CN111948606A - 一种基于uwb/蓝牙同步的声音定位系统及定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于UWB/蓝牙同步的声音定位系统，包括基站，可同时发射或接收UWB/蓝牙信号和声音信号；终端，可同时接收或发射UWB/蓝牙信号和声音信号；一种基于UWB/蓝牙同步的声音定位方法，包括步骤1、在定位区域内设置若干个所述基站Ai；步骤2、基站Ai发射UWB/蓝牙信号以及规律的声音信号；步骤3、终端利用计时器分别记录UWB/蓝牙信号到达时间ti和声音信号到达时间Ti，终端与基站Ai的距离di＝v(Ti‑ti)，其中，v为声音在介质中的传播速度；步骤4、终端利用TDOA或TOA定位方程解算出终端的定位点；能够在无需同步的情况下对终端实现TOA/TDOA定位。

Description

一种基于UWB/蓝牙同步的声音定位系统及定位方法
技术领域
本发明涉及定位技术领域，特别涉及一种基于UWB/蓝牙同步的声音定位系统及定位方法。
背景技术
现有的定位技术包括蓝牙定位、UWB定位和声音定位等，每种定位技术都需要先进行同步，对于高精度定位系统来说，基站同步精度十分重要，而现有的UWB/蓝牙等同步技术十分复杂，对硬件和算法要求高。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于UWB/蓝牙同步的声音定位系统及定位方法，能够在无需同步的情况下对终端实现TOA/TDOA定位。
本发明的一种实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于UWB/蓝牙同步的声音定位系统，包括：
基站，所述基站上设置有第一收发模块，可同时发射或接收UWB/蓝牙信号和声音信号；
终端，所述终端上设置有第二收发模块，可同时接收或发射UWB/蓝牙信号和声音信号。
所述第一收发模块或第二收发模块包括控制芯片U1、与所述控制芯片U1电连接的收发器和声音模块以及与所述声音模块电连接的声音接收器和发声器，所述收发器用于接收和发射UWB/蓝牙信号，声音接收器用于接收声音信号，发声器用于发射声音信号，所述收发器和声音模块内均设置有与所述控制芯片U1电连接的计时器。
所述控制芯片U1的型号设置为TLSR8278IP48D。
一种基于UWB/蓝牙同步的声音定位方法，应用所述的一种基于UWB/蓝牙同步的声音定位系统，设定基站发射UWB/蓝牙信号和声音信号，终端接收UWB/蓝牙信号和声音信号，包括如下步骤：
步骤1、在定位区域内设置若干个基站Ai；
步骤2、基站Ai发射UWB/蓝牙信号以及规律的声音信号；
步骤3、终端利用计时器分别记录UWB/蓝牙信号到达时间ti和声音信号到达时间Ti，终端与基站Ai的距离di＝v(Ti-ti)，其中，v为声音在介质中的传播速度；
步骤4、终端利用TDOA或TOA定位方程解算出终端的定位点。
所述规律的声音信号设置为：先发射N个周期的声音信号，停止M个周期，下一次发射的声音信号周期数在前一次发射的声音信号周期数的基础上增加1，并再次停止M个周期。
本发明的有益效果：一种基于UWB/蓝牙同步的声音定位系统，包括基站，可同时发射或接收UWB/蓝牙信号和声音信号；终端，可同时接收或发射UWB/蓝牙信号和声音信号；一种基于UWB/蓝牙同步的声音定位方法，包括步骤1、在定位区域内设置若干个所述基站Ai；步骤2、基站Ai发射UWB/蓝牙信号以及规律的声音信号；步骤3、终端利用计时器分别记录UWB/蓝牙信号到达时间ti和声音信号到达时间Ti，终端与基站Ai的距离di＝v(Ti-ti)，其中，v为声音在介质中的传播速度；步骤4、终端利用TDOA或TOA定位方程解算出终端的定位点；能够在无需同步的情况下对终端实现TOA/TDOA定位。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为基站发射信号、终端接收信号的示意图；
图2为基站接收信号、终端发射信号的示意图；
图3为一种基于UWB/蓝牙同步的声音定位方法的原理图；
图4为第一收发模块或第二收发模块的原理图；
图5为声音信号的接收设置图；
图6为UWB/蓝牙同步结合声音信号定位的示意图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明中，除非另有明确的限定，“设置”、“安装”、“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1至图6，一种基于UWB/蓝牙同步的声音定位系统，包括：
基站，所述基站上设置有第一收发模块，可同时发射或接收UWB/蓝牙信号和声音信号；
终端，所述终端上设置有第二收发模块，可同时接收或发射UWB/蓝牙信号和声音信号。
所述第一收发模块或第二收发模块包括控制芯片U1、与所述控制芯片U1电连接的收发器和声音模块以及与所述声音模块电连接的声音接收器和发声器，所述收发器用于接收和发射UWB/蓝牙信号，声音接收器用于接收声音信号，发声器用于发射声音信号，所述收发器和声音模块内均设置有与所述控制芯片U1电连接的计时器。
所述控制芯片U1的型号设置为TLSR8278IP48D。
一种基于UWB/蓝牙同步的声音定位方法，应用所述的一种基于UWB/蓝牙同步的声音定位系统，设定基站发射UWB/蓝牙信号和声音信号，终端接收UWB/蓝牙信号和声音信号，包括如下步骤：
步骤1、在定位区域内设置若干个基站Ai；
步骤2、基站Ai发射UWB/蓝牙信号以及规律的声音信号；
步骤3、终端利用计时器分别记录UWB/蓝牙信号到达时间ti和声音信号到达时间Ti，终端与基站Ai的距离di＝v(Ti-ti)，其中，v为声音在介质中的传播速度；
步骤4、终端利用TDOA或TOA定位方程解算出终端的定位点。
所述规律的声音信号设置为：先发射N个周期的声音信号，停止M个周期，下一次发射的声音信号周期数在前一次发射的声音信号周期数的基础上增加1，并再次停止M个周期。
在本发明中，声音模块的计时器和收发器的计时器互相连接，均由控制芯片U1控制发射和接收，即可同时用发声器发射声音信号和用收发器发射UWB/蓝牙信号，或者同时用声音接收器接收声音信号和用收发器接收UWB/蓝牙信号；声音信号发射序列参照图5，即先发射一个周期声音信号，停止一个周期，在发射两个周期信号，停止一个周期，在发射三个周期声音信号，停止一个周期，以此类推；由于终端接收不是实时开启的，会遗漏一部分信息，终端从图5中Treceive时刻接收到信号，根据接收后的数据可知，当前Treceive处于第三个声音信号周期，可以推断出Tpre，因此终端记录的实际信号到达时间为Treceive-Tpre；参照图1-3，定位区域用4个基站进行定位，终端在定位区域均可接收到4个基站的UWB/蓝牙信号和声音信号，参照图6，基站发射声音信号和UWB/蓝牙信号，声音信号和UWB/蓝牙信号在T1时刻发送，T2表示终端接收到UWB/蓝牙信号的时间，T3表示终端接收到声音信号的时间，由于声波传输的速度远小于UWB/蓝牙信号的传输速度，在相同的时间段内声音的传输距离可以忽略不计，即可将T2时间作为声音信号的发送时间，T3时间作为声音信号的到达时间，在终端侧计算声波的传输距离即基站和终端的距离Di＝(T3i-T2i)*V，V为声音在介质中的传播速度；由上述过程可以分别计算出基站A1、A2、A3、A4与终端之间的距离D1、D2、D3、D4，再利用TDOA或TOA定位方程解算出终端的定位点，其中，TDOA或TOA定位方程为现有技术，在此不再赘述。
当然，本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变形和替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (5)

1.一种基于UWB/蓝牙同步的声音定位系统，其特征在于，包括：
基站，所述基站上设置有第一收发模块，可同时发射或接收UWB/蓝牙信号和声音信号；
终端，所述终端上设置有第二收发模块，可同时接收或发射UWB/蓝牙信号和声音信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于UWB/蓝牙同步的声音定位系统，其特征在于：所述第一收发模块或第二收发模块包括控制芯片U1、与所述控制芯片U1电连接的收发器和声音模块以及与所述声音模块电连接的声音接收器和发声器，所述收发器用于接收和发射UWB/蓝牙信号，声音接收器用于接收声音信号，发声器用于发射声音信号，所述收发器和声音模块内均设置有与所述控制芯片U1电连接的计时器。
3.根据权利要求2所述的一种基于UWB/蓝牙同步的声音定位系统，其特征在于：所述控制芯片U1的型号设置为TLSR8278IP48D。
4.一种基于UWB/蓝牙同步的声音定位方法，应用权利要求1-3任一项所述的一种基于UWB/蓝牙同步的声音定位系统，其特征在于，设定基站发射UWB/蓝牙信号和声音信号，终端接收UWB/蓝牙信号和声音信号，包括如下步骤：
步骤1、在定位区域内设置若干个基站Ai；
步骤2、基站Ai发射UWB/蓝牙信号以及规律的声音信号；
步骤3、终端利用计时器分别记录UWB/蓝牙信号到达时间ti和声音信号到达时间Ti，终端与基站Ai的距离di＝v(Ti-ti)，其中，v为声音在介质中的传播速度；
步骤4、终端利用TDOA或TOA定位方程解算出终端的定位点。
5.根据权利要求4所述的一种基于UWB/蓝牙同步的声音定位方法，其特征在于，所述规律的声音信号设置为：先发射N个周期的声音信号，停止M个周期，下一次发射的声音信号周期数在前一次发射的声音信号周期数的基础上增加1，并再次停止M个周期。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112414411A (zh) * 2020-11-25 2021-02-26 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 用于声波与蓝牙结合的室内定位方法及定位系统
CN112710986A (zh) * 2020-12-18 2021-04-27 武汉大学 基于5g信号同步的声音定位方法及系统
CN113207091A (zh) * 2021-04-06 2021-08-03 Oppo广东移动通信有限公司 一种定位方法及智能穿戴设备、存储介质
CN113359088A (zh) * 2021-06-08 2021-09-07 邵景怡 一种高精度易实施的定位方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140192622A1 (en) * 2013-01-10 2014-07-10 Carnegie Mellon University, Center For Technology Transfer And Enterprise Creation Method and System for Ultrasonic Signaling, Ranging and Location Tracking
US20150378003A1 (en) * 2013-02-04 2015-12-31 Takemetuit Inc. Method of processing positioning signals in positioning systems to accurately determine a true arrival time of each signal
CN205263301U (zh) * 2015-11-27 2016-05-25 浙江车马泊智能工程有限公司 室内定位导航系统
CN107631732A (zh) * 2017-11-02 2018-01-26 武汉大学 基于蓝牙、Wi‑Fi和声波的混合室内定位方法及系统
CN107850667A (zh) * 2015-07-14 2018-03-27 驾驶管理系统公司 使用rf无线信号及超声波信号检测电话的位置
WO2018136225A1 (en) * 2017-01-20 2018-07-26 Qualcomm Incorporated Targeted prs configuration searches
US20180249267A1 (en) * 2015-08-31 2018-08-30 Apple Inc. Passive microphone array localizer
CN110333484A (zh) * 2019-07-15 2019-10-15 桂林电子科技大学 基于环境背景声感知与分析的室内区域级定位方法
WO2020091686A1 (en) * 2018-11-02 2020-05-07 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Position determination using time difference of arrival of single frequency network signals
CN111954152A (zh) * 2020-08-12 2020-11-17 中国计量大学 一种同步的多蓝牙节点定位系统及定位方法
WO2021148473A1 (en) * 2020-01-20 2021-07-29 Forkbeard Technologies AS Likelihood-based acoustic positioning

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140192622A1 (en) * 2013-01-10 2014-07-10 Carnegie Mellon University, Center For Technology Transfer And Enterprise Creation Method and System for Ultrasonic Signaling, Ranging and Location Tracking
US20150378003A1 (en) * 2013-02-04 2015-12-31 Takemetuit Inc. Method of processing positioning signals in positioning systems to accurately determine a true arrival time of each signal
CN107850667A (zh) * 2015-07-14 2018-03-27 驾驶管理系统公司 使用rf无线信号及超声波信号检测电话的位置
US20180249267A1 (en) * 2015-08-31 2018-08-30 Apple Inc. Passive microphone array localizer
CN205263301U (zh) * 2015-11-27 2016-05-25 浙江车马泊智能工程有限公司 室内定位导航系统
WO2018136225A1 (en) * 2017-01-20 2018-07-26 Qualcomm Incorporated Targeted prs configuration searches
CN107631732A (zh) * 2017-11-02 2018-01-26 武汉大学 基于蓝牙、Wi‑Fi和声波的混合室内定位方法及系统
WO2020091686A1 (en) * 2018-11-02 2020-05-07 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Position determination using time difference of arrival of single frequency network signals
CN110333484A (zh) * 2019-07-15 2019-10-15 桂林电子科技大学 基于环境背景声感知与分析的室内区域级定位方法
WO2021148473A1 (en) * 2020-01-20 2021-07-29 Forkbeard Technologies AS Likelihood-based acoustic positioning
CN111954152A (zh) * 2020-08-12 2020-11-17 中国计量大学 一种同步的多蓝牙节点定位系统及定位方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112414411A (zh) * 2020-11-25 2021-02-26 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 用于声波与蓝牙结合的室内定位方法及定位系统
CN112710986A (zh) * 2020-12-18 2021-04-27 武汉大学 基于5g信号同步的声音定位方法及系统
CN112710986B (zh) * 2020-12-18 2023-03-31 武汉大学 基于5g信号同步的声音定位方法及系统
CN113207091A (zh) * 2021-04-06 2021-08-03 Oppo广东移动通信有限公司 一种定位方法及智能穿戴设备、存储介质
CN113359088A (zh) * 2021-06-08 2021-09-07 邵景怡 一种高精度易实施的定位方法

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