是唯一的。

11.根据权利要求1或2所述的系统，其中所有时间位置对中的每个单独的时间位置对于特定比特位置是唯一的。

12.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述发射器设备包括编码装置和超声发射装置，并且其中所述编码装置被布置为接收二进制标识符作为输入，并且控制所述超声发射装置发射根据前述编码编码所述二进制标识符的超声信号。

13.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述处理装置被配置为利用由所述接收器设备对所述二进制标识符的接收，来确定所述发射器设备与所述接收器设备之间的邻近度，从而基于对另一设备的位置的了解，估计所述移动设备的位置。

14.根据权利要求1或2所述的系统，其中由所述发射器设备发射的信号包括同步前导码，并且其中所述解码装置被配置为在预定开始时间之后，利用首先接收到的超过阈值信号电平的这种前导码，同步所接收的信号的处理。

15.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述解码装置进一步被配置为：

通过计算关于所述第一频率和所述第一时间位置的幅度值与关于所述第一频率和所述第二时间位置的幅度值之间的差，并且通过将所计算的第一频率差除以所述第一频率的幅度值之和，来计算特定比特位置的关于所述第一频率的差异比；

通过计算关于所述第二频率和所述第一时间位置的幅度值与关于所述第二频率和所述第二时间位置的幅度值之间的差，并且通过将所计算的第二频率差除以所述第二频率的幅度值之和，来计算所述比特位置的关于所述第二频率的差异比；以及

根据所述第一频率的差异比是否大于所述第二频率的差异比，确定所解码的标识符中的所述比特位置的二进制值。

16.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述解码装置被配置为：根据关于所述第一频率和所述第一时间位置的幅度值加上关于所述第二频率和所述第二时间位置的幅度值是否大于关于所述第二频率和所述第一时间位置的幅度值加上关于所述第一频率和所述第二时间位置的幅度值，确定所解码的标识符中的比特位置的二进制值。

17.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述解码装置被配置为：根据在多个发射时间间隔内确定的关于所述第一频率和所述第一时间位置的幅度值、关于所述第一频率和所述第二时间位置的幅度值、关于所述第二频率和所述第一时间位置的幅度值以及关于所述第二频率和所述第二时间位置的幅度值的函数的滑动平均的符号，确定所解码的标识符中的比特位置的二进制值。

18.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述解码装置被配置为确定所接收的信号中的所述二进制标识符的每个比特的可靠性测量，并且其中所述处理装置被配置为在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时，使用所述标识符中的所有比特的可靠性测量。

19.根据权利要求18所述的系统，被配置为当所解码的标识符与之前解码的标识符不同时，在所解码的标识符被用于确定所述移动设备的位置更新之前，要求所解码的比特的可靠性测量的函数超过惯性阈值，或者要求每个比特的可靠性测量单独地超过惯性阈值。

20.根据权利要求1或2所述的系统，被配置为当所述标识符的所有比特中最小的比特位置接收信号强度小于所述标识符的所有比特中的平均比特位置接收信号强度的预定比例时，不使用所解码的二进制标识符来更新所述移动设备的位置，其中比特位置的接收信号强度被确定为(i)关于所述第一频率和所述第一时间位置的幅度值与关于所述第二频率和所述第二时间位置的幅度值之和以及(ii)关于所述第二频率和所述第一时间位置的幅度值与关于所述第一频率和所述第二时间位置的幅度值之和中较大的那个。

21.根据权利要求1或2所述的系统，包括多个静态发射器站，其中所述静态发射器站被布置为基本同时发射超声信号，并且其中所述超声信号根据前述编码编码相应的二进制标识符。

22.根据权利要求21所述的系统，其中所述静态发射器站被布置为以彼此相同的发射功率发射它们各自的超声信号。

23.根据权利要求21所述的系统，其中所述静态发射器站被同步，并且其中所述静态发射器站被布置为：针对所述静态发射器站的二进制标识符的每个比特位置，在彼此基本相同的时间发射它们各自的超声信号中对所述静态发射器站的二进制标识符的该比特位置进行编码的一部分。

24.根据权利要求21所述的系统，包括两个静态发射器站，所述两个静态发射器站被配置为：在彼此相同的时间发射对它们的二进制标识符中的至少一个比特位置进行编码的信号部分，它们各自的标识符在所述至少一个比特位置处具有彼此相同的值，并且在彼此不同的时间发射对至少一个其它比特位置进行编码的信号部分，它们各自的标识符关于所述至少一个其它比特位置具有不同值。

25.根据权利要求24所述的系统，其中所述两个静态发射器站共享共同的外壳，但是具有各自的分离的超声换能器。

26.根据权利要求21所述的系统，其中所述静态发射器站被配置为在相同的超声信号内发射区域标识符和场所标识符，并且其中所述解码装置被配置为首先从接收的信号中解码区域标识符，并且确定所述区域标识符是否已从之前解码的区域标识符发生改变，并且仅在所述区域标识符已经改变时从所接收的信号中解码所述场所标识符。

27.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述处理装置位于一个或多个远程服务器中。

28.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述接收器设备被配置为：

确定所解码的二进制标识符是否与之前解码的二进制标识符不同；

确定是否满足关于解码的可靠性准则；以及

当作出这两个确定时，将所解码的二进制标识符发射给外部接收器。

29.根据权利要求1所述的系统，其中所述发射器设备是移动发射器单元，并且所述接收器设备是静态接收器站。

30.根据权利要求29所述的系统，包括多个移动发射器单元，所述多个移动发射器单元被布置为在彼此不同的时间发射信号，其中所述处理装置被配置为利用(i)在一个或多个静态接收器站处接收到的每个移动发射器单元的信号强度和/或(ii)到达时间信息，来确定与所述移动发射器单元中的每一个移动发射器单元的位置有关的信息。

31.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述超声信号另外包括编码的数据内容以及用于表示所述数据内容的存在的延续比特，并且其中所述解码子系统进一步被配置为(i)检测所述超声信号中所述延续比特的存在，和(ii)响应于所述检测，从所述超声信号中解码所述数据内容。

32.一种利用超声信号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，其中该编码使得所述标识符中的每个比特位置与该信号中相应频率对以及相应的第一时间位置和第二时间位置关联，所述标识符中的所述比特位置的值确定所述频率对中的哪个频率在所述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所述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)所接收的信号中与每个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所述标识符中该比特位置的值，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确定与所述移动设备的位置有关的信息。

33.根据权利要求32所述的方法，其中所述发射器设备是静态发射器站，并且其中所述移动设备是移动接收器单元。

34.一种接收器设备，被布置为：

接收编码二进制标识符的超声信号，其中该编码使得所述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，所述标识符中的所述比特位置的值确定所述频率对中的哪个频率在所述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所述信号中相应的第二时间位置处发射；并且

以(a)所接收的信号中与每个比特位置关联的第一频率和第一时间位置，(b)与相应比特位置关联的第一频率和第二时间位置，(c)与相应比特位置关联的第二频率和第一时间位置，以及(d)与相应比特位置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所述标识符中相应比特位置的值，来从所接收的信号中解码所述二进制标识符。

35.根据权利要求34所述的接收器设备，其中所述超声信号包括同步前导码，并且其中所述接收器设备被布置为在预定的开始时间之后，识别首先接收到的超过阈值信号电平的前导码，并且使用首先接收到的前导码同步所接收的信号的解码。

36.根据权利要求34或35所述的接收器设备，进一步被布置为：

通过计算关于所述第一频率和所述第一时间位置的幅度值与关于所述第一频率和所述第二时间位置的幅度值之间的差，并且通过将所计算的第一频率差除以所述第一频率的幅度值之和，来计算特定比特位置的关于所述第一频率的差异比；

通过计算关于所述第二频率和第一时间位置的幅度值与关于所述第二频率和第二时间位置的幅度值之间的差，并且通过将所计算的第二频率差除以所述第二频率的幅度值之和，来计算所述比特位置的关于所述第二频率的差异比；以及

根据所述第一频率的差异比是否大于所述第二频率的差异比，确定所解码的标识符中所述比特位置的二进制值。

37.根据权利要求34或35所述的接收器设备，被配置为：根据关于所述第一频率和所述第一时间位置的幅度值加上关于所述第二频率和所述第二时间位置的幅度值是否大于关于所述第二频率和所述第一时间位置的幅度值加上关于所述第一频率和所述第二时间位置的幅度值，来确定所解码的标识符中的比特位置的二进制值。

38.根据权利要求34或35所述的接收器设备，被布置为：根据在接收的多个信号间确定的关于所述第一频率和所述第一时间位置的幅度值、关于所述第一频率和所述第二时间位置的幅度值、关于所述第二频率和所述第一时间位置的幅度值以及关于所述第二频率和所述第二时间位置的幅度值的函数的滑动平均的符号，确定所解码的标识符中的比特位置的二进制值。

39.根据权利要求34或35所述的接收器设备，被配置为确定所接收的信号中的所述二进制标识符的每个比特的可靠性测量。

40.根据权利要求34或35所述的接收器设备，被配置为：

确定所解码的二进制标识符是否与之前解码的二进制标识符不同；

确定是否满足关于解码的可靠性准则；以及

当作出这两个确定时，将所解码的二进制标识符发射给外部接收器。

41.根据权利要求34或35所述的接收器设备，被配置为：(i)检测所接收的信号中延续比特的存在，和(ii)响应于所述检测，从所接收的信号中解码数据内容。