CN111220973A - 一种基于光同步的声波频分定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于光同步的声波频分定位系统，包括基站和定位装置，基站包括红外发生单元、声波接收单元、基站数据同步单元、基站数据处理单元、基站电源管理单元和基站电源，它们通过电路电性连接；基站还设置有其他基站和PC坐标处理系统；定位装置包括红外接收单元、声波发生单元、定位数据同步单元、定位数据处理单元、定位电源管理单元和定位电源，它们通过电路电性连接；该系统能够通过该装置和方法获取需要定位装置相对基站的坐标，操作方便，测量精度高。

Description

一种基于光同步的声波频分定位系统

技术领域

本发明涉及定位技术领域，尤其是一种基于光同步的声波频分定位系统。

背景技术

目前室内定位技术有很多种，如A-GPS定位技术、超声波定位技术、蓝牙技术、红外线技术、射频识别技术、超宽带技术、无线局域网络、光跟踪定位技术，以及图像分析、信标定位、计算机视觉定位技术等等；这些室内定位技术从总体上可归纳为几类，即GNSS技术，无线定位技术，其它定位技术，以及GNSS和无线定位组合的定位技术。

GPS是目前应用最为广泛的定位技术，定位精度也很低且定位器终端的成本较高；现有定位技术要么定位普遍精度不高，要么在精确定位上有局限性或者硬件设计复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低、精度高、结构简单的基于光同步的声波频分定位系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于光同步的声波频分定位系统，包括基站和定位装置，所述基站设置有基站工作单元，基站工作单元包括红外发生单元、声波接收单元、基站数据同步单元和基站数据处理单元，红外发生单元、声波接收单元、基站数据同步单元和基站数据处理单元之间通过电路电性连接；所述基站设置有基站电源管理单元和基站电源，电源管理单元和基站电源之间通过电路电性连接，电源管理单元和基站工作单元之间通过电路电性连接；所述基站设置有其他基站和PC坐标处理系统，其他基站与基站工作单元通过电路电性连接，PC坐标处理系统与基站工作单元通过电路电性连接；所述定位装置设置有定位工作单元，定位工作单元包括红外接收单元、声波发生单元、定位数据同步单元、定位数据处理单元，红外接收单元、声波发生单元、定位数据同步单元、定位数据处理单元之间通过电路电性连接；所述定位装置设置有定位电源管理单元和定位电源，定位电源管理单元和定位电源之间通过电路电性连接，定位电源管理单元和定位工作单元之间通过电路电性连接。

作为本发明进一步的方案：所述基站包括基站A、基站B和基站C。

作为本发明进一步的方案：所述定位装置包括第一定位装置和第二定位装置。

与现有技术相比，本发明有益效果：本发明一种基于光同步的声波频分定位系统，通过设置的基站A、基站B、基站C和定位装置，基站A定时发送同步信号给基站B和基站C，然后基站A，基站B和基站C同时打开红外发生器，向空间内发出红外光线，定位装置上的红外接收单元接收到红外信号后，根据自身的ID等信息发出声波，声波中携带有自身ID等参数，基站在打开红外发生器后开始计时，通过计算会有2个坐标点，根据空间布置可以排除掉不合理的点，最终达到精确定位的目的。

附图说明

图1为本发明的工作示意图；

图2为本发明的多个定位装置示意图；

图3为本发明的基站原理图；

图4为本发明的定位装置原理图。

图中：1-基站；101-基站A；102-基站B；103-基站C；2-定位装置；21-第一定位装置；22-第二定位装置；3-基站工作单元；4-红外发生单元；5-声波接收单元；6-基站数据同步单元；7-基站数据处理单元；8-基站电源管理单元；9-基站电源；10-其他基站；11-PC坐标处理系统；12-定位工作单元；13-红外接收单元；14-声波发生单元；15-定位数据同步单元；16-定位数据处理单元；17-定位电源管理单元；18-定位电源。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明实施例中，一种基于光同步的声波频分定位系统，包括基站1和定位装置2，基站1设置有基站工作单元3，基站工作单元3包括红外发生单元4、声波接收单元5、基站数据同步单元6和基站数据处理单元7，红外发生单元4、声波接收单元5、基站数据同步单元6和基站数据处理单元7之间通过电路电性连接；基站1设置有基站电源管理单元8和基站电源9，电源管理单元8和基站电源9之间通过电路电性连接，电源管理单元8和基站工作单元3之间通过电路电性连接；基站1设置有其他基站10和PC坐标处理系统11，其他基站10与基站工作单元3通过电路电性连接，PC坐标处理系统11与基站工作单元3通过电路电性连接；定位装置2设置有定位工作单元12，定位工作单元12包括红外接收单元13、声波发生单元14、定位数据同步单元15、定位数据处理单元16，红外接收单元13、声波发生单元14、定位数据同步单元15、定位数据处理单元16之间通过电路电性连接；定位装置2设置有定位电源管理单元17和定位电源18，定位电源管理单元17和定位电源18之间通过电路电性连接，定位电源管理单元17和定位工作单元12之间通过电路电性连接；基站1包括基站A101、基站B102、基站C103，至少有三个；定位装置2包括第一定位装置21、第二定位装置22。

空间内有3个安装位置固定的基站A101、基站B102、基站C103，有可以在空间内随意移动的第一定位装置21、第二定位装置22，通过本方法可以获取以定位装置2相对基站1的空间坐标；图3为本发明的基站原理图，基站电源管理单元8为整个基站1各单元的正常工作提供稳定的电源，基站数据同步单元6负责与其他基站10进行通信，红外发生单元4在接收到触发信号后发出红外光线，声波接收单元5能接收声波并提出声波的频率的参数，基站数据处理单元7负责控制各单元的工作和对接收到的数据进行处理，并且能将处理后的数据传输到PC坐标处理系统11需要获取坐标的设备上；基站A101、基站B102、基站C103之间可以相互通信，在工作过程中将基站A101作为主控基站，开始工作后与基站B102和基站C103进行通信，控制3个基站同时发出光线，在基站覆盖范围内的定位装置2都能接收到其中一个或多个基站发出的光线，由于光在空气中传播速度很快，可以看做到达所以定位装置2的时间是一样的；图4为本发明的定位装置原理图，定位电源18为整个设备提供电能，定位电源管理单元17为其他各单元的正常工作提供稳定的电源，定位数据处理单元16负责整个系统的控制和运算处理，红外接收单元13能接收外界发来的红外信号，声波发生单元14可以发出特定频率和振幅的声波，定位数据同步单元15可以与电脑等设备连接对该设备进行配置等操作；第一定位装置21、第二定位装置22都有自身的ID号，并且一个空间内的ID不能重复，在定位装置2收到基站1的红外光后根据自身的ID号对声波波形进行调制，不同的ID号的声波波形不同，从而避免多个定位设备发出的声波的干扰影响测量精度；距离发出声波的定位装置2最近的3个基站会先收到定位装置2发出的声波，基站1提取声波中各频率成本能得到声波中包含的所以频率信息；因此能同时接收多个定位装置的信息，然后基站1根据收到声波的时间和光线发出的时间可以得到基站1发出光线到基站1接收到声波所需的时间，通过读取声波中携带的信息可以获取以定位基站在从发出到基站1接收到所需的时间，根据声波在空气中的传播速度可以算出定位装置2到该基站1的距离。

综上所述，3个以上基站获取到定位装置2到该基站的距离后，能算出2个空间点到这3个基站距离相等，根据空间的布置可以排除到不合理的点，即可获得定位装置2在空间中相对基站1的坐标，也可以通过更多的基站对位置进行修正获得更精确的定位效果；然后定位装置2继续获取其他定位装置发出的声波信息，通用以上的方法处理可以获取到其他定位装置的坐标等信息，从而实现在空间中的精确定位。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种基于光同步的声波频分定位系统，包括基站(1)和定位装置(2)，其特征在于：所述基站(1)设置有基站工作单元(3)，基站工作单元(3)包括红外发生单元(4)、声波接收单元(5)、基站数据同步单元(6)和基站数据处理单元(7)，红外发生单元(4)、声波接收单元(5)、基站数据同步单元(6)和基站数据处理单元(7)之间通过电路电性连接；所述基站(1)设置有基站电源管理单元(8)和基站电源(9)，电源管理单元(8)和基站电源(9)之间通过电路电性连接，电源管理单元(8)和基站工作单元(3)之间通过电路电性连接；所述基站(1)设置有其他基站(10)和PC坐标处理系统(11)，其他基站(10)与基站工作单元(3)通过电路电性连接，PC坐标处理系统(11)与基站工作单元(3)通过电路电性连接；所述定位装置(2)设置有定位工作单元(12)，定位工作单元(12)包括红外接收单元(13)、声波发生单元(14)、定位数据同步单元(15)、定位数据处理单元(16)，红外接收单元(13)、声波发生单元(14)、定位数据同步单元(15)、定位数据处理单元(16)之间通过电路电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于光同步的声波频分定位系统，其特征在于：所述基站(1)包括基站A(101)、基站B(102)和基站C(103)。

3.根据权利要求1所述的一种基于光同步的声波频分定位系统，其特征在于：所述定位装置(2)包括第一定位装置(21)和第二定位装置(22)。

4.根据权利要求1所述的一种基于光同步的声波频分定位系统，其特征在于：所述定位装置(2)设置有定位电源管理单元(17)和定位电源(18)，定位电源管理单元(17)和定位电源(18)之间通过电路电性连接，定位电源管理单元(17)和定位工作单元(12)之间通过电路电性连接。

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