CN105848102A - 移动终端定位方法、声波定位收发器、移动终端及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种移动终端定位方法、声波定位收发器、移动终端及系统，通过在某定位区域部署至少两个网络同步但频率不同的声波定位收发器，并通过网络的时间同步信号使所有声波定位收发器与移动终端同步，并向移动终端发出声波信号；移动终端进入所述定位区域后接收至少两个声波定位收发器的声波信号，并从接收的声波信号中辨识出各个声波定位收发器以及获取相应的数据流；从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器的信号传输时间；根据所述各个声波定位收发器的位置及其信号传输时间进行TOA计算，以确定所述移动终端在所述定位区域中的位置。本发明的技术方案在降低定位成本的同时，提高移动终端的定位精度。

Description

移动终端定位方法、声波定位收发器、移动终端及系统

技术领域

本发明涉及移动终端定位技术领域，尤其涉及一种移动终端定位方法、声波定位收发器、移动终端及系统。

背景技术

随着全球卫星定位技术、地理信息系统及互联网技术的飞速发展，数据业务和多媒体业务的快速增加，通信网络以及移动终端设备的迅速普及，人们对于室内位置服务的需求也与日俱增。精确的室内位置服务，能够对可用空间和库存物质实现高效地管理，可以为警察、消防人员、医务工作人员导航来完成特定的室内任务。因此，室内定位，即在室内环境中实现位置定位，具有广阔的应用前景，正逐步成为多种学科领域的研究热点。因GPS卫星信号从发射到地面，信号已经衰减，在室内无法接收到精准的可供室内参考有效信号，最后一公里的精准定位成为了室内定位技术发挥的温床。目前业界比较通用室内无线定位技术主要包括WiFi、iBeacon类蓝牙、RFID(射频识别)、UWB(超宽带)、LED光、ZigBee和超声波，其中支持移动互联网手机端的定位方法有WiFi、BlueTooth、LED光等定位手段。WiFi、BlueTooth(蓝牙)和ZigBee定位技术的原理一般分网络侧和发射侧，但都利用信号强度衰减程度来实现定位，这两种定位技术的最大的问题是信号往往会受到环境中各种因素的影响，如墙壁的阻挡、反射和衍射、人员走动、时间、天气等，引起信号的漂移，导致了信号无法正确被接收，定位精度最高也只能达到1m，这样就导致了这些室内定位产品的可复制性低下，尤其是ZigBee定位技术还需要大量的传感器组成网络，从而影响了整个室内定位产品的扩张。RFID定位原理就是通过在定位区域部署多个定位信号源或者是定位信号标签，从而利用与室外定位类似的强度或时延计算方式对室内用户进行定位，但是这种定位的方法需要部署大量的定位信号源，在没有部署定位信号源的地方无法实现定位，这样不仅使得室内定位的成本较高，并且定位的准确性也较低。UWB定位原理是采用UWB(超宽带)脉冲信号，由多个传感器采用TOA和AOA定位算法对标签位置进行分析，多径分辨能力强、精度高，定位精度可达亚米级，但UWB难以实现大范围室内覆盖，且手机不支持UWB，定位成本非常高。LED光定位原理是通过监测光信号的明暗来定位，这种技术要求移动终端通过摄像头来检测光源的信号变化从而完成定位，大大增加了移动终端的成本。而超声波定位技术恰恰摒弃了电磁波以及光在室内定位中由室内环境因素带来的不确定性及高精度问题，利用声波速度慢的特征，在从发出声波到接收到该声波的时间段内有一个可以被手机检测记录的时间，从而利用时间相位来实现室内定位，这种定位方法可靠的解决了室内的GPS信号问题，精度可以随着时间差最终达到um级。

因此，需要一种基于声波定位技术的移动终端定位方案，可以在降低定位成本的同时，提高定位精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种移动终端定位方法、声波定位收发器、移动终端及系统，能在降低定位成本的同时，提高移动终端的定位精度。

本发明提供一种移动终端定位方法，包括以下步骤:

在某定位区域部署至少两个网络同步但频率不同的声波定位收发器，并通过网络的时间同步信号使所有声波定位收发器与进入所述定位区域的待定位的移动终端同步，并向所述移动终端同步发出声波信号；

所述移动终端进入所述定位区域后接收至少两个所述声波定位收发器的声波信号，并从接收的所有声波信号中辨识出各个声波定位收发器以及获取相应的数据流；

从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器的信号传输时间；

根据所述各个声波定位收发器的位置及其信号传输时间进行TOA计算，以确定所述移动终端在所述定位区域中的位置。

进一步的，每个声波定位收发器发射的声波频率为20Hz～100MHz。

进一步的，所有声波定位收发器通过独立于所有声波定位收发器之外的网关设备或者通过与任一声波定位收发器集成为一体的网关设备或者通过与所述移动终端集成为一体的网关设备，与所述移动终端部署在同一个网络中，并实现网络的时间同步。

进一步的，所有声波定位收发器同步发出声波信号的步骤包括：

每个声波定位收发器各自根据所述网络的时间同步信号进行网络同步；

同步后，每个声波定位收发器对待发射的信号进行包含身份信息和时间戳信息的编码；

每个声波定位收发器对编码好之后的信号进行调制，并转化为模拟信号；

每个声波定位收发器将所述模拟信号经放大后通过其扬声器或超声波换能器发射播放到所述定位区域。

进一步的，一定位服务器或所述移动终端或所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器的信号传输时间。

进一步的，在定位区域部署好每个所述声波定位收发器后，将每个所述声波定位收发器的位置提交到所述定位服务器上保存，或者直接发送至所述移动终端保存。

进一步的，当需要确定所述移动终端的三维位置时，需要在所述定位区域内部署至少三个与所述移动终端同步的所述声波定位收发器，且所述移动终端接收至少三个所述声波定位收发器同步发出的声波信号；当需要确定所述移动终端的二维位置时，需要在所述定位区域内部署至少两个与所述移动终端同步的所述声波定位收发器，且所述移动终端接收至少两个所述声波定位收发器同步发出的声波信号。

进一步的，确定所述移动终端在所述定位区域中的三维位置的TOA计算的步骤包括：

设所述移动终端的位置为(x,y,z)，所述移动终端接收的声波信号对应的三个声波定位收发器的位置分别为(x₁,y₁,z₁)、(x₂,y₂,z₂)、(x₃,y₃,z₃)；

设所述移动终端分别接收所述三个声波定位收发器的声波信号的时间为t₁、t₂、t₃，所述三个声波定位收发器发射声波信号的时间为t；

则TOA计算所述移动终端的三维位置的公式如下：

$\sqrt{{(x-x_1)}^2+{(y-y_1)}^2+{(z-z_1)}^2}=c(t_1-t)$

$\sqrt{{(x-x_2)}^2+{(y-y_2)}^2+{(z-z_2)}^2}=c(t_2-t)$

$\sqrt{{(x-x_3)}^2+{(y-y_3)}^2+{(z-z_3)}^2}=c(t_3-t)$

或者，确定所述移动终端在所述定位区域中的二维位置的TOA计算步骤包括：

设所述移动终端的位置为(x,y)，所述移动终端接收的声波信号对应的两个声波定位收发器的位置分别为(x₁,y₁)、(x₂,y₂)；

设所述移动终端分别接收所述两个声波定位收发器的声波信号的时间为t₁、t₂，所述两个声波定位收发器发射声波信号的时间为t；

则TOA计算所述移动终端的二维位置的公式如下：

$\sqrt{{(x-x_1)}^2+{(y-y_1)}^2}=c(t_1-t)$

$\sqrt{{(x-x_2)}^2+{(y-y_2)}^2}=c(t_2-t)$

其中上述各式中的c为声波传输速度。

进一步的，所述TOA计算在定位服务器上完成，或者在所述移动终端上完成，或者在所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器上完成。

本发明提供一种声波定位收发器，与其他至少一个不同频率的声波定位收发器安装在某定位区域中并与进入该定位区域的待定位的移动终端接入同一网络以实现时间同步，用于与所述其他至少一个声波定位收发器一起向所述移动终端同步发射声波信号，来辅助所述移动终端的定位，所述声波定位收发器包括：

网络同步模块，用于与所述其他至少一个不同频率的声波定位收发器以及所述移动终端接入同一网络，并接收所述网络的时间同步信号，实现与所述其他至少一个不同频率的声波定位收发器和所述移动终端的时间同步以及以下各个模块的时间同步；

编码模块，用于对待发射的声波信号进行包含身份信息和时间戳信息的编码；

信号调制模块，用于将编码后的声波信号调制到发射要求的频率上；

DAC模块，用于将调制后的声波信号转为模拟信号；

声波功率放大模块，用于将所述模拟信号进行功率放大；

扬声器或超声波换能器，用于将放大后的信号播放到所述定位区域。

进一步的，所述网络同步模块接入的网络为ZigBee网络、WiFi网络、蓝牙网络或任何具备时间同步功能的有线网络。

进一步的，所述信号调制模块调制后的声波信号的频率为20Hz～100MHz。

进一步的，所述声波定位收发器还包括解码模块，用于在所述移动终端对接收各个所述声波定位收发器的声波信号解调而获取的数据流后，从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器的信号传输时间。

进一步的，所述声波定位收发器还包括定位计算模块，用于根据所述各个声波定位收发器的位置及其信号传输时间进行TOA计算，以确定所述移动终端在所述定位区域中的位置，并将所述位置反馈给所述移动终端。

本发明还提供的一种移动终端，包括：

同步模块，用于在进入某定位区域后，与该定位区域部署的至少两个网络同步但频率不同声波定位器一起接入同一网络，并接收所述网络的时间同步信号，实现与所述声波定位收发器的时间同步以及以下各个模块的时间同步；

声波信号采集模块，用于采集至少两个所述声波定位收发器发射的声波信号；

信号解调模块，用于对采集到的所有声波信号进行解调，获取所有声波信号对应的各个声波定位收发器的身份信息以及所有声波信号中的数据流；

位置显示模块，用于显示所述移动终端当前在所述定位区域中的位置。

进一步的，所述移动终端还包括解码模块，用于根据所述信号解调模块传送的数据流，获取所述各个声波定位收发器的信号传输时间。

进一步的，所述移动终端还包括定位模块，用于根据所述各个声波定位收发器的位置及其信号传输时间进行TOA计算，获得所述移动终端当前在所述定位区域中的位置，或者将所述各个声波定位收发器的信号传输时间传输至定位服务器，以使所述定位服务器或所述各个声波定位收发器中相应的声波定位收发器进行TOA计算，获得所述移动终端在所述定位区域中的位置。

进一步的，所述位置显示模块还用于存储和显示所述定位区域的地图，并将获得的所述移动终端在所述定位区域中的位置渲染显示在所述定位区域的地图上。

进一步的，所述声波信号采集模块采集信号的时间精度为1μs～1ms。

进一步的，所述移动终端为手持设备或者穿戴设备。

本发明还提供一种移动终端定位系统，包括:

部署在某定位区域的至少两个声波定位收发器，所有声波定位收发器接入同一网络，网络同步但频率不同，并通过所述网络的时间同步信号同步发出声波信号；

移动终端，用于在进入所述定位区域后，与至少两个所述声波定位器一起接入所述网络，以接收所述网络的时间同步信号，来实现所述至少两个声波定位收发器的时间同步，以及接收至少两个所述声波定位收发器的声波信号，并从接收的所有声波信号中辨识出各个声波定位收发器以及获取相应的数据流；

网关设备，用于将所述定位区域中所有的声波定位收发器以及所述移动终端接入到所述网络中，并向所述所有的声波定位收发器和所述移动终端发送所述时间同步信号，以实现所述所有的声波定位收发器和所述移动终端的时间同步；

定位服务器，连接所述网关设备，用于配置自身或所述移动终端或者所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器之间的信号传输时间差，以及用于配置自身或所述移动终端或者所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器根据所述各个声波定位收发器的位置及及其信号传输时间进行TOA计算，以获得所述移动终端在所述定位区域中的位置。

进一步的，所述网关设备为独立于所有声波定位收发器和所述移动终端之外的网关设备，或者与任一所述声波定位收发器集成为一体，或者与所述移动终端集成为一体。

进一步的，所述定位服务器包括：

解码模块，用于从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器间的信号传输时间；

定位算法模块，用于根据所述各个声波定位收发器的位置及其信号传输时间进行TOA计算，确定所述移动终端在所述定位区域中的位置；

地图引擎模块，用于存储所述定位区域的地图，并将所述移动终端在所述定位区域中的位置渲染到所述定位区域的地图上，以反馈给所述移动终端；

设备管理模块，用于对所述网关设备、所述移动终端和所有的声波定位收发器进行管理，并配置自身或所述移动终端或者所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器的信号传输时间，以及配置自身或所述移动终端或者所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器进行所述TOA计算。

本发明还提供一种移动终端定位系统，包括:

部署在某定位区域的至少两个上述的声波定位收发器，所有的声波定位收发器接入同一网络，网络同步但频率不同，并通过所述网络的时间同步信号同步发出声波信号；

移动终端，用于在进入所述定位区域后与至少两个所述声波定位器一起接入所述网络，以接收所述网络的时间同步信号，来实现所述至少两个声波定位收发器的时间同步，以及接收至少两个所述声波定位收发器的声波信号，并从接收的声波信号中辨识出各个声波定位收发器，并从接收的所有声波信号中辨识出各个声波定位收发器以及获取相应的数据流；

网关设备，用于将所述定位区域中所有的声波定位收发器与所述移动终端接入到所述网络中，并向所述所有的声波定位收发器以及所述移动终端发送时间同步信号，以实现所述所有的声波定位收发器和所述移动终端的时间同步；

定位服务器，连接所述网关设备，用于配置自身或所述移动终端或者所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器之间的信号传输时间差，以及用于配置自身或所述移动终端或者所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器根据所述各个声波定位收发器的位置及及其信号传输时间进行TOA计算，以获得所述移动终端在所述定位区域中的位置。

本发明还提供一种移动终端定位系统，包括:

部署在某定位区域的至少两个声波定位收发器，所有的声波定位收发器接入同一网络，网络同步但频率不同，并通过所述网络的时间同步信号同步发出声波信号；

上述的移动终端，用于在进入所述定位区域后与至少两个所述声波定位器一起接入所述网络，以接收所述网络的时间同步信号，来实现所述至少两个声波定位收发器的时间同步，以及接收至少两个所述声波定位收发器的声波信号并从接收的声波信号中辨识出各个声波定位收发器，并从接收的所有声波信号中辨识出各个声波定位收发器以及获取相应的数据流；

网关设备，用于将所述定位区域中所有的声波定位收发器与所述移动终端接入到所述网络中，并向所有的声波定位收发器以及所述移动终端发送所述时间同步信号，以实现所述所有的声波定位收发器和所述移动终端的时间同步；

定位服务器，连接所述网关设备，用于配置自身或所述移动终端或者所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器的信号传输时间，以及用于配置自身或所述移动终端或者所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器根据所述各个声波定位收发器的位置及及其信号传输时间进行TOA计算，以获得所述移动终端在所述定位区域中的位置。

本发明还提供一种移动终端定位系统，包括:

部署在某定位区域的至少两个上述的声波定位收发器，所有的声波定位收发器接入同一网络，网络同步但频率不同，并通过网络的时间同步信号同步发出声波信号；

上述的移动终端，用于在进入所述定位区域后与至少两个所述声波定位器一起接入所述网络，以接收所述网络的时间同步信号，来实现所述至少两个声波定位收发器的时间同步，以及接收至少两个所述声波定位收发器的声波信号，并从接收的所有声波信号中辨识出各个声波定位收发器以及获取相应的数据流；

网关设备，用于将所述定位区域中所有的声波定位收发器与所述移动终端接入到所述网络中，并向所有的声波定位收发器以及所述移动终端发送所述时间同步信号，以实现所述所有的声波定位收发器和所述移动终端的时间同步；

定位服务器，连接所述网关设备，用于配置自身或所述移动终端或者所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器之间的信号传输时间差，以及用于配置自身或所述移动终端或者所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器根据所述各个声波定位收发器的位置及及其信号传输时间进行TOA计算，以获得所述移动终端在所述定位区域中的位置。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

1、本发明的技术方案可以用于移动终端的二维定位和三维定位，在某定位区域部署三个网络同步但频率不同的声波定位收发器，这些声波定位收发器与移动终端接入同一网络并保持同步，就可以最终准确定位出位于该区域中的移动终端的三维位置，在某定位区域部署两个网络同步但频率不同的声波定位收发器，这些声波定位收发器与移动终端接入同一网络并保持同步，就可以最终准确定位出位于该区域中的移动终端的二维位置，从而从网络部署上减少了同步网关设备，降低了定位成本；

2、移动终端接收到来自两个或三个声波定位收发器的声波信息，根据相应的信号传输时间而最终确定的二维位置或三维位置，其定位精度可以达到μm级；

3、利用声波定位技术可以避免现有的电磁波室内定位技术中的弊端，能解决环境因素带来的不确定性及高精度问题，且声波定位收发器的结构相对简单，制造成本低，具有抗干扰能力强及编解码简单快捷的特点，非常适用于运算功能有限的移动终端的室内定位，实用性好，易于推广。

附图说明

图1是本发明具体实施例的移动终端定位方法流程图；

图2是本发明具体实施例的移动终端定位系统结构示意图；

图3是本发明具体实施例的声波定位收发器的结构示意图；

图4是本发明具体实施例的移动终端的结构示意图；

图5是本发明具体实施例的定位服务器的结构示意图；

图6是本发明具体实施例的进行TOA三维定位的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明，然而，本发明可以用不同的形式实现，不应只是局限在所述的实施例。

请参考图1，本发明提供一种移动终端定位方法，包括以下步骤:

S1，在某定位区域部署至少两个网络同步但频率不同的声波定位收发器，并通过网络的时间同步使所有声波定位收发器与进入所述定位区域的待定位的移动终端同步，并向所述移动终端同步发出声波信号；

S2，所述移动终端进入所述定位区域后接收至少两个所述声波定位收发器的声波信号，并从接收的所有声波信号中辨识出各个声波定位收发器，以及从所述所有的声波信号中获取相应的数据流；

S3，从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器的信号传输时间；

S4，根据所述各个声波定位收发器的位置及其信号传输时间进行TOA计算，以确定所述移动终端在所述定位区域中的位置。

请参考图1和图2，在步骤S1中，当需要对室内移动终端定位时，可以预先根据室内空间大小，对室内空间进行区域划分，而后，当需要对移动终端2进行三维定位时，需要在每个定位区域部署至少三个网络同步但频率不同的声波定位收发器1，所述至少三个声波定位收发器1还与移动终端2同步，以用于每个区域中的移动终端定位以及按区域为携带该移动终端的用户提供相应的特色服务，即每个定位区域中最少部署三个声波定位收发器A、B、C，即可最终获得移动终端2的三维定位，当该区域中部署三个以上的声波定位收发器时，可以将三个声波定位收发器视为一组，用于获得移动终端的一个位置坐标，最后对所有组获得的移动终端的位置坐标取平均值，以作为移动终端最终的位置，由此来进一步提高室内定位的精度。当需要对移动终端2进行二维定位时，需要在每个区域部署至少两个网络同步但频率不同的声波定位收发器1，以用于每个区域中的移动终端定位以及按区域为携带该移动终端的用户提供相应的特色服务，即每个定位区域中最少部署两个声波定位收发器A、B，并与移动终端2一起保持同步，即可最终获得移动终端2的二维定位，当该区域中部署两个以上的声波定位收发器时，可以将每两个声波定位收发器视为一组，用于获得移动终端的一个位置坐标，最后对所有组获得的移动终端的位置坐标取平均值，以作为移动终端最终的二维位置，由此来进一步提高室内定位的精度。此外，利用移动终端的室内定位为用户提供移动终端基于位置的服务(Location Based Service，LBS)推荐业务，例如在购物中心里根据用户所处位置自动推送商家打折和活动信息，使用室内导航帮助用户在该区域更快地找到所需要的物品等；在大型商场和写字楼里面借助室内各区域的地图导航帮助用户快速找到出口和电梯等；在医疗行业中利用移动终端的室内定位进行重症病人跟踪监护、产房婴儿防盗、贵重医疗设备监控；面向大型建筑物的应急疏散、公共安全、及灾后救援等。此外，在所述定位区域部署好每个声波定位收发器1后，可以将每个声波定位收发器1的位置坐标提交到定位服务器3上保存，或者直接发送至进入相应区域的移动终端2上保存，以用于后续定位的计算需要。

在步骤S1中，可以将某定位区域或者某几个临近区域部署的所有声波定位收发器1均连接到一网关设备4上，同时移动终端2进入所述定位区域后也连接到网关设备4上，从而使得这些声波定位收发器和移动终端通过该网关设备4部署在同一个网络中，并在网关设备4的时间同步信号(即控制这些声波定位收发器同步工作的时钟信号)的控制下实现网络时间同步，同时保证这些声波定位收发器1向处于这些区域中的移动终端2同步发出声波信号。其中，网关设备4可以是ZigBee网关设备、WiFi网关设备或蓝牙网关设备等无线网关设备，也可以是任何具备时间同步功能的有线网络的网关设备，而且网关设备4可以独立于所有声波定位收发器1和所述移动终端2之外的网关设备，或可以与任一所述声波定位收发器集成为一体，或可以与所述移动终端2集成为一体，因此在某定位区域或者某几个临近区域部署的所有声波定位收发器1以及进入所述定位区域的移动终端2连接至网关设备4后，可以被网关设备4均相应地接入ZigBee网络、WiFi网络、蓝牙网络等无线网络或有线网络(以太网)中，从而可以接受该网络中传输的时间同步信号，实现启用和工作时间同步。网关设备4与定位服务器3可通过Internet网传输数据和信号等，因此该网络中传输的时间同步信号可以由定位服务器3控制网关设备4发出。

在步骤S1中，在各定位区域部署的每个声波定位收发器1发射的声波频率为20Hz～100MHz，可以选择人耳能够听到的自然界的优美声音，相当于背景音乐，由此给所述定位区域中的人们带来听觉享受的同时，不会对所述定位区域中的环境造成声音干扰。优选的，每个声波定位收发器1发射的声波频率为15KHz～23KHz，这个频段的声波信号是人耳无法听见，但是可以被移动终端2接收到，因此可以保证在所述定位区域环境中不产生噪声污染，而且两个以上不同频率的声波信号的使用，也有效地克服了单频率编码技术产生噪声污染以及定位不准确的缺陷。

在步骤S1中，所有声波定位收发器1同步发出声波信号的过程包括：

根据所述网络的时间同步信号进行网络同步，即所有声波定位收发器1的后续工作保持一致，且所有声波定位收发器1与进入到声波定位收发器1部署区域中的移动终端的时间(或时钟)保持一致；

同步后，所有声波定位收发器1同时进行以下操作：

对待发射的信号进行包含身份信息(ID)和时间戳的编码；编码方式可以使用m序列等方式，其中m序列是目前广泛应用的一种伪随机序列，是最重要、最基本的一种伪随机序列，它容易产生，规律性强，有很好的自相关性和较好的互相关特性；

信号编码好之后进行信号调制，信号调制方式可以为MSK、FSK、PSK等，信号调制好后将其转化为模拟信号；

所述模拟信号经放大后通过其扬声器或超声波换能器发射播放出去，此时所有声波定位收发器同时向定位区域发射声波信号。

在步骤S2中，移动终端2在进入所述定位区域后，可以通过其麦克风等声波信号采集模块来接收该定位区域中部署的与移动终端2同步的至少三个声波定位收发器A、B、C发出的声波信号用于三维定位，或者接收该定位区域中部署的与移动终端2同步的至少两个声波定位收发器A、B发出的声波信号，进而对接收的各个声波信号进行解调，从中辨识出各个声波定位收发器的身份信息(即ID)，同时获取声波信号中时间戳等数据流信息。

在步骤S3中，当移动终端2自身具有解码功能时，可以直接对其获取的数据流信息进行处理，获取所述各个声波定位收发器的信号传输时间(即声波信号从相应的声波定位收发器1发射开始计时，至传输到移动终端2接收后计时结束，这个过程所用的时长)。当移动终端2不具备解码功能时，可以将其获取的数据流信息传输至具有解码功能的一定位服务器3或者回传至所述各个声波定位收发器中具有解码功能的其中一个或多个声波定位收发器1，以对其获取的数据流信息进行处理，获取所述各个声波定位收发器的信号传输时间。当移动终端2、各个声波定位收发器1、定位服务器均具有解码功能时，一方面，定位区域的管理员可以在定位服务器3上配置这些设备的解码优先级，例如根据各个设备的解码资源占用率来配置优先级，或者直接配置定位服务器优先等，从而能够及时对移动终端2获取的数据流信息进行处理，获取所述各个声波定位收发器的信号传输时间，以快速实现移动终端的定位；另一方面，移动终端2的用户可以自主选择解码终端，例如直接选取该移动终端2处理所述数据流，或者将移动终端2获取的数据流发送至相应的声波定位收发器1或者定位服务器3上进行处理。

在步骤S4中，当移动终端2自身具有TOA位置定位计算能力时，可以直接根据其获取的各个声波定位收发器的身份信息提取到所述各个声波定位收发器的位置坐标，并结合步骤S3中获取的所述各个声波定位收发器的信号传输时间来进行TOA计算，确定出所述移动终端2的位置，同时显示在其显示屏上以呈现给用户。而当移动终端2自身不具备TOA位置定位计算能力时，可以通过WiFi/GPRS等传输方式将识别出的各个声波定位收发器1的ID及其信号传输时间发送至具有TOA计算能力的定位服务器3上进行TOA计算，或者通过所述定位服务器3转发至所述各个声波定位收发器1中具备TOA计算能力的某个或某几个声波定位收发器1上，定位服务器3或所述声波定位收发器1根据所述各个声波定位收发器的ID获取各个声波定位收发器A、B、C的位置坐标，具体地，当定位服务器3的数据库中存储有所述各个声波定位收发器的位置坐标时，直接从其数据库中调用以供自身使用或者转发至相应的声波定位收发器1使用，当定位服务器3上没有存储所述声波定位收发器的位置坐标时，移动终端2在向定位服务器3发送所述各个声波定位收发器的ID的同时一并将所述各个声波定位收发器的位置坐标发送给定位服务器3，以供定位服务器3自身使用或者进一步通过定位服务器3转发至相应的声波定位收发器1使用。

其中，TOA(Time Of Arrival，即信号到达时间或信号传输时间)定位技术，其基本原理是需要移动台(相当于本发明的移动终端)和参与定位的基站之间时间精确同步，通过测出电波从移动台传播到多个基站的时间来确定移动台的位置。

在步骤S4中，不管哪个设备进行TOA计算来确定所述移动终端在所述定位区域中的三维位置，均需执行以下步骤包括：

设所述移动终端2的位置为(x,y,z)，所述移动终端2接收的声波信号对应的三个声波定位收发器A、B、C的位置分别为(x₁,y₁,z₁)、(x₂,y₂,z₂)、(x₃,y₃,z₃)；

设所述移动终端分别接收所述三个声波定位收发器A、B、C的声波信号的时间(即时刻)为t₁、t₂、t₃，三个声波定位收发器A、B、C同时发射声波信号的时间(即时刻)为t；声波定位收发器A的信号传输时间为t₁-t；声波定位收发器B的信号传输时间为t₂-t；声波定位收发器C的信号传输时间为t₃-t；

则TOA计算移动终端2的位置的公式如下：

$\sqrt{{(x-x_1)}^2+{(y-y_1)}^2+{(z-z_1)}^2}=c(t_1-t)$

$\sqrt{{(x-x_2)}^2+{(y-y_2)}^2+{(z-z_2)}^2}=c(t_2-t)$

$\sqrt{{(x-x_3)}^2+{(y-y_3)}^2+{(z-z_3)}^2}=c(t_3-t)$

其中上述各式中的c为声波信号的传输速度，c＝340m/s，采用最小二乘法、LSE(参考点定位)算法、DFP(变尺度)算法、遗传算法或Chan算法等求解上述方程组中的(x,y,z)，从而可以通过三个声波定位收发器A、B、C的坐标及其各自与移动终端的距离，获得移动终端2的准确三维位置，之后可以将计算出的位置坐标渲染到所述定位区域的地图中，反馈给移动终端2。

相应的，在步骤S4中，不管哪个设备进行TOA计算来确定所述移动终端在所述定位区域中的二维位置，均需执行以下步骤包括：

设所述移动终端的位置为(x,y)，所述移动终端接收的声波信号对应的两个声波定位收发器A、B的位置分别为(x₁,y₁)、(x₂,y₂)；

设所述移动终端分别接收所述两个声波定位收发器A、B的声波信号的时间为t₁、t₂，所述两个声波定位收发器A、B发射声波信号的时间为t；

则TOA计算所述移动终端的二维位置的公式如下：

$\sqrt{{(x-x_1)}^2+{(y-y_1)}^2}=c(t_1-t)$

$\sqrt{{(x-x_2)}^2+{(y-y_2)}^2}=c(t_2-t)$

其中上述各式中的c为声波传输速度，c＝340m/s，采用最小二乘法、LSE(参考点定位)算法、DFP(变尺度)算法、遗传算法或Chan算法等求解上述方程组中的(x,y)，从而可以通过声波定位收发器A、B的坐标及其各自与移动终端2的距离，获得移动终端2的准确二维位置，之后可以将计算出的位置坐标渲染到所述定位区域的地图中，反馈给移动终端2，以呈现给所述移动终端2的用户。需要说明的是，移动终端2的二维定位可以看做是三维定位的特例，二维定位时的TOA计算实质上是将三维TOA计算中的所有公式里边z设为0，公式数量相应的减少。

进一步的，所述移动终端2上有所述定位区域的地图的显示界面，当移动终端2收到当前其在所述定位区域中的位置的TOA计算结果后，在所述显示界面上将其自身位置渲染显示在所述定位区域的地图中，以供用户直接查看。

进一步的，基于用户通过移动终端实时获取的其在所述定位区域的地图上的位置信息，可以实现路径规划、区域导览、信息推送、位置分享、自助购物、物品寻址等个性化服务。

本发明提供的移动终端定位方法，适用于室内和室外的移动终端的定位，能够在某定位区域中最少仅仅部署三个频率不同但与移动终端网络同步的声波定位收发器，利用三个声波定位收发器分别与移动终端的距离来准确定位出移动终端在该区域的三维位置，在某定位区域中最少仅仅部署两个频率不同但与移动终端网络同步的声波定位收发器，利用两个声波定位收发器分别与移动终端的距离来准确定位出移动终端在该定位区域的二维位置。因此本发明的技术方案在解决环境因素带来的不确定性及高精度问题的同时，还能降低定位成本，保证移动终端定位精度。例如，当移动终端接收到来自于声波定位收发器的声波信号的时间精度为1ms(毫秒)时，移动终端的定位误差为1ms*340m/s＝0.34m＝34cm；当移动终端接收到来自于声波定位收发器的声波信号的时间精度为1μs(微秒)时，移动终端的定位误差为1μs*340m/s＝340μm。

请参考图2和3，本发明还提供一种声波定位收发器1，与其他至少一个不同频率的声波定位收发器1安装在某定位区域中，并与进入该定位区域的待定位的移动终端2接入同一网络，与所述其他至少一个声波定位收发器一起向移动终端2同步发射声波信号，用于辅助移动终端2的定位，包括：

网络同步模块11，用于与所述其他至少一个不同频率的声波定位收发器以及所述移动终端2接入同一网络，并接收所述网络的时间同步信号，实现与所述其他至少一个不同频率的声波定位收发器以及移动终端2的时间同步以及以下各个模块的时间同步；

编码模块12，用于对待发射的声波信号进行包含身份信息和时间戳信息的编码；

信号调制模块13，用于将编码后的声波信号调制到发射要求的频率上；

DAC模块14，用于将调制后的声波信号转为模拟信号；

声波功率放大模块15，用于将所述模拟信号进行功率放大；

扬声器或超声波换能器16，用于将放大后的信号播放到所述定位区域。

本实施例中，所述网络同步模块11与其他声波定位收发器1的网络同步模块以及移动终端2一起连接至独立于所有声波定位收发器1和移动终端2之外的网关设备4，以接入同一个网络，接收来自所述网络的时间同步信号。在本发明的其他实施例中，所述网络同步模块11还可以直接作为网关设备4，接受其他声波定位收发器1和移动终端2的接入，以与所述其他声波定位收发器1和移动终端2接入同一个网络，接收来自所述网络的时间同步信号。而且网络同步模块11接入的网络可以是ZigBee网络、WiFi网络、蓝牙网络等无线网络，也可以是任何具备时间同步功能的有线网络(以太网)。

所述编码模块12采用m序列等编码方式对声波信号进行编码，在给出该声波定位收发器的身份信息(即ID信息或位置信息)、时间戳等信息的同时，还可以提高声波信号的以确保抗侦破、抗干扰能力，其中编码模块12的编码与声波定位收发器的位置或身份对应关系事先由定位服务器3或者移动终端2知晓，由此才能在后续的计算过程中，使得移动终端2或者定位服务器3或者相应的声波定位收发器1对接收的声波信号进行解码，以能够从移动终端2解调接收到所有声波信号而获取的数据流中得到相应的各个声波定位收发器1的信号传输时间，进而使得具有TOA计算能力的定位服务器3或者移动终端2或者相应的声波定位收发器1能够根据所述各个声波定位收发器的位置信息及其信号传输时间进行TOA计算。所述信号调制模块13采用MSK、FSK或PSK等调制方式将声波信号的频率调制到20Hz～100MHz，由此保证调制后的信号能量的99.5％被限制在数据传输速率的1.5倍的带宽内，降低信号所受干扰，同时保证恒定的信号包络性能。本实施例中，网络同步模块11、编码模块12、信号调制模块13以及DAC模块14可以通过现有的一些微处理器芯片中相应的功能模块来实现，这些微处理器芯片选用适应网关设备4的网络同步功能的芯片，例如当网关设备4为ZigBee网关设备时，微处理器芯片可以是TICC2530ZigBee通信微处理器芯片等，当网关设备4为WIFI网关设备或蓝牙网关设备时，微处理器芯片可以选用ARM STM32F107芯片等。

可选的，所述声波定位收发器1还包括解码模块17，用于在所述移动终端2对接收各个所述声波定位收发器的声波信号解调而获取的数据流后，从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器1的信号传输时间。

可选的，所述声波定位收发器1还包括定位计算模块18，用于根据所述各个声波定位收发器1的位置及其信号传输时间进行TOA计算，以确定所述移动终端2在所述定位区域中的位置，并将所述位置反馈给所述移动终端2。其中定位计算模块18中需要的所述各个声波定位收发器1的位置信息可以通过定位服务器3的数据库直接提供，也可以通过定位服务器3转发移动终端2中存储的所述各个声波定位收发器1的位置信息来获取，定位计算模块18中需要的所述信号传输时间则从所述各个声波定位收发器的信号传输时间的计算位置(即解码设备)处获取，例如，如果所述各个声波定位收发器的信号传输时间由该声波定位收发器的解码模块17计算出，则定位计算模块18从解码模块17处获取，如果所述各个声波定位收发器的信号传输时间由定位服务器3计算出，则定位计算模块18从定位服务器3处获取，如果所述各个声波定位收发器的信号传输时间由移动终端2计算出，则定位计算模块18需要通过定位服务器3从移动终端2处获取。因此，当移动终端2和定位服务器3中至少有一个具有相当于上述的解码模块17的功能模块和相当于上述的定位计算模块18的功能模块时，上述的解码模块17和定位计算模块18均是可选模块，可有可无，并不影响本发明技术目的的达成。

此外，还需要说明的是，当需要对定位区域中的移动终端进行三维定位时，定位移动终端的一个三维位置，需要三个上述的声波定位收发器的位置及其信号传输时间，才能建立方程组，求解出所述三维位置，因此需要在定位区域中部署至少三个上述的声波定位收发器；而需要对定位区域中的移动终端进行二维定位时，定位移动终端的一个二维位置，需要两个上述的声波定位收发器的位置及其信号传输时间，才能建立方程组，求解出所述二维位置，因此需要在定位区域中部署至少两个上述的声波定位收发器。

由此，在所述定位区域最少可以仅部署两个或三个这样的声波定位收发器后，仅仅需要将这些声波定位收发器和进入该区域的待定位的移动终端连接到同一的网关设备上，即可实现这些声波定位器和移动终端的时间同步，从而可以利用TOA定位方法实现该定位区域中的移动终端的二维定位或三维定位，则不需要再在定位区域中布置其他大量的硬件辅助设备，定位成本低，适于推广，适用于室内和室外的移动终端的定位。

请参考图2和4，本发明还提供一种移动终端2，包括：

同步模块20，用于在进入某定位区域后，与该定位区域部署的至少两个网络同步但频率不同声波定位器一起接入同一网络，并接收所述网络的时间同步信号，实现与所述声波定位收发器的时间同步以及以下各个模块的时间同步；

声波信号采集模块21，用于采集所述定位区域部署的至少两个网络同步但频率不同的声波定位收发器1发射的声波信号；

信号解调模块22，用于对采集到的所有声波信号进行解调，获取所有声波信号对应的各个声波定位收发器1的身份信息以及所有声波信号中的数据流；

位置显示模块25，用于显示所述移动终端2当前在所述定位区域中的位置。

其中，同步模块20可以与定位区域中所有声波定位收发器1的网络同步模块一起连接至独立于所有声波定位收发器1和移动终端2之外的网关设备4，以接入同一个网络，接收来自所述网络的时间同步信号。在本发明的其他实施例中，所述同步模块20还可以直接作为网关设备4，接受定位区域中所有声波定位收发器1的接入，以将移动终端2与所述所有声波定位收发器1接入同一个网络，接收来自所述网络的时间同步信号。而且同步模块20接入的网络可以是ZigBee网络、WiFi网络、蓝牙网络等无线网络，也可以是任何具备时间同步功能的有线网络(以太网)。

可选的，所述移动终端2还包括解码模块23，用于根据信号解调模块22传送的所述数据流，获取所述各个声波定位收发器1的信号传输时间。

可选的，所述移动终端2还包括定位模块24，用于根据所述各个声波定位收发器1的位置及其信号传输时间进行TOA计算，获得所述移动终端2在所述定位区域中的位置，或者将所述各个声波定位收发器1的信号传输时间传输至定位服务器3以使所述定位服务器3或相应的声波定位收发器1进行TOA计算，以最终获得所述移动终端2在所述定位区域中的位置。其中定位模块24中需要的所述各个声波定位收发器1的位置信息可以通过移动终端2的存储器直接获取，也可以由定位服务器3的数据库提供。定位模块24中需要的所述各个声波定位收发器1的信号传输时间则从所述各个声波定位收发器1的信号传输时间的计算位置(即解码设备)处获取，例如，如果所述各个声波定位收发器1的信号传输时间由相应的声波定位收发器的解码模块17计算出，则定位模块24需要通过定位服务器3间接从所述声波定位收发器的解码模块17处获取，如果所述信号传输时间由定位服务器3计算出，则定位模块24需要从定位服务器3处获取，如果所述各个声波定位收发器1的信号传输时间由移动终端2的解码模块23计算出，则定位模块24直接从解码模块23处获取。因此，当所有声波定位收发器1和定位服务器3中至少有一个具有相当于上述的解码模块23的功能模块和相当于上述的定位模块24的功能模块时，上述的解码模块23和定位模块24均是可选模块，可有可无，并不影响本发明技术目的的达成，由此可以大大降低对移动终端2的计算能力的要求，使得一些低端的移动终端也能实现在该定位区域中的定位。

本实施例中，所述移动终端2的位置显示模块还用于存储和显示所述定位区域的地图，并将获得的所述移动终端2在所述定位区域中的位置渲染显示在所述定位区域的地图上。

优选的，所述声波信号采集模块21可以为麦克风等录音设备，其采集信号的时间精度为1μs～1ms。

本实施例中的所述移动终端可以为智能手机、平板电脑、电子卡等手持设备，也可以为智能手表、智能手环、智能纽扣、智能眼镜、耳机等穿戴设备。

需要说明的是，当需要对定位区域中的移动终端2进行三维定位时，定位移动终端2的一个三维位置，需要三个上述的声波定位收发器1的位置及其信号传输时间，才能建立方程组，求解出所述三维位置，因此需要移动终端2在定位区域中接收至少三个上述的声波定位收发器1的声波信号；而需要对定位区域中的移动终端2进行二维定位时，定位移动终端2的一个二维位置，需要两个上述的声波定位收发器1的位置及其信号传输时间，才能建立方程组，求解出所述二维位置，因此需要移动终端2在定位区域中接收至少两个上述的声波定位收发器1的声波信号。

由此，用户携带上述的移动终端进入到部署有两个或三个声波定位收发器的定位区域时，即可通过移动终端实时获取自己在所述定位区域的二维位置或三维位置，从而进一步的获得所述定位区域提供的个性化服务，例如信息推荐、路径规划、区域导览等，适用于室内和室外的移动终端的定位。

请参考图2，本发明还提供一种移动终端定位系统，包括:

部署在某定位区域的至少两个声波定位收发器1(用于二维定位时，至少部署三个声波定位收发器A、B；用于三维定位时，至少部署三个声波定位收发器A、B、C)，所有声波定位收发器接入同一网络，网络同步但频率不同，并通过网络的时间同步信号同步发出声波信号；

移动终端2，用于在进入所述定位区域后接收至少两个所述声波定位收发器的声波信号，并从接收的声波信号中辨识出相应的各个声波定位收发器，并从接收的所有声波信号中辨识出各个声波定位收发器以及获取相应的数据流；

网关设备4，用于将所述所有的声波定位收发器1与进入该定位区域的移动终端接入到同一网络中，并向所述所有的声波定位收发器1和所述移动终端发射所述网络的时间同步信号，以实现所述所有的声波定位收发器1和所述移动终端2的时间同步；

定位服务器3，连接所述网关设备4，用于配置自身或所述移动终端2或者所述各个声波定位收发器1中的至少一个声波定位收发器1从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器1的信号传输时间，以及用于配置自身或所述移动终端2或者所述各个声波定位收发器2中的至少一个声波定位收发器2根据所述各个声波定位收发器2的位置及及其信号传输时间进行TOA计算，以获得所述移动终端2在所述定位区域中的位置。

本实施例中，所述网关设备4可以是为ZigBee网关设备、、WIFI网关设备或蓝牙网关设备等无线网关设备，也可以是任何具备时间同步功能的有线网络的网关设备，而且网关设备4可以为独立于所有声波定位收发器1和移动终端2之外的网关设备，也可以与定位区域中任一所述声波定位收发器1集成为一体或与移动终端2集成为一体。网关设备4通过相应的ZigBee/WiFi/蓝牙/有线网络向所述定位区域部署的所有声波定位收发器1(例如用于二维定位的声波定位收发器A、B或者用于三维定位的声波定位收发器A、B、C)以及移动终端2传输时间同步信号，所述所有声波定位收发器在该时间同步信号的控制下同步向所述定位区域发射声波信号。移动终端2与定位服务器3之间通过WiFi或GPRS方式连接和信号传输。

请参考图5，本实施例中，所述定位服务器3包括解码模块30、定位算法模块31、地图引擎模块32和设备管理模块33。

解码模块30用于从所述移动终端2传输的所述数据流中获取所述移动终端2的所述各个声波定位收发器的信号传输时间；

定位算法模块31，用于根据所述各个声波定位收发器的位置及其信号传输时间进行TOA计算，确定所述移动终端2在所述定位区域中的位置，具体的计算过程如下：

当需要对移动终端2进行三维定位时，设所述移动终端的位置为(x,y,z)，所述移动终端接收的声波信号对应的三个声波定位收发器的位置分别为(x₁,y₁,z₁)、(x₂,y₂,z₂)、(x₃,y3,z₃)，并设所述移动终端分别接收所述三个声波定位收发器的声波信号的时间为t₁、t₂、t₃，三个声波定位收发器发射声波信号的时间为t，则所述定位服务器计算移动终端的位置的公式如下：

$\sqrt{{(x-x_1)}^2+{(y-y_1)}^2+{(z-z_1)}^2}=c(t_1-t)$

$\sqrt{{(x-x_2)}^2+{(y-y_2)}^2+{(z-z_2)}^2}=c(t_2-t)$

$\sqrt{{(x-x_3)}^2+{(y-y_3)}^2+{(z-z_3)}^2}=c(t_3-t)$

其中上述各式中的c为声波传输速度，c＝340m/s，采用最小二乘法、LSE(参考点定位)算法、DFP(变尺度)算法、遗传算法或Chan算法等求解上述方程组中的(x,y,z)，以获得移动终端2的准确三维位置；

当需要对移动终端2进行二维定位时，设所述移动终端的位置为(x,y)，所述移动终端接收的声波信号对应的两个声波定位收发器A、B的位置分别为(x₁,y₁)、(x₂,y₂)；

设所述移动终端分别接收所述两个声波定位收发器A、B的声波信号的时间为t₁、t₂，所述两个声波定位收发器A、B发射声波信号的时间为t；

则TOA计算所述移动终端的二维位置的公式如下：

$\sqrt{{(x-x_1)}^2+{(y-y_1)}^2}=c(t_1-t)$

$\sqrt{{(x-x_2)}^2+{(y-y_2)}^2}=c(t_2-t)$

其中上述各式中的c为声波传输速度，c＝340m/s，采用最小二乘法、LSE(参考点定位)算法、DFP(变尺度)算法、遗传算法或Chan算法等求解上述方程组中的(x,y)，从而可以通过声波定位收发器A、B的坐标及其各自与移动终端2的距离，获得移动终端2的准确二维位置，此后定位服务器3将其计算结果反馈至移动终端2即可。

地图引擎模块32，用于存储所述定位区域的地图，并将计算出的所述移动终端在所述定位区域中的位置渲染到所述定位区域的地图上，以反馈给所述移动终端2；

设备管理模块33，用于对所述网关设备4、所述移动终端2和所有的声波定位收发器1进行管理，以及控制网关设备4向所有的声波定位收发器1以及移动终端2发送时间同步信号，并配置自身或所述移动终端2或者所述各个声波定位收发器1中的至少一个声波定位收发器1从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器1的信号传输时间，以及配置自身或所述移动终端2或者所述各个声波定位收发器1中的至少一个声波定位收发器1进行所述TOA计算。

需要说明的是，在本发明的其他实施例的移动终端定位系统中，从移动终端2传送的数据流中获取所述各个声波定位收发器1的信号传输时间的解码计算过程还可以在具备解码能力的移动终端2中计算，或者还可以在具备解码能力的所述各个声波定位收发器中的任意一个或多个中计算。同样地，并根据所述各个声波定位收发器的位置及其信号传输时间进行的所述TOA计算，也可以在具备TOA计算能力的移动终端2中完成，或者还可以在具备TOA计算能力的所述各个声波定位收发器1中的任意一个或多个中完成。具体选用移动终端2、声波定位收发器1、定位服务器3中的哪个设备去完成所述各个声波定位收发器的信号传输时间计算和所述TOA计算，可以由定位服务器3的设备管理模块33自动配置，或者有移动终端2的用户去主动选择，或者根据收集的移动终端2、各个声波定位收发器1、定位服务器3的设备能力去配置。

由此，利用上述的移动终端定位系统，在实现移动终端实时定位的同时，还从网络部署上减少了同步网关设备，降低了定位成本，定位精度可以达到um级，非常适用于运算功能有限的移动终端的室内定位，实用性好，易于推广。

请参考图2和图3，本发明还提供一种移动终端定位系统，包括至少两个声波定位收发器1、移动终端2、定位服务器3以及网关设备4，与图2所述的移动终端定位系统相比，其区别在于，定位区域部署的每个声波定位收发器1均包括:

网络同步模块11，用于与所述其他至少一个不同频率的声波定位收发器1以及进入所述定位区域的移动终端2接入同一网络并接收所述网络的时间同步信号，实现与所述其他至少一个不同频率的声波定位收发器1和所述移动终端2的时间同步以及以下各个模块的时间同步；

编码模块12，用于对待发射的声波信号进行包含身份信息和时间戳信息的编码；

信号调制模块13，用于将编码后的声波信号调制到发射要求的频率上；

DAC模块14，用于将调制后的声波信号转为模拟信号；

声波功率放大模块15，用于将所述模拟信号进行功率放大；

扬声器或超声波换能器16，用于将放大后的信号播放到所述定位区域。

可选的，所述声波定位收发器1还包括解码模块17，用于在所述移动终端2对接收各个所述声波定位收发器1的声波信号解调而获取的数据流后，从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器1的信号传输时间。

可选的，所述声波定位收发器1还包括定位计算模块18，用于根据所述各个声波定位收发器1的位置及其信号传输时间进行TOA计算，以确定所述移动终端2在所述定位区域中的位置，并将所述位置反馈给所述移动终端2。其中定位计算模块18中需要的所述各个声波定位收发器1的位置信息可以通过定位服务器3的数据库直接提供，也可以通过定位服务器3转发移动终端2中存储的所述各个声波定位收发器1的位置信息来获取，定位计算模块18中需要的所述各个声波定位收发器1的信号传输时间则从所述各个声波定位收发器1的信号传输时间的计算位置处获取，例如，如果所述各个声波定位收发器1的信号传输时间由该声波定位收发器的解码模块17计算出，则定位计算模块18从解码模块17处获取，如果所述各个声波定位收发器1信号传输时间由定位服务器3计算出，则定位计算模块18从定位服务器3处获取，如果所述各个声波定位收发器1的信号传输时间由移动终端2计算出，则定位计算模块18需要通过定位服务器3从移动终端2处获取。因此，当移动终端2和定位服务器3中至少有一个具有相当于上述的解码模块17的功能模块和相当于上述的定位计算模块18的功能模块时，上述的解码模块17和定位计算模块18均是可选模块，可有可无，并不影响本发明技术目的的达成。

需要说明的是，当需要对所述定位区域的移动终端进行三维定位时，在所述定位区域中部署至少三个上述的声波定位收发器，而需要对所述定位区域的移动终端进行二维定位时，需要在定位区域中部署至少两个上述的声波定位收发器。

由此，使用上述的移动终端定位系统，在实现移动终端实时定位的同时，可以避免现有的电磁波室内定位技术中的弊端，能解决环境因素带来的不确定性及高精度问题，而且声波定位收发器的结构相对简单，制造成本低，具有抗干扰能力强及编解码简单快捷的特点，非常适用于运算功能有限的移动终端的室内定位，实用性好，易于推广，适用于室内和室外的移动终端的定位。

请参考图2和图4，本发明还提供一种移动终端定位系统，包括至少两个声波定位收发器1、移动终端2、定位服务器3以及网关设备4，与图2所示的移动终端定位系统相比，其区别在于，移动终端2包括以下模块：

同步模块20，用于在进入某定位区域后，与该定位区域部署的至少两个网络同步但频率不同的声波定位器1一起接入同一网络，并接收所述网络的时间同步信号，实现与所述声波定位收发器1的时间同步以及以下各个模块的时间同步；

声波信号采集模块21，用于采集所述定位区域部署的至少两个所述的声波定位收发器1发射的声波信号；

信号解调模块22，用于对采集到的声波信号进行解调，以获取发射所述声波信号的声波定位收发器的身份信息以及所述声波信号中传送的数据流；

位置显示模块25，用于显示所述移动终端2当前在所述定位区域中的位置。

进一步的，所述位置显示模块25还用于存储和显示所述定位区域的地图，并将获得的所述移动终端2在所述定位区域中的位置渲染显示在所述定位区域的地图上。

可选的，所述移动终端2还包括解码模块23，用于根据信号解调模块22传送的所述数据流，获取所述各个声波定位收发器1的信号传输时间。

可选的，所述移动终端2还包括定位模块24，用于根据所述各个声波定位收发器1的位置及所述信号传输时间进行TOA计算，获得所述移动终端2在所述定位区域中的位置，或者将所述各个声波定位收发器1的信号传输时间传输至定位服务器3以使所述定位服务器3或相应的声波定位收发器1进行TOA计算，以最终获得所述移动终端2在所述定位区域中的位置。其中定位模块24中需要的所述各个声波定位收发器1的位置信息可以通过移动终端2的存储卡直接获取，也可以由定位服务器3的数据库提供。定位模块24中需要的所述各个声波定位收发器1的信号传输时间则从所述各个声波定位收发器1的信号传输时间的计算位置(即解码设备)处获取，例如如果所述各个声波定位收发器1的信号传输时间由相应的声波定位收发器的解码模块17计算出，则定位模块24需要通过定位服务器3间接从所述声波定位收发器的解码模块17处获取，如果所述各个声波定位收发器1的信号传输时间由定位服务器3计算出，则定位模块24需要从定位服务器3处获取，如果所述各个声波定位收发器1的信号传输时间由移动终端2的解码模块23计算出，则定位模块24直接从解码模块23处获取。因此，当所有声波定位收发器1和定位服务器3中至少有一个具有相当于上述的解码模块23的功能模块和相当于上述的定位模块24的功能模块时，上述的解码模块23和定位模块24均是可选模块，可有可无，并不影响本发明技术目的的达成，由此可以大大降低对移动终端2的计算能力的要求，使得一些低端的移动终端也能实现在所述定位区域(例如室内)定位。

需要说明的是，当需要对定位区域中的移动终端2进行三维定位时，需要移动终端2在定位区域中接收至少三个上述的声波定位收发器的声波信号；而需要对定位区域中的移动终端进行二维定位时，需要移动终端2在定位区域中接收至少两个上述的声波定位收发器的声波信号。此外，当移动终端2的定位模块和定位服务器3都具有定位计算能力时，用户可以根据需要自己选择TOA的计算位置，或者系统自动优选为通过定位服务器3进行TOA计算。

由此，上述的移动终端定位系统，对移动终端的运算功能要求不高，且定位成本低，定位精度可以达到um级，实用性好，易于推广，适用于室内和室外的移动终端的定位。

请参考图2、图3、图4，本发明还提供一种移动终端定位系统，包括至少两个声波定位收发器1、移动终端2、定位服务器3以及网关设备4，与图2所示的移动终端定位系统相比，其区别在于，定位区域部署的每个声波定位收发器均包括:

网络同步模块11，用于与所述其他至少一个不同频率的声波定位收发器以及进入其部署区域的移动终端2接入同一网络，并接收所述网络的时间同步信号，实现与所述其他至少一个不同频率的声波定位收发器和所述移动终端2的时间同步以及以下各个模块的时间同步；

编码模块12，用于对待发射的声波信号进行包含身份信息和时间戳信息的编码；

信号调制模块13，用于将编码后的声波信号调制到发射要求的频率上；

DAC模块14，用于将调制后的声波信号转为模拟信号；

声波功率放大模块15，用于将所述模拟信号进行功率放大；

扬声器或超声波换能器16，用于将放大后的信号播放到定位区域中；

以及，其移动终端2包括以下模块：

同步模块20，用于在所述定位区域后，与该区域部署的至少两个所述声波定位器1一起接入同一网络，并接收所述网络的时间同步信号，实现与所述声波定位收发器1的时间同步以及以下各个模块的时间同步；

声波信号采集模块21，用于采集所述定位区域部署的至少两个所述声波定位收发器1发射的声波信号；

信号解调模块22，用于对采集到的声波信号进行解调，以获取发射所述声波信号的声波定位收发器的身份信息以及所述声波信号中传送的数据流；

位置显示模块25，用于显示所述移动终端2当前在所述定位区域中的位置。

进一步的，所述位置显示模块25还用于存储和显示所述定位区域的地图，并将获得的所述移动终端2在所述定位区域中的位置渲染显示在所述定位区域的地图上。

可选的，所述声波定位收发器1还包括解码模块17，用于在所述移动终端2对接收各个所述声波定位收发器的声波信号解调而获取的数据流后，从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器1的信号传输时间。

可选的，所述声波定位收发器1还包括定位计算模块18，用于根据所述各个声波定位收发器1的位置及其信号传输时间进行TOA计算，以确定所述移动终端2在所述定位区域中的位置，并将所述位置反馈给所述移动终端2。

可选的，所述移动终端2还包括解码模块23，用于根据信号解调模块22传送的所述数据流，获取所述各个声波定位收发器1的信号传输时间。

可选的，所述移动终端2还包括定位模块24，用于根据所述各个声波定位收发器1的位置及所述各个声波定位收发器1的信号传输时间进行TOA计算，获得所述移动终端2在所述定位区域中的位置，或者将所述各个声波定位收发器1的信号传输时间传输至定位服务器3以使所述定位服务器3或相应的声波定位收发器1进行TOA计算，以最终获得所述移动终端2在所述定位区域中的位置。

需要说明的是，在上述移动终端定位系统中，从移动终端2传送的数据流中获取所述各个声波定位收发器1的信号传输时间的解码计算过程，可以在具备解码能力的移动终端2的解码模块23中计算，或者还可以在具备解码能力的所述各个声波定位收发器1中的任意一个或多个中的解码模块17计算，或者还可以在定位服务器3的定位算法模块31中计算；同样地，并根据所述各个声波定位收发器的位置及其信号传输时间进行的所述TOA计算，也可以在具备TOA计算能力的移动终端2的定位模块24中完成，或者还可以在具备TOA计算能力的所述各个声波定位收发器1中的任意一个或多个中的定位计算模块18中完成，或者还可以在定位服务器3的定位算法模块31中完成。具体选用移动终端2、声波定位收发器1、定位服务器3中的哪个设备去完成所述各个声波定位收发器的信号传输时间计算和所述TOA计算，可以由定位服务器3的设备管理模块33自动配置，或者有移动终端2的用户去主动选择，或者根据收集的移动终端2、各个声波定位收发器1、定位服务器3的设备能力去配置。

请参考图6，利用上述的移动终端定位系统进行移动终端2的三维定位的流程如下：

1、网关设备4发出时间同步信号；

2、声波定位收发器A、B、C同步开启工作并同步向定位区域中发射声波信号：

2.1，网络同步模块11接收所述时间同步信号，实现与其他两个声波定位收发器的网络同步(即时间同步或时钟同步)以及该声波定位收发器的内部各模块的时间同步；

2.2，编码模块12对待发射的声波信号进行包含身份信息和时间戳信息的编码；

2.3，信号调制模块13将编码后的声波信号调制到发射要求的频率上；

2.4，DAC模块14将调制后的声波信号转为模拟信号；

2.5，声波功率放大模块15将所述模拟信号进行功率放大；

2.6，扬声器或超声波换能器16将放大后的信号播放到室内；

3、移动终端2接收声波信号并获取相应信息：

3.1，同步模块20接收所述时间同步信号，实现与声波定位收发器A、B、C的网络同步(即时间同步或时钟同步)以及移动终端2内部各模块的时间同步；

3.2，声波信号采集模块21采集声波定位收发器A、B、C发射的声波信号；

3.3，信号解调模块22对采集到的声波信号进行解调，以获取声波定位收发器A、B、C的ID(即身份信息)以及其声波信号中传送的数据流；

4、解码所述数据流以获取声波定位收发器A、B、C的信号传输时间：

4.1，系统是否配置声波定位收发器A、B、C的至少一个的解码模块17对所述移动终端2获取的数据流进行解码，若是，则利用选择的声波定位收发器的解码模块17执行步骤4.4，若否，则执行步骤4.2；

4.2，系统是否配置定位服务器3的解码模块30对所述移动终端2获取的数据流进行解码，若是，则利用选择的解码模块30执行4.4步骤，若否，则执行步骤4.3；

4.3，系统配置移动终端2的解码模块23对所述移动终端2获取的数据流进行解码；

4.4，利用所配置的解码设备相应的功能模块对所述移动终端2获取的数据流进行解码，并分别计算出声波定位收发器A、B、C的信号传输时间；

5、TOA计算出移动终端2在所述定位区域的当前位置：

5.1，系统是否配置声波定位收发器A、B、C的至少一个的定位计算模块18进行TOA计算，若是，则利用选择的声波定位收发器的定位计算模块18执行步骤5.4，若否，则执行步骤5.2；

5.2，系统是否配置定位服务器3的定位算法模块31进行TOA计算，若是，则利用定位服务器3的定位算法模块31执行步骤5.4，若否，则执行步骤5.3；

5.3，系统配置移动终端2的定位模块24行TOA计算；

5.4，利用所配置的TOA计算设备相应的功能模块根据移动终端2获取的声波定位收发器A、B、C的身份信息，从定位服务器3的数据库或移动终端2的存储器中获取声波定位收发器A、B、C的位置坐标，并从所配置的解码设备的相应功能模块处获取计算出的声波定位收发器A、B、C的信号传输时间，根据声波定位收发器A、B、C的位置坐标及其信号传输时间进行TOA计算，得出移动终端2的位置；

5.5，定位服务器3的地图引擎模块32或者移动终端2的位置显示模块25将得出的所述移动终端的位置渲染显示到所述移动终端2的所述定位区域的地图上。

需要说明的是，利用上述的移动终端定位系统进行移动终端2的二维定位，仅需要接收两个声波定位收发器A、B的声波信号，具体地方法流程与图6所示的流程基本一致。

由此，上述的移动终端定位系统，从网络部署上减少了同步网关设备，降低了定位成本；而且其部署的声波定位收发器的结构相对简单，制造成本低，具有抗干扰能力强及编解码简单快捷的特点，同时对移动终端的运算能力要求不高，实用性好，易于推广，适用于室内和室外的移动终端的定位。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (30)

1.一种移动终端定位方法，其特征在于，包括以下步骤:

在某定位区域部署至少两个网络同步但频率不同的声波定位收发器，并通过网络的时间同步信号使所有声波定位收发器与进入所述定位区域的待定位的移动终端同步，并向所述移动终端同步发出声波信号；

所述移动终端进入所述定位区域后接收至少两个所述声波定位收发器的声波信号，并从接收的所有声波信号中辨识出各个声波定位收发器以及获取相应的数据流；

从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器的信号传输时间；

根据所述各个声波定位收发器的位置及其信号传输时间进行TOA计算，以确定所述移动终端在所述定位区域中的位置。

2.如权利要求1所述的移动终端定位方法，其特征在于，所有声波定位收发器通过独立于所有声波定位收发器之外的网关设备或者通过与任一声波定位收发器集成为一体的网关设备或者通过与所述移动终端集成为一体的网关设备，与所述移动终端部署在同一个网络中，并实现网络的时间同步。

3.如权利要求2所述的移动终端定位方法，其特征在于，所有声波定位收发器同步发出声波信号的步骤包括：

每个声波定位收发器各自根据所述网络的时间同步信号进行网络同步；

同步后，每个声波定位收发器对待发射的信号进行包含身份信息和时间戳信息的编码；

每个声波定位收发器对编码好之后的信号进行调制，并转化为模拟信号；

每个声波定位收发器将所述模拟信号经放大后通过其扬声器或超声波换能器发射播放到所述定位区域。

4.如权利要求1所述的移动终端定位方法，其特征在于，一定位服务器或所述移动终端或所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器的信号传输时间。

5.如权利要求4所述的移动终端定位方法，其特征在于，在所述定位区域部署好每个所述声波定位收发器后，将每个所述声波定位收发器的位置提交到所述定位服务器上保存，或者直接发送至所述移动终端保存。

6.如权利要求5所述的移动终端定位方法，其特征在于，当需要确定所述移动终端的三维位置时，需要在所述定位区域内部署至少三个与所述移动终端同步的所述声波定位收发器，且所述移动终端接收至少三个所述声波定位收发器同步发出的声波信号；当需要确定所述移动终端的二维位置时，需要在所述定位区域内部署至少两个与所述移动终端同步的所述声波定位收发器，且所述移动终端接收至少两个所述声波定位收发器同步发出的声波信号。

7.如权利要求6所述的移动终端定位方法，其特征在于，确定所述移动终端在所述定位区域中的三维位置的TOA计算的步骤包括：

设所述移动终端的位置为(x,y,z)，所述移动终端接收的声波信号对应的三个声波定位收发器的位置分别为(x₁,y₁,z₁)、(x₂,y₂,z₂)、(x₃,y₃,z₃)；

设所述移动终端分别接收所述三个声波定位收发器的声波信号的时间为t₁、t₂、t₃，所述三个声波定位收发器发射声波信号的时间为t；

则TOA计算所述移动终端的三维位置的公式如下：

$\sqrt{{(x-x_1)}^2+{(y-y_1)}^2+{(z-z_1)}^2}=c(t_1-t)$

$\sqrt{{(x-x_2)}^2+{(y-y_2)}^2+{(z-z_2)}^2}=c(t_2-t)$

$\sqrt{{(x-x_3)}^2+{(y-y_3)}^2+{(z-z_3)}^2}=c(t_3-t)$

或者，确定所述移动终端在所述定位区域中的二维位置的TOA计算步骤包括：

设所述移动终端的位置为(x,y)，所述移动终端接收的声波信号对应的两个声波定位收发器的位置分别为(x₁,y₁)、(x₂,y₂)；

设所述移动终端分别接收所述两个声波定位收发器的声波信号的时间为t₁、t₂，所述两个声波定位收发器发射声波信号的时间为t；

则TOA计算所述移动终端的二维位置的公式如下：

$\sqrt{{(x-x_1)}^2+{(y-y_1)}^2}=c(t_1-t)$

$\sqrt{{(x-x_2)}^2+{(y-y_2)}^2}=c(t_2-t)$

其中上述各式中的c为声波传输速度。

8.如权利要求7所述的移动终端定位方法，其特征在于，所述TOA计算在定位服务器上完成，或者在所述移动终端上完成，或者在所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器上完成。

9.一种声波定位收发器，与其他至少一个不同频率的声波定位收发器安装在某定位区域中并与进入该定位区域的待定位的移动终端接入同一网络以实现时间同步，用于与所述其他至少一个声波定位收发器一起向所述移动终端同步发射声波信号，来辅助所述移动终端的定位，其特征在于，包括：

网络同步模块，用于与所述其他至少一个不同频率的声波定位收发器以及所述移动终端接入同一网络，并接收所述网络的时间同步信号，实现与所述其他至少一个不同频率的声波定位收发器和所述移动终端的时间同步以及以下各个模块的时间同步；

编码模块，用于对待发射的声波信号进行包含身份信息和时间戳信息的编码；

信号调制模块，用于将编码后的声波信号调制到发射要求的频率上；

DAC模块，用于将调制后的声波信号转为模拟信号；

声波功率放大模块，用于将所述模拟信号进行功率放大；

扬声器或超声波换能器，用于将放大后的信号播放到所述定位区域。

10.如权利要求9所述的声波定位收发器，其特征在于，所述网络同步模块接入的网络为ZigBee网络、WiFi网络、蓝牙网络或任何具备时间同步功能的有线网络。

11.如权利要求9所述的声波定位收发器，其特征在于，所述声波定位收发器还包括解码模块，用于在所述移动终端对接收各个所述声波定位收发器的声波信号解调而获取的数据流后，从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器的信号传输时间。

12.如权利要求9或11所述的声波定位收发器，其特征在于，所述声波定位收发器还包括定位计算模块，用于根据所述各个声波定位收发器的位置及其信号传输时间进行TOA计算，以确定所述移动终端在所述定位区域中的位置，并将所述位置反馈给所述移动终端。

13.一种移动终端，其特征在于，包括：

同步模块，用于在进入某定位区域后，与该定位区域部署的至少两个网络同步但频率不同声波定位器一起接入同一网络，并接收所述网络的时间同步信号，实现与所述声波定位收发器的时间同步以及以下各个模块的时间同步；

声波信号采集模块，用于采集至少两个所述声波定位收发器发射的声波信号；

信号解调模块，用于对采集到的所有声波信号进行解调，获取所有声波信号对应的各个声波定位收发器的身份信息以及所有声波信号中的数据流；

位置显示模块，用于显示所述移动终端当前在所述定位区域中的位置。

14.如权利要求13所述的移动终端，其特征在于，所述移动终端还包括解码模块，用于根据所述信号解调模块传送的数据流，获取所述各个声波定位收发器的信号传输时间。

15.如权利要求13所述的移动终端，其特征在于，所述移动终端还包括定位模块，用于根据所述各个声波定位收发器的位置及其信号传输时间进行TOA计算，获得所述移动终端当前在所述定位区域中的位置，或者将所述各个声波定位收发器的信号传输时间传输至定位服务器，以使所述定位服务器或所述各个声波定位收发器中相应的声波定位收发器进行TOA计算，获得所述移动终端在所述定位区域中的位置。

16.如权利要求13所述的移动终端，其特征在于，所述位置显示模块还用于存储和显示所述定位区域的地图，并将获得的所述移动终端在所述定位区域中的位置渲染显示在所述定位区域的地图上。

17.如权利要求13所述的移动终端，其特征在于，所述声波信号采集模块采集信号的时间精度为1μs～1ms。

18.如权利要求15所述的移动终端，其特征在于，所述移动终端为手持设备或者穿戴设备。

19.一种移动终端定位系统，其特征在于，包括:

部署在某定位区域的至少两个声波定位收发器，所有声波定位收发器接入同一网络，网络同步但频率不同，并通过所述网络的时间同步信号同步发出声波信号；

移动终端，用于在进入所述定位区域后，与至少两个所述声波定位器一起接入所述网络，以接收所述网络的时间同步信号，来实现所述至少两个声波定位收发器的时间同步，以及接收至少两个所述声波定位收发器的声波信号，并从接收的所有声波信号中辨识出各个声波定位收发器以及获取相应的数据流；

网关设备，用于将所述定位区域中所有的声波定位收发器以及所述移动终端接入到所述网络中，并向所述所有的声波定位收发器和所述移动终端发送所述时间同步信号，以实现所述所有的声波定位收发器和所述移动终端的时间同步；

定位服务器，连接所述网关设备，用于配置自身或所述移动终端或者所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器之间的信号传输时间差，以及用于配置自身或所述移动终端或者所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器根据所述各个声波定位收发器的位置及及其信号传输时间进行TOA计算，以获得所述移动终端在所述定位区域中的位置。

20.如权利要求19所述的移动终端定位系统，其特征在于，所述网关设备为独立于所有声波定位收发器和所述移动终端之外的网关设备，或者与任一所述声波定位收发器集成为一体，或者与所述移动终端集成为一体。

21.如权利要求19所述的移动终端定位系统，其特征在于，所述定位服务器包括：

解码模块，用于从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器间的信号传输时间；

定位算法模块，用于根据所述各个声波定位收发器的位置及其信号传输时间进行TOA计算，确定所述移动终端在所述定位区域中的位置；

地图引擎模块，用于存储所述定位区域的地图，并将所述移动终端在所述定位区域中的位置渲染到所述定位区域的地图上，以反馈给所述移动终端；

设备管理模块，用于对所述网关设备、所述移动终端和所有的声波定位收发器进行管理，并配置自身或所述移动终端或者所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器的信号传输时间，以及配置自身或所述移动终端或者所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器进行所述TOA计算。

22.一种移动终端定位系统，其特征在于，包括:

部署在某定位区域的至少两个如权利要求9至12中任一项所述的声波定位收发器，所有的声波定位收发器接入同一网络，网络同步但频率不同，并通过所述网络的时间同步信号同步发出声波信号；

移动终端，用于在进入所述定位区域后与至少两个所述声波定位器一起接入所述网络，以接收所述网络的时间同步信号，来实现所述至少两个声波定位收发器的时间同步，以及接收至少两个所述声波定位收发器的声波信号，并从接收的声波信号中辨识出各个声波定位收发器，并从接收的所有声波信号中辨识出各个声波定位收发器以及获取相应的数据流；

网关设备，用于将所述定位区域中所有的声波定位收发器与所述移动终端接入到所述网络中，并向所述所有的声波定位收发器以及所述移动终端发送时间同步信号，以实现所述所有的声波定位收发器和所述移动终端的时间同步；

定位服务器，连接所述网关设备，用于配置自身或所述移动终端或者所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器之间的信号传输时间差，以及用于配置自身或所述移动终端或者所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器根据所述各个声波定位收发器的位置及及其信号传输时间进行TOA计算，以获得所述移动终端在所述定位区域中的位置。

23.如权利要求22所述的移动终端定位系统，其特征在于，所述网关设备为独立于所有声波定位收发器和所述移动终端之外的网关设备，或者与任一所述声波定位收发器集成为一体，或者与所述移动终端集成为一体。

24.如权利要求22所述的移动终端定位系统，其特征在于，所述定位服务器包括：

解码模块，用于从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器间的信号传输时间；

定位算法模块，用于根据所述各个声波定位收发器的位置及其信号传输时间进行TOA计算，确定所述移动终端在所述定位区域中的位置；

地图引擎模块，用于存储所述定位区域的地图，并将所述移动终端在所述定位区域中的位置渲染到所述定位区域的地图上，以反馈给所述移动终端；

设备管理模块，用于对所述网关设备、所述移动终端和所有的声波定位收发器进行管理，并配置自身或所述移动终端或者所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器的信号传输时间，以及配置自身或所述移动终端或者所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器进行所述TOA计算。

25.一种移动终端定位系统，其特征在于，包括:

部署在某定位区域的至少两个声波定位收发器，所有的声波定位收发器接入同一网络，网络同步但频率不同，并通过所述网络的时间同步信号同步发出声波信号；

如权利要求13至18中任一项所述的移动终端，用于在进入所述定位区域后与至少两个所述声波定位器一起接入所述网络，以接收所述网络的时间同步信号，来实现所述至少两个声波定位收发器的时间同步，以及接收至少两个所述声波定位收发器的声波信号并从接收的声波信号中辨识出各个声波定位收发器，并从接收的所有声波信号中辨识出各个声波定位收发器以及获取相应的数据流；

网关设备，用于将所述定位区域中所有的声波定位收发器与所述移动终端接入到所述网络中，并向所有的声波定位收发器以及所述移动终端发送所述时间同步信号，以实现所述所有的声波定位收发器和所述移动终端的时间同步；

定位服务器，连接所述网关设备，用于配置自身或所述移动终端或者所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器的信号传输时间，以及用于配置自身或所述移动终端或者所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器根据所述各个声波定位收发器的位置及及其信号传输时间进行TOA计算，以获得所述移动终端在所述定位区域中的位置。

26.如权利要求25所述的移动终端定位系统，其特征在于，所述网关设备为独立于所有声波定位收发器和所述移动终端之外的网关设备，或者与任一所述声波定位收发器集成为一体，或者与所述移动终端集成为一体。

27.如权利要求25所述的移动终端定位系统，其特征在于，所述定位服务器包括：

解码模块，用于从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器间的信号传输时间；

定位算法模块，用于根据所述各个声波定位收发器的位置及其信号传输时间进行TOA计算，确定所述移动终端在所述定位区域中的位置；

地图引擎模块，用于存储所述定位区域的地图，并将所述移动终端在所述定位区域中的位置渲染到所述定位区域的地图上，以反馈给所述移动终端；

设备管理模块，用于对所述网关设备、所述移动终端和所有的声波定位收发器进行管理，并配置自身或所述移动终端或者所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器的信号传输时间，以及配置自身或所述移动终端或者所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器进行所述TOA计算。

28.一种移动终端定位系统，其特征在于，包括:

部署在某定位区域的至少两个如权利要求9至12中任一项所述的声波定位收发器，所有的声波定位收发器接入同一网络，网络同步但频率不同，并通过网络的时间同步信号同步发出声波信号；

如权利要求13至18中任一项所述的移动终端，用于在进入所述定位区域后与至少两个所述声波定位器一起接入所述网络，以接收所述网络的时间同步信号，来实现所述至少两个声波定位收发器的时间同步，以及接收至少两个所述声波定位收发器的声波信号，并从接收的所有声波信号中辨识出各个声波定位收发器以及获取相应的数据流；

网关设备，用于将所述定位区域中所有的声波定位收发器与所述移动终端接入到所述网络中，并向所有的声波定位收发器以及所述移动终端发送所述时间同步信号，以实现所述所有的声波定位收发器和所述移动终端的时间同步；

定位服务器，连接所述网关设备，用于配置自身或所述移动终端或者所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器之间的信号传输时间差，以及用于配置自身或所述移动终端或者所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器根据所述各个声波定位收发器的位置及及其信号传输时间进行TOA计算，以获得所述移动终端在所述定位区域中的位置。

29.如权利要求28所述的移动终端定位系统，其特征在于，所述网关设备为独立于所有声波定位收发器和所述移动终端之外的网关设备，或者与任一所述声波定位收发器集成为一体，或者与所述移动终端集成为一体。

30.如权利要求28所述的移动终端定位系统，其特征在于，所述定位服务器包括：

解码模块，用于从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器间的信号传输时间；

定位算法模块，用于根据所述各个声波定位收发器的位置及其信号传输时间进行TOA计算，确定所述移动终端在所述定位区域中的位置；

地图引擎模块，用于存储所述定位区域的地图，并将所述移动终端在所述定位区域中的位置渲染到所述定位区域的地图上，以反馈给所述移动终端；

设备管理模块，用于对所述网关设备、所述移动终端和所有的声波定位收发器进行管理，并配置自身或所述移动终端或者所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器从所述数据流中获取所述各个声波定位收发器的信号传输时间，以及配置自身或所述移动终端或者所述各个声波定位收发器中的至少一个声波定位收发器进行所述TOA计算。