CN105094152A - 超声波目标跟踪设备、方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种超声波目标跟踪设备、方法和装置，由于跟踪端通过判断接收的校验码是否有效来控制位置不同的超声接收器获取被跟踪端发送的同一路超声波信号，并根据获取到的超声波信号调整提供给驱动器的驱动信号，从而实现了超声设备的收、发分离，通过同一超声波信号控制驱动器的移动方位，并且减小了跟踪端错误跟踪其它被跟踪端的概率，提高了跟踪准确度，有效地利用了同一路超声波信号。

Description

超声波目标跟踪设备、方法和装置

技术领域

本发明涉及目标跟踪领域，具体涉及一种超声波目标跟踪设备、方法和装置。

背景技术

近年来，智能化的产品越来越多的走近了人们的生活，人们对生活的品质追求也越来越高，具有跟踪功能的装置需求量也越来越大。具有跟踪功能的装置常被运用在机场、码头、大型商场等，跟踪设备可以减轻人们的负担，解放人们的双手，有助于提升生活品质。通常来说，跟踪设备都有两部分组成：1、跟踪方装置。2、被跟踪方装置。每部分的基本组成为控制器、传感器、无线通讯器，如果是跟踪方装置还必须要有执行器。

现有技术中，跟踪设备的传感器大多数采用一体化的超声波传感器，虽然控制简单，但是局限性较大。例如，采用三个HC-SR04一体化超声波传感器虽然能够使控制器判断出被跟踪方相对于跟踪方的距离和位置，但是跟踪目标没有唯一性，换言之，假如A在此跟踪装置内可以被跟踪，那么B在此跟踪装置内也可以被跟踪。

发明内容

为此，为实现超声波跟踪设备中的跟踪端准确地跟踪被跟踪端，本申请提供一种超声波目标跟踪设备、方法和装置，以实现跟踪端跟踪被跟踪端，减少误跟踪的概率。

根据第一方面，一种实施例中提供一种超声波目标跟踪设备，包括跟踪端和被跟踪端，被跟踪端向跟踪端发送跟踪请求信号，跟踪端根据接收到的跟踪请求信号跟踪被跟踪端，其中，跟踪端包括：

校验码接收器，用于接收被跟踪端发送的校验码；至少两个超声接收器，用于分别接收被跟踪端发送的超声波信号；第一控制器，分别与校验码接收器和至少两个超声接收器连接；校验码接收器将接收到的校验码传输给第一控制器；第一控制器在有效的校验码触发下开启至少两个超声接收器并接收至少两个超声接收器接收到的超声波信号；第一控制器根据其接收到的超声波信号调整提供给驱动器用于表征移动方位的驱动信号。

根据第二方面，一种实施例中提供一种超声波目标跟踪方法，用于跟踪端，其中，跟踪方法包括：

接收被跟踪端发送的校验码；判断所述校验码的是否有效，其中，有效的校验码用于表征被跟踪端和跟踪端是匹配的；如果判断为有效的校验码，则通过至少两个位置不同的超声接收器获取被跟踪端发送的同一路超声波信号；根据获取到的超声波信号调整提供给驱动器用于表征移动方位的驱动信号。

根据第三方面，一种实施例中提供一种超声波目标跟踪装置，用于跟踪端，其中，跟踪装置包括：

校验码接收模块，用于接收被跟踪端发送的校验码；校验码判断模块，用于判断所述校验码是否有效，其中，有效的校验码用于表征被跟踪端和跟踪端是匹配的；超声波信号接收模块，用于如果校验码判断模块判断为有效的校验码，则通过至少两个位置不同的超声接收器获取被跟踪端发送的同一路超声波信号；输出模块，用于根据获取到的超声波信号调整提供给驱动器用于表征移动方位的驱动信号。

依据上述实施例的超声波目标跟踪设备、方法和装置，由于跟踪端通过判断接收的校验码是否有效来控制位置不同的超声接收器获取被跟踪端发送的同一路超声波信号，并根据获取到的超声波信号调整提供给驱动器的驱动信号，从而实现了超声设备的收、发分离，通过同一超声波信号控制驱动器的移动方位，并且减小了跟踪端错误跟踪其它被跟踪端的概率，提高了跟踪准确度，有效地利用了同一路超声波信号。

此外，通过两个位置不同的超声接收器分别相对于被跟踪端的距离判断跟踪端相对于被跟踪端的位置，可以调整提供给驱动器用于表征移动方位的驱动信号，继而可以实现跟踪端前、后、左、右的跟踪移动。

附图说明

图1为本实施例公开的一种超声波目标跟踪设备示意图；

图2为本实施例跟踪端的结构示意图；

图3为本实施例被跟踪端的结构示意图；

图4为本实施例公开的一种超声波目标跟踪装置结构示意图；

图5为本实施例公开的一种超声波目标跟踪方法流程图；

图6为本实施例一种获取被跟踪端同一路超声波信号的流程图；

图7为本实施例一种调整提供给驱动器的驱动信号流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

请参考图1，为本实施例公开的一种超声波目标跟踪设备，包括：跟踪端100和被跟踪端200，通常被跟踪端200置于用户一方，跟踪端100置于需要移动的一方，例如行李车等。在具体实施例中，被跟踪端200向外发射超声波信号，具体地，该超声波信号表征了跟踪请求，如图1箭头线条所示，跟踪端100接收被跟踪端200发射的超声波信号，跟踪端100根据接收到的承载跟踪请求的超声波信号判断其相对于被跟踪端200的位置，而后根据判断的结果控制驱动器10例如行李车等作相应的移动，包括：前进、后退、左转、右转等。

请参考图2，为本实施例跟踪端的结构示意图，跟踪端包括：校验码接收器110、至少两个超声接收器120和第一控制器130，其中，

校验码接收器110用于接收被跟踪端发送的校验码，在本实施例中，校验码可分为有效和无效，其中，有效的校验码表征被跟踪端和跟踪端是匹配的，跟踪端可以对被跟踪端进行跟踪，无效的校验码表征被跟踪端和跟踪端为非匹配状态，此时，应限制跟踪端对被跟踪端进行跟踪，通过校验码的验证，可以实现避免跟踪端错误地跟踪被跟踪端。在具体实施例中，校验码接收器110可以通过任意具有数据交互功能的接收装置实现，例如蓝牙、RF射频等，优选地，校验码接收器110为红外接收器，用于接收被跟踪端发送的红外信号校验码。

至少两个超声接收器120用于分别接收被跟踪端发送的超声波信号。在具体实施例中，当校验码接收器110接收的校验码为有效校验码时，开启该至少两个超声接收器120以接收超声波信号。在优选的实施例中，至少两个超声接收器120为偶数个，分别布置在校验码接收器110的两侧。

第一控制器130分别与校验码接收器110和至少两个超声接收器120信号连接。校验码接收器110将接收到的校验码传输给第一控制器130；第一控制器130在有效的校验码触发下开启至少两个超声接收器120并接收至少两个超声接收器接收到的超声波信号；第一控制器130根据其接收到的超声波信号调整提供给驱动器用于表征移动方位的驱动信号。

请参考图3，为本实施例被跟踪端的结构示意图，被跟踪端包括：校验码发射器210、超声发射器220和第二控制器230，其中，

校验码发射器210用于在其开启时向跟踪端发送校验码。在具体实施例中，校验码发射器210可以通过任意具有数据交互功能的接收装置实现，例如蓝牙、RF射频等，优选地，校验码发射器210为红外发射器，用于向跟踪端发送红外信号校验码。

超声发射器220用于在其开启时向跟踪端发送超声波信号，在本实施例中，超声发射器220的开启时间是紧跟随校验码发射器210之后的，校验码发射器开启后在设备最快速度范围内开启超声发射器，即向跟踪端发送完校验码之后在设备最快速度范围内发送超声波。在其它实施例中，超声发射器220也可以滞后于校验码发射器210开启。

第二控制器230分别与校验码发射器210和超声发射器220连接，第二控制器用于开启或关闭校验码发射器210和超声发射器220。

请参考图4，为本实施例公开的一种超声波目标跟踪装置结构示意图，该超声波目标跟踪装置用于跟踪端的第一控制器，跟踪装置包括：校验码接收模块1、校验码判断模块2、超声波信号接收模块3和输出模块4，其中，

校验码接收模块1用于接收被跟踪端发送的校验码；

校验码判断模块2用于判断所述校验码的是否有效，其中，有效的校验码用于表征被跟踪端和跟踪端是匹配的；

超声波信号接收模块3用于如果校验码判断模块判断为有效的校验码，则通过至少两个位置不同的超声接收器获取被跟踪端发送的同一路超声波信号；

输出模块4用于根据获取到的超声波信号调整提供给驱动器用于表征移动方位的驱动信号。

在一具体实施例中，输出模块4包括：距离判断单元41、相对位置判断单元42和驱动信号输出单元43，其中，

距离判断单元41用于根据获取到的超声波信号判断至少两个位置不同的超声接收器分别相对于被跟踪端的距离；

相对位置判断单元42用于根据至少两个位置不同的超声接收器分别相对于被跟踪端的距离判断跟踪端相对于被跟踪端的位置；

驱动信号输出单元43用于根据跟踪端相对于被跟踪端的位置调整提供给驱动器用于表征移动方位的驱动信号。

基于上述超声波目标跟踪装置，本实施例还公开了一种超声波目标跟踪方法，用于跟踪端，请参考图5，为该跟踪方法的流程图，具体包括如下步骤：

步骤S100，接收被跟踪端发送的校验码。在具体实施例中，承载校验码的方式可以是任意具有数据交互功能的方式实现，例如蓝牙、RF射频等信号，优选地，接收被跟踪端发送的校验码为红外信号。

步骤S200，判断校验码的是否有效。在本实施例中，校验码可分为有效和无效，其中，有效的校验码用于表征被跟踪端和跟踪端是匹配的，跟踪端可以对被跟踪端进行跟踪，无效的校验码表征被跟踪端和跟踪端为非匹配状态，此时，应限制跟踪端对被跟踪端进行跟踪，通过校验码的验证，可以实现避免跟踪端错误地跟踪被跟踪端。

步骤S300，如果判断为有效的校验码，则通过至少两个位置不同的超声接收器获取被跟踪端发送的同一路超声波信号。

步骤S400，根据获取到的超声波信号调整提供给驱动器用于表征移动方位的驱动信号。在具体实施例中，根据获取到的超声波信号判断至少两个位置不同的超声接收器分别相对于被跟踪端的距离。具体地，当判断出不同超声接收器相对于被跟踪端的距离后，可以判断出跟踪端相对于被跟踪端的位置，于是根据至少两个位置不同的超声接收器分别相对于被跟踪端的距离判断跟踪端相对于被跟踪端的位置。最后，根据跟踪端相对于被跟踪端的位置调整提供给驱动器用于表征移动方位的驱动信号，具体地，一方面，当跟踪端相对于被跟踪端滞后较大时，可以提供给驱动器用于表征向前移动的驱动信号，反之，则提供给驱动器用于表征向后移动的驱动信号；另一方面，当跟踪端相对于被跟踪端偏左时，则提供给驱动器用于表征向右移动的驱动信号，反之，则提供给驱动器用于表征向左移动的驱动信号。

在优选的实施例中，在执行完步骤S400之后，则可返回步骤S100顺次执行上述步骤，从而实现跟踪端的实时跟踪调整跟踪方的移动方位。

在优选的实施例中，至少两个位置不同的超声接收器的个数为两个，请参考图6，为获取被跟踪端同一路超声波信号的流程图，具体包括：

步骤S310，开启第一超声接收器和第二超声接收器。

步骤S320，开启的第一超声接收器接收来自被跟踪端发送的超声波信号得到第一超声波信号。

步骤S330，开启的第二超声接收器接收来自被跟踪端发送的超声波信号得到第二超声波信号。

需要说明的是，在具体实施例中，步骤S320和步骤S330的执行不分先后。

请参考图7，为根据获取到的超声波信号调整提供给驱动器用于表征移动方位的驱动信号流程图，具体包括：

步骤S410，根据第一超声波信号计算被跟踪端与第一超声接收器的第一距离D1，其中，D1表征被跟踪端与第一超声接收器的第一距离。在具体实施例中，可以依据第一超声波信号的传播时间以及超声波信号传播的速度计算被跟踪端与第一超声接收器的第一距离D1。

步骤S420，根据第二超声波信号计算被跟踪端与第二超声接收器的第二距离D2，其中，D2表征被跟踪端与第二超声接收器的第二距离。其具体的计算方法可参见第一距离D1的计算方式，在此不再赘述。需要说明的是，在本实施例中，并不限制第一距离D1和第二距离D2计算的先后顺序。

步骤S430，根据第一距离D1和第二距离D2的大小调整提供给驱动器用于表征移动方位的驱动信号。由于第一超声接收器和第二超声接收器所处位置不同，因此，在本实施例中，在计算得到第一距离D1和第二距离D2后，可以根据该计算得到的第一距离D1和第二距离D2判断跟踪端相对于被跟踪端的位置，于是，可以根据该相对位置调整跟踪端的移动方位。

为便于本领域技术人员理解，本实施例还公开了一种具体的调整提供给驱动器用于表征移动方位的驱动信号的方法，具体地，

如果第一距离D1和/或第二距离D2小于第一预设值Db，则表明第一超声接收器和/或第二超声接收器与被跟踪端的距离过近，即跟踪端与被跟踪端的距离过近，需要加大跟踪端与被跟踪端的距离，因此，可以提供给驱动器用于表征向第一方位移动(例如后退)的驱动信号。其中，第一预设值Db可以根据经验设置。

如果第一距离D1和/或第二距离D2大于第二预设值Dr，则表明第一超声接收器和/或第二超声接收器与被跟踪端的距离过远，即跟踪端与被跟踪端的距离较大，可以减小跟踪端与被跟踪端的距离或者维持跟踪端的运动状态，因此，可以提供给驱动器用于表征向第二方位移动(前进)的驱动信号。其中，第二预设值Dr可以根据经验设置，在本实施例中，第二预设值Dr大于第一预设值Db，第一方位与所述第二方位反向。

如果第一距离D1大于第二距离D2，则表明第一超声接收器与被跟踪端的距离大于第二超声接收器与被跟踪端的距离，即跟踪端已偏向第二超声接收器，此时应提供给驱动器用于表征向第三方位移动的驱动信号，其中，第三方位表示相对于第二超声接收器指向第一超声接收器(例如左转)。在优选的实施例中，还可以进一步设置第三预设值Dt，当|D1-D2|>Dt时，则表明跟踪端偏向第二超声接收器较为严重，此时应提供给驱动器用于表征向第三方位移动的驱动信号；反之，可以维持跟踪端的运动状态，无需偏向第三方位。通过引入第三预设值Dt可以控制跟踪端的偏转误差，以免过度频繁地转向。第三预设值Dt可以根据经验设置。

如果第一距离D1小于第二距离D2，则表明第一超声接收器与被跟踪端的距离小于第二超声接收器与被跟踪端的距离，即跟踪端已偏向第一超声接收器，此时应提供给驱动器用于表征向第四方位(例如右转)移动的驱动信号，其中，第三方位与第四方位反向。当然，在优选的实施例中，还可以进一步设置第三预设值Dt，当|D1-D2|>Dt时，则表明跟踪端偏向第一超声接收器较为严重，此时应提供给驱动器用于表征向第四方位移动的驱动信号；反之，可以维持跟踪端的运动状态，无需偏向第四方位。通过引入第三预设值Dt可以控制跟踪端的偏转误差，以免过度频繁地转向。第三预设值Dt可以根据经验设置。

在优选的实施例中，如果Db<D1<Dr或者Db<D2<Dr，则可以提供给驱动器用于表征停止移动的驱动信号。

本实施例公开的超声波目标跟踪设备，将超声接收器和超声发射器分离分别安装至跟踪端和被跟踪端，以实现跟踪端对被跟踪端进行定位，相对于传统的超声波发射和接收器一体的模块，降低了成本。采用红外线进行信号同步和有效性检测，相对于RF等降低了成本。

本实施公开的超声波目标跟踪方法，其工作流程中采用有限状态机的方式控制，可以提高CPU的处理效率，提高实时性。本实施能够实时检测出被跟踪端的位置，并通过跟踪端发出相应的驱动信号，促使驱动器例如电机驱动跟踪端一方运动跟踪被跟踪端。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关硬件完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘或光盘等。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (11)

1.一种超声波目标跟踪设备，包括跟踪端和被跟踪端，所述被跟踪端向跟踪端发送跟踪请求信号，所述跟踪端根据接收到的跟踪请求信号跟踪被跟踪端，其特征在于，所述跟踪端包括：

校验码接收器，用于接收被跟踪端发送的校验码；

至少两个超声接收器，用于分别接收被跟踪端发送的超声波信号；

第一控制器，分别与所述校验码接收器和所述至少两个超声接收器连接；

所述校验码接收器将接收到的校验码传输给所述第一控制器；所述第一控制器在有效的校验码触发下开启所述至少两个超声接收器并接收所述至少两个超声接收器接收到的超声波信号；所述第一控制器根据其接收到的超声波信号调整提供给驱动器用于表征移动方位的驱动信号。

2.如权利要求1所述的超声波目标跟踪设备，其特征在于，所述被跟踪端包括：

校验码发射器，用于在其开启时向跟踪端发送校验码；

超声发射器，用于在其开启时向跟踪端发送超声波信号；

第二控制器，分别与所述校验码发射器和超声发射器连接；

所述第二控制器用于开启或关闭所述校验码发射器和所述超声发射器。

3.如权利要求1所述的超声波目标跟踪设备，其特征在于，所述至少两个超声接收器分别布置在所述校验码接收器的两侧。

4.如权利要求1-3任意一项所述的超声波目标跟踪设备，其特征在于，所述校验码接收器为红外接收器，用于接收被跟踪端发送的红外信号校验码。

5.一种超声波目标跟踪方法，用于跟踪端，其特征在于，所述跟踪方法包括：

接收被跟踪端发送的校验码；

判断所述校验码的是否有效，其中，有效的校验码用于表征被跟踪端和跟踪端是匹配的；

如果判断为有效的校验码，则通过至少两个位置不同的超声接收器获取被跟踪端发送的同一路超声波信号；

根据获取到的超声波信号调整提供给驱动器用于表征移动方位的驱动信号。

6.如权利要求5所述的跟踪方法，其特征在于，所述根据获取到的超声波信号调整提供给驱动器用于表征移动方位的驱动信号包括：

根据获取到的超声波信号判断至少两个位置不同的超声接收器分别相对于被跟踪端的距离；

根据至少两个位置不同的超声接收器分别相对于被跟踪端的距离判断跟踪端相对于被跟踪端的位置；

根据跟踪端相对于被跟踪端的位置调整提供给驱动器用于表征移动方位的驱动信号。

7.如权利要求5所述的跟踪方法，其特征在于，所述至少两个位置不同的超声接收器的个数为两个；

所述如果判断为有效的校验码，则通过至少两个位置不同的超声接收器获取被跟踪端发送的同一路超声波信号包括：

开启第一超声接收器和第二超声接收器；

开启的第一超声接收器接收来自被跟踪端发送的超声波信号得到第一超声波信号；

开启的第二超声接收器接收来自被跟踪端发送的超声波信号得到第二超声波信号；

所述根据获取到的超声波信号调整提供给驱动器用于表征移动方位的驱动信号包括：

根据第一超声波信号计算被跟踪端与第一超声接收器的第一距离(D1)；

根据第二超声波信号计算被跟踪端与第二超声接收器的第二距离(D2)；

根据第一距离(D1)和第二距离(D2)的大小调整提供给驱动器用于表征移动方位的驱动信号。

8.如权利要求7所述的跟踪方法，其特征在于，所述根据第一距离(D1)和第二距离(D2)的大小调整提供给驱动器用于表征移动方位的驱动信号包括：

如果第一距离(D1)和/或第二距离(D2)小于第一预设值(Db)，则提供给驱动器用于表征向第一方位移动的驱动信号；

如果第一距离(D1)和/或第二距离(D2)大于第二预设值(Dr)，则提供给驱动器用于表征向第二方位移动的驱动信号；所述第二预设值(Dr)大于第一预设值(Db)，所述第一方位与所述第二方位反向；

如果第一距离(D1)大于第二距离(D2)，则提供给驱动器用于表征向第三方位移动的驱动信号；

如果第一距离(D1)小于第二距离(D2)，则提供给驱动器用于表征向第四方位移动的驱动信号；所述第三方位与所述第四方位反向。

9.如权利要求7或8所述的跟踪方法，其特征在于，

所述根据第一超声波信号计算被跟踪端与第一超声接收器的第一距离(D1)包括：

获取开启第一超声接收器的第一开启时间；

获取第一超声接收器接收到第一超声波信号的第一接收时间；

计算第一开启时间和第一接收时间之间的第一时间差，根据第一时间差计算被跟踪端与第一超声接收器的第一距离(D1)；

根据第二超声波信号计算被跟踪端与第二超声接收器的第二距离(D2)；

获取开启第二超声接收器的第二开启时间；

获取第二超声接收器接收到第二超声波信号的第二接收时间；

计算第二开启时间和第二接收时间之间的第二时间差，根据第二时间差计算被跟踪端与第二超声接收器的第二距离(D2)。

10.一种超声波目标跟踪装置，用于跟踪端，其特征在于，所述跟踪装置包括：

校验码接收模块，用于接收被跟踪端发送的校验码；

校验码判断模块，用于判断所述校验码的是否有效，其中，有效的校验码用于表征被跟踪端和跟踪端是匹配的；

超声波信号接收模块，用于如果校验码判断模块判断为有效的校验码，则通过至少两个位置不同的超声接收器获取被跟踪端发送的同一路超声波信号；

输出模块，用于根据获取到的超声波信号调整提供给驱动器用于表征移动方位的驱动信号。

11.如权利要求10所述的目标跟踪装置，其特征在于，所述输出模块包括：

距离判断单元，用于根据获取到的超声波信号判断至少两个位置不同的超声接收器分别相对于被跟踪端的距离；

相对位置判断单元，用于根据至少两个位置不同的超声接收器分别相对于被跟踪端的距离判断跟踪端相对于被跟踪端的位置；

驱动信号输出单元，用于根据跟踪端相对于被跟踪端的位置调整提供给驱动器用于表征移动方位的驱动信号。