CN112098942B - 一种智能设备的定位方法和智能设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种智能设备的定位方法和智能设备。当智能设备在第一位置点处，基于布置在智能设备上的第一声音检测模块和第二声音检测模块针对声音源发送的直达声音信号的接收时间差，确定智能设备与声音源之间的第一相对角度；当智能设备移动到第二位置点处，基于第一声音检测模块和第二声音检测模块针对声音源发送的直达声音信号的接收时间差，确定智能设备与声音源之间的第二相对角度；其中第二位置点处的智能设备与第一位置点处的智能设备的方向相同；基于第一相对角度和第二相对角度，确定智能设备相对于声音源的相对位置。基于设备间相对方向识别和相对距离的判断，实现相对位置识别，可以拓展应用范围，提升用户体验。

Description

一种智能设备的定位方法和智能设备
技术领域
本发明实施方式涉及定位技术领域，更具体地，涉及一种智能设备的定位方法和智能设备。
背景技术
随着5G等无线通信技术的投入使用，全球建设物联网的进程也在加速，而位置服务是物联网的基础设施，位置服务将渗透在诸多物联网应用场景中，使人、物位置互相感知。因此，有必要探索基于智能设备间互相定位的技术及应用，实现人与人、人与物、物与物之间的连接，提升工作、社交等场景的智能化、人性化程度。
目前，智能设备间互相的定位一般是基于GNSS全球卫星定位系统实现的。然而，GNSS全球卫星定位系统定位精度低，尤其在室内几乎无法使用。另外，WiFi技术和蓝牙技术判断智能设备的相对位置不准确，而且还需要反复试验与对照实际距离来求得与蓝牙设备相隔一米时的信号强度和环境衰减因子，因此并不可靠。目前来讲，对于一些小空间场景的智能设备的基础位置服务，现有技术不具备普适性。
发明内容
本发明实施方式提出一种智能设备的定位方法和智能设备。
本发明实施方式的技术方案如下：
一种智能设备的定位方法，该方法包括：
当智能设备在第一位置点处，基于布置在智能设备上的第一声音检测模块和第二声音检测模块针对声音源发送的直达声音信号的接收时间差，确定智能设备与声音源之间的第一相对角度；
当智能设备移动到第二位置点处，基于所述第一声音检测模块和第二声音检测模块针对声音源发送的直达声音信号的接收时间差，确定智能设备与声音源之间的第二相对角度；其中第二位置点处的智能设备与第一位置点处的智能设备的方向相同；
基于所述第一相对角度和所述第二相对角度，确定智能设备相对于所述声音源的相对位置。
在一个实施方式中，第一相对角度为φ1，第二相对角度为φ2；
所述基于所述第一相对角度和所述第二相对角度，确定智能设备相对于所述声音源的相对位置包括：
确定R2，其中
其中R2为第二位置点与声音源之间的距离；c为声音的传播速度；ΔT为第一位置点处的第一声音检测模块针对直达第一声音检测模块的声音信号的检测时间窗口内的检测时刻与第二位置点处的第一声音检测模块针对直达第一声音检测模块的声音信号的检测时间窗口内的检测时刻之间的差值，或第一位置点处的第二声音检测模块针对直达第二声音检测模块的声音信号的检测时间窗口内的检测时刻与第二位置点处的第二声音检测模块针对直达第二声音检测模块的声音信号的检测时间窗口内的检测时刻之间的差值。
在一个实施方式中，所述基于所述第一相对角度和所述第二相对角度，确定智能设备相对于所述声音源的相对位置包括：
确定R1，其中
其中R1为第一位置点与声音源之间的距离。
在一个实施方式中，还包括：
显示包含所述R1和所述φ1的第一提示信息，或包含所述R2和所述φ2的第二提示信息。
一种智能设备，包括：
第一声音检测模块；
第二声音检测模块；
处理器，被配置用于：
当智能设备在第一位置点处，基于第一声音检测模块和第二声音检测模块针对声音源发送的直达声音信号的接收时间差，确定智能设备与声音源之间的第一相对角度；
当智能设备移动到第二位置点处，基于所述第一声音检测模块和第二声音检测模块针对声音源发送的直达声音信号的接收时间差，确定智能设备与声音源之间的第二相对角度；其中第二位置点处的智能设备与第一位置点处的智能设备的方向相同；
基于所述第一相对角度和所述第二相对角度，确定智能设备相对于所述声音源的相对位置。
在一个实施方式中，第一相对角度为φ1，第二相对角度为φ2；
处理器，被配置用于：
确定R2，其中
其中R2为第二位置点与声音源之间的距离；c为声音的传播速度；ΔT为第一位置点处的第一声音检测模块针对直达第一声音检测模块的声音信号的检测时间窗口内的检测时刻与第二位置点处的第一声音检测模块针对直达第一声音检测模块的声音信号的检测时间窗口内的检测时刻之间的差值，或第一位置点处的第二声音检测模块针对直达第二声音检测模块的声音信号的检测时间窗口内的检测时刻与第二位置点处的第二声音检测模块针对直达第二声音检测模块的声音信号的检测时间窗口内的检测时刻之间的差值。
在一个实施方式中，处理器，被配置用于：
确定R1，其中
其中R1为第一位置点与声音源之间的距离。
在一个实施方式中，还包括：
显示模块，用于显示包含所述R1和所述φ1的第一提示信息，或包含所述R2和所述φ2的第二提示信息。
在一个实施方式中，所述智能设备包括：智能手机；平板电脑；智能手表；智能手环；智能音箱；智能电视；智能耳机；智能机器人。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述的智能设备的定位方法。
从上述技术方案可以看出，在本发实施方式中，当智能设备在第一位置点处，基于布置在智能设备上的第一声音检测模块和第二声音检测模块针对声音源发送的直达声音信号的接收时间差，确定智能设备与声音源之间的第一相对角度；当智能设备移动到第二位置点处，基于第一声音检测模块和第二声音检测模块针对声音源发送的直达声音信号的接收时间差，确定智能设备与声音源之间的第二相对角度；其中第二位置点处的智能设备与第一位置点处的智能设备的方向相同；基于第一相对角度和第二相对角度，确定智能设备相对于声音源的相对位置。由此可见，应用本发明实施方式之后，基于设备间相对角度识别，可以实现智能设备的相对位置识别，从而提升用户体验。
另外，本发明实施方式便于用户回溯历史位置和确认当前位置。
而且，本发明实施方式使得相对角度定位具备普适性，不同厂家的设备都能实现互操作和互兼容。
附图说明
图1为本发明智能设备间的相对角度确定方法的示范性流程图。
图2为本发明智能设备间相对角度确定的原理示意图。
图3为本发明智能设备间相对角度的计算原理图。
图4为本发明确定一对直达信号的第一示范性示意图。
图5为本发明确定一对直达信号的第二示范性示意图。
图6为本发明的第一声音检测模块和第二声音检测模块在智能设备中的第一示范性布置示意图。
图7为本发明的第一声音检测模块和第二声音检测模块在智能设备中的第二示范性布置示意图。
图8为本发明第一智能设备和第二智能设备的相对定位示意图。
图9为本发明在智能设备界面中展示相对角度的示意图。
图10为本发明智能设备间相对定位的示范性处理流程图。
图11为本发明智能设备的定位方法的流程图。
图12为智能设备与声音源的示范性距离计算示意图。
图13为本发明智能设备从第一位置点移动到第二位置点的示范性示意图。
图14为本发明确定ΔT的示范性示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。
为不额外添加硬件地、利用软件实现智能设备间相对方向定位，使得该相对定位具备普适性，不同厂家的设备都能实现互操作和互兼容，并基于此探索智能设备的创新应用，本发明实施方式提出一种基于声音(优选为超声)的智能设备间相对方向识别方案，无需额外添加硬件，可以利用软件实现两台智能设备间的相对方向识别，定位结果准确且可靠。
首先，智能设备(intelligent device)是指任何一种具有计算处理能力的设备、器械或者机器。
图1为本发明智能设备间的相对角度确定方法的示范性流程图。该方法适用于第一智能设备，第一智能设备包括第一声音检测模块和第二声音检测模块。
第一声音检测模块和第二声音检测模块在第一智能设备中被固定安装。比如，第一声音检测模块可以实施为布置在第一智能设备中的一个麦克风或一组麦克风阵列。同样地，第二声音检测模块可以实施为布置在第一智能设备中的、不同于第一声音检测模块的一个麦克风或一组麦克风阵列。
如图1所示，该方法包括：
步骤101：使能第一声音检测模块检测第二智能设备发出并直达第一声音检测模块的第一声音信号，使能第二声音检测模块检测第二智能设备发出并直达第二声音检测模块的第二声音信号，其中第一声音信号和第二声音信号为第二智能设备同时发出的。
在这里，第二智能设备可以发出一个声音信号或同时发出多个声音信号。
比如：当第二智能设备发出一个声音信号时，第二智能设备中的第一声音检测模块和第二声音检测模块分别检测该声音信号。其中：第一声音检测模块检测到的、该声音信号直达第一声音检测模块的检测信号被确定为第一声音信号；第二声音检测模块检测到的、该声音信号直达第一声音检测模块的检测信号，被确定为第二声音信号。
再比如，当第二智能设备同时发出多个声音信号时，比如发出一个超声波信号，一个可听声音信号。第二智能设备中的第一声音检测模块适配于检测超声波信号，第二声音检测模块适配于检测可听声音信号。第一声音检测模块检测该超声波信号，第二声音检测模块该可听声音信号。其中：第一声音检测模块检测到的、该超声波信号直达第一声音检测模块的检测信号被确定为第一声音信号；第二声音检测模块检测到的、该可听声音信号直达第二声音检测模块的检测信号，被确定为第二声音信号。
换句话说，第一声音信号和第二声音信号，可以为第一声音检测模块和第二声音检测模块针对第二智能设备发出的同一声音信号的分别检测信号。或，第一声音信号和第二声音信号，可以为第一声音检测模块和第二声音检测模块针对第二智能设备同时发出的不同声音信号的分别检测信号。
步骤102：确定第一声音信号的接收时刻与第二声音信号的接收时刻之间的时间差。
在这里，第一智能设备(比如，第一智能设备中的CPU)可以记录第一声音信号的接收时刻以及第二声音信号的接收时刻，并计算这两者之间的时间差。
步骤103：基于第一声音检测模块与第二声音检测模块之间的距离以及时间差，确定第一智能设备与第二智能设备之间的相对角度。
比如，可以由第一智能设备的CPU执行步骤103。
在一个实施方式中，步骤103中确定第一智能设备与第二智能设备之间的相对角度包括：基于确定θ；其中arcsin为反正弦函数，d＝t*c，t为所述时间差，c为声音的传播速度，D为第一声音检测模块与第二声音检测模块之间的距离；基于θ确定第一智能设备与第二智能设备之间的相对角度/>其中/>
其中，步骤102中确定出的时间差的值可以为正数，也可以为负数。当所述时间差的值为正数时，第二声音信号的接收时刻早于第一声音信号的接收时刻，因此第一智能设备与第二智能设备之间的相对角度φ通常为锐角；当时间差的值为负数时，第一声音信号的接收时刻早于第二声音信号的接收时刻，因此第一智能设备与第二智能设备之间的相对角度φ通常为钝角。
在本发明实施方式中，第一声音信号为自第二智能设备直达第一声音检测模块的信号，第二声音信号为自第二智能设备直达第二声音检测模块的信号。实际上，无论是第一声音检测模块还是第二声音检测模块，都可能收到自第二智能设备发出且非直达的信号(比如，经过障碍物的一次反射或多次发射)。因此，如何从接收到的多个信号中确定出直达信号具有显著意义。
申请人发现：通常情况下，每个声音检测模块的接收信号流(steam)都包含直达信道与反射信道。可以依据如下原则简单且便利地确定直达信道：在声音检测模块检测到的所有信号中，直达信道的信号强度一般是最强的。
因此，在一个实施方式中，该方法还包括：将第一声音检测模块接收第二智能设备的声音信号流中的、在预定时间窗口内强度大于预定门限值的声音信号，确定为所述第一声音信号；将第二声音检测模块接收第二智能设备的声音信号流中的、在所述预定时间窗口内强度大于所述预定门限值的声音信号，确定为所述第二声音信号。
图4为本发明确定一对直达信号的第一示范性示意图。
在图4中，第一声音检测模块检测到的声音信号流为steam1，steam1包含沿着时间(t)变化的多个脉冲信号，预定信号强度的门限值为T。可见，在时间窗口90的范围内，steam1中的脉冲信号50的信号强度大于门限值T。第二声音检测模块检测到的声音信号流为steam2，steam2包含沿着时间(t)变化的多个脉冲信号，预定信号强度的门限值同样为T。可见，在时间窗口90的范围内，steam2中的脉冲信号60的信号强度大于门限值T。因此，确定脉冲信号50为第一声音信号；脉冲信号60为第二声音信号。
另外，申请人还发现：可以综合考虑以下两个原则准确地确定直达信道：原则(1)、在声音检测模块检测到的所有信号中，直达信道的信号强度一般是最强的；原则(2)、联合判别法：两条直达信道信号(第一声音信号和第二声音信号)的到达时间差所换算出的距离差d不应大于第一声音检测模块和第二声音检测模块之间的距离。
因此，在一个实施方式中，该方法还包括：在第一声音检测模块检测第二智能设备的声音信号流中确定出强度大于预定门限值的声音信号，以形成第一候选信号集；在第二声音检测模块检测第二智能设备的声音信号流中确定出强度大于所述预定门限值的声音信号，以形成第二候选信号集；确定第一候选信号集中的每个声音信号的接收时刻与第二候选信号集中的每个声音信号的接收时刻之间的各自的时间差；将所述时间差小于M的一对声音信号，确定为所述第一声音信号和所述第二声音信号，其中M＝(D/c),D为第一声音检测模块与第二声音检测模块之间的距离，c为声音的传播速度。
图5为本发明确定一对直达信号的第二示范性示意图。
在图5中，第一声音检测模块检测到的声音信号流为steam1，steam1包含沿着时间(t)变化的多个脉冲信号，预定信号强度的门限值为T。可见，在steam1中，脉冲信号50的信号强度大于门限值T，因此第一候选信号集包含脉冲信号50。第二声音检测模块检测到的声音信号流为steam2，steam1包含沿着时间(t)变化的多个脉冲信号，预定信号强度的门限值同样为T。可见，在steam2中，脉冲信号60和脉冲信号70的信号强度都大于门限值T，因此第二候选信号集包含脉冲信号60和脉冲信号70。
而且，确定第一候选信号集中的脉冲信号50与第二候选信号集中的脉冲信号60的接收时刻之间的时间差d1，以及确定第一候选信号集中的脉冲信号50与第二候选信号集中的脉冲信号70的接收时刻之间的时间差d2。假定d1小于M，d2大于M，其中M＝(D/c)，D为第一声音检测模块与第二声音检测模块之间的距离，c为声音的传播速度。因此，将与d1相关的一对声音信号中的脉冲信号50确定为第一声音信号，且该对声音信号中的脉冲信号60确定为第二声音信号。
优选地，第一声音信号和第二声音信号为具有码分多址格式的超声波且包含第二智能设备的媒体访问控制地址(MAC)。
因此，第一智能设备可以基于包含在声音信号中的第二智能设备的MAC地址，准确识别声音信号的来源。当环境中存在多个发出声音信号的声源时，第一智能设备基于提取声音信号中的MAC地址，可以准确利用来自于同一声源的两个直达信号确定与该声源的相对角度，而不会受到其它声源的干扰。
本发明实施方式还提出了一种智能设备间的相对角度确定方法。该方法适用于第一智能设备，所述第一智能设备包括第一声音检测模块和第二声音检测模块，该方法包括：确定第二智能设备发出的超声波信号直达第一声音检测模块的第一时刻；确定超声波信号直达第二声音检测模块的第二时刻；确定第一时刻与第二时刻之间的时间差；基于第一声音检测模块与第二声音检测模块之间的距离以及时间差，确定第一智能设备与第二智能设备之间的相对角度。
在一个实施方式中，所述确定第一智能设备与第二智能设备之间的相对角度包括：基于确定θ；其中arcsin为反正弦函数，d＝t*c，t为所述时间差，c为声音的传播速度，D为第一声音检测模块与第二声音检测模块之间的距离；基于θ确定第一智能设备与第二智能设备之间的相对角度/>其中/>
在一个实施方式中，该方法还包括下列处理中的至少一个：
(1)、将第一声音检测模块接收第二智能设备的超声波信号流中的、在预定时间窗口内强度大于预定门限值的超声波信号，确定为直达第一声音检测模块的超声波信号，将接收到该直达第一声音检测模块的超声波信号的时刻确定为所述第一时刻；将第二声音检测模块接收第二智能设备的超声波信号流中的、在所述预定时间窗口内强度大于所述预定门限值的超声波信号，确定为直达第二声音检测模块的超声波信号，将接收到该直达第二声音检测模块的超声波信号的时刻确定为所述第二时刻。
(2)、在第一声音检测模块检测第二智能设备的超声波信号流中确定出强度大于预定门限值的超声波信号，以形成第一候选信号集；在第二声音检测模块检测第二智能设备的超声波信号流中确定出强度大于所述预定门限值的超声波信号，以形成第二候选信号集；确定第一候选信号集中的每个超声波信号的接收时刻与第二候选信号集中的每个超声波信号的接收时刻之间的各自的时间差；将所述时间差小于M的一对超声波信号的接收时刻，确定为所述第一时刻和第二时刻，其中M＝(D/c),D为第一声音检测模块与第二声音检测模块之间的距离，c为声音的传播速度。
下面对本发明的相对定位的原理和计算过程进行示范性说明。
图2为本发明智能设备间相对角度确定的原理示意图。图3为本发明智能设备间相对角度的计算原理图。
如图2所示，布置在智能设备A底部的麦克风a1发射超声信号，该超声信号包含智能设备A的MAC地址，智能设备B(图2中没有示出)具有相隔布置的两个麦克风，分别为麦克风b1和麦克风b2。其中：麦克风b1接收该超声信号的直达信号L1，麦克风b2接收该超声信号的直达信号L2。该超声信号经过障碍物发射后到达麦克风b1和麦克风b2的非直达信号，不参与后续的相对角度计算。
由于智能设备较小，特别是两台智能设备相距较远时，因此直达信号L1、L2可以视为平行线。
如图3所示，L1、L2分别表示智能设备B的麦克风b1、麦克风b2接收到的直达信号(不是经障碍物反射的信号)；D为麦克风b1和麦克风b2之间的距离。比如，如果麦克风b1和麦克风b2分别布置在智能设备B的上下两端，那么D可以为智能设备B的长度；d为L1和L2的距离差，运用信号的相关算法可以确定直达信号L1相对于直达信号L2的延迟时间差t，可以基于延迟时间差t计算出d，其中d＝t*c,c为声音在介质(比如空气)中的传播速度；θ为辅助角度，其中因此，可以计算出智能设备A与智能设备B的相对角度/>其中
优选地，智能设备A与智能设备B可以实施为下列中的至少一个：智能手机；平板电脑；智能手表；智能手环；智能音箱；智能电视；智能耳机；智能机器人，等等。
可以在智能设备的多个位置处布置第一声音检测模块和第二声音检测模块。
图6为本发明的第一声音检测模块和第二声音检测模块在智能设备中的第一示范性布置示意图。在图6中，第一声音检测模块18和第二声音检测模块19分别布置在智能设备在长度方向上的两端，因此可以直接将智能设备的长度D确定为第一声音检测模块18和第二声音检测模块19之间的距离。
图7为本发明的第一声音检测模块和第二声音检测模块在智能设备中的第二示范性布置示意图。在图7中，第一声音检测模块18和第二声音检测模块19分别布置在智能设备在宽度方向上的两端，因此可以直接将智能设备的宽度D确定为第一声音检测模块18和第二声音检测模块19之间的距离。
以上示范性描述了第一声音检测模块和第二声音检测模块在智能设备中的布置示意图，本领域技术人员可以意识到，这种描述仅是示范性的，并不用于限定本发明实施方式的保护范围。
实际上，目前智能设备通常都具有两组麦克风，可以将这两组麦克风作为第一声音检测模块和第二声音检测模块应用在本发明实施方式中，而无需在硬件上改动智能设备。
下面描述基于本发明实施方式利用超声计算智能设备间的相对角度的典型实例。
图8为本发明第一智能设备和第二智能设备的相对定位示意图。图10为本发明智能设备间相对定位的示范性处理流程图。在图7中，示意出检测声音信号的两组合麦克风的各自的处理路径，其中，模/数转换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)是将连续变量的模拟信号转换为离散的数字信号的器件；带通滤波器(band-pass filter，BPF)是允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备。基于超声的两台智能设备间相对方向识别步骤包括：
第一步：第一智能设备发射超声格式的定位信号，该定位信号包含智能设备1的Mac地址。
第二步：第二智能设备的两组麦克风分别检测定位信号，从各自检测到的定位信号中解析出Mac地址，并基于Mac地址确认各自检测到的定位信号源自同一声源。
第三步：第二智能设备基于自身所包含的两组麦克风分别检测出的、针对定位信号的两个直达信号之间的时间差计算出这两个直达信号的距离差d。
第四步：第二智能设备计算则信号入射角度/> 即为第一智能设备与第二智能设备的相对角度，其中D为第二智能设备中这两组麦克风的距离。
第五步：第二智能设备在自身的显示界面上显示相对角度从而提示用户第一智能设备的相对方向。比如，图9为本发明在智能设备界面中展示相对角度的示意图。
举例说明，假定在图8所示的环境中，第一智能设备具体实施为智能音箱，第一智能设备具体实施为智能手机。
步骤一：该智能音箱发射超声信号，该超声信号包含智能音箱的Mac地址，且为基于CDMA码分多址技术架构的信号。
步骤二：智能手机的两组麦克风阵列接收超声信号并解算出智能音箱的Mac地址，同时，智能手机解算出两组麦克风阵列的两个直达信号之间的距离差d。其中：假定两组克风阵列的各自接收信号流stream1和stream2中，分别存在信号强度峰值大于门限值T的直达信号，因此满足原则1；再假定这两个直达信号的到达时间差计算对应于该Δt的d，其中/>两组麦克风距离D为已知(即手机长度)，假定为0.145m，可见d＜D，因此满足原则2。因此，可以选定这两个直达信号计算相对角度，其中d＝0.014(m)。
步骤三：智能手机计算那么信号入射角度智能手机在自己的显示屏幕上显示角度84.4°，即智能音箱在智能手机的84.4°方向。
利用两个智能设备间相对方向的识别方法，可进一步获得两个智能设备间的相对距离。设想如下场景：有至少两个智能设备，其中，至少一个智能设备a，用于发射超声定位信号，该超声定位信号包含智能设备a的MAC地址；至少一个智能设备b，用于接收超声定位信号并解算信号入射角度，并在进一步发生移动后计算与智能设备a的相对距离。
基于上述描述，本发明实施方式还提出了基于上述相对角度计算的智能设备的定位方法。
图11为本发明智能设备的定位方法的流程图。基于图11所示方法，可以实现智能设备(优选为可移动的智能设备)与声音源之间的相对定位。
如图11所示，该方法包括：
步骤1101：当智能设备在第一位置点处，基于布置在智能设备上的第一声音检测模块和第二声音检测模块针对声音源发送的直达声音信号的接收时间差，确定智能设备与声音源之间的第一相对角度。
在这里，声音源优选为布置在固定位置的另一个智能设备。声音源可以周期性发出包含自身Mac地址的声音信号(优选为超声信号)。
首先，智能设备在第一位置点处，基于布置在智能设备上的第一声音检测模块和第二声音检测模块针对声音源发送的直达声音信号的接收时间差，确定智能设备与声音源之间的第一相对角度。具体地，第一相对角度的计算方式，可以参照图1所示的关于的确定方法。此时，声音源对应为图1描述方法中的第二智能设备。
步骤1102：当智能设备移动到第二位置点处，基于第一声音检测模块和第二声音检测模块针对声音源发送的直达声音信号的接收时间差，确定智能设备与声音源之间的第二相对角度；其中第二位置点处的智能设备与第一位置点处的智能设备的方向相同。
在这里，智能设备从单一位置点移动到在第二位置，其中第二位置点处的智能设备与第一位置点处的智能设备的方向相同。智能设备在第二位置点处，基于布置在智能设备上的第一声音检测模块和第二声音检测模块针对声音源发送的直达声音信号的接收时间差，确定智能设备与声音源之间的第二相对角度。具体地，第二相对角度的计算方式，可以参照图1所示的关于的确定方法。此时，声音源对应为图1描述方法中的第二智能设备。
而且，第二位置点处的智能设备与第一位置点处的智能设备的方向相同的含义为：第二位置点处的智能设备中的第一声音检测模块和第二声音检测模块之间的连线的方向，与第一位置点处的智能设备中的第一声音检测模块和第二声音检测模块之间的连线的方向，为重合的或相互平行的。
另外，在用户手持智能设备从第一位置点移动到第二位置点的移动中间过程中，对智能设备的方向并无特别要求。优选地，智能设备从第一位置点移动到第二位置点的移动中间过程中，用户保持智能设备的方向持续不变，且等同于第一位置点处的智能设备的方向。
图13为本发明智能设备从第一位置点移动到第二位置点的示范性示意图。
在图13中，在第一位置点(如图13所示的A点)处，由智能设备的两个声音检测模块(即第一声音检测模块和第二声音检测模块)所形成的直线为S1；在第二位置点(如图13所示的B点)处，由智能设备的两个声音检测模块(即第一声音检测模块和第二声音检测模块)所形成的直线为S2，其中当S1与S2重合或相互平行时，确定第二位置点处的智能设备与第一位置点处的智能设备的方向相同。
步骤1103：基于所述第一相对角度和所述第二相对角度，确定智能设备相对于所述声音源的相对位置。
在一个实施方式中，第一相对角度为φ1，第二相对角度为φ2；步骤1103中基于所述第一相对角度和所述第二相对角度，确定智能设备相对于所述声音源的相对位置包括：确定R2，其中其中R2为第二位置点与声音源之间的距离；c为声音的传播速度；ΔT为第一位置点处的第一声音检测模块针对直达第一声音检测模块的声音信号的检测时间窗口内的检测时刻与第二位置点处的第一声音检测模块针对直达第一声音检测模块的声音信号的检测时间窗口内的检测时刻之间的差值，或第一位置点处的第二声音检测模块针对直达第二声音检测模块的声音信号的检测时间窗口内的检测时刻与第二位置点处的第二声音检测模块针对直达第二声音检测模块的声音信号的检测时间窗口内的检测时刻之间的差值。
在一个实施方式中，基于所述第一相对角度和所述第二相对角度，确定智能设备相对于所述声音源的相对位置包括：确定R1，其中其中R1为第一位置点与声音源之间的距离。
在一个实施方式中，该方法还包括：显示包含所述R1和所述φ1的第一提示信息，或包含所述R2和所述φ2的第二提示信息。其中，第一提示信息可以提示用户当智能设备在第一位置时与声音源之间的相对位置，第二提示信息可以提示用户当智能设备在第二位置时与声音源之间的相对位置。
图12为智能设备与声音源的示范性距离计算示意图。如图12所示，假定作为声音源的智能设备a在A位置发射超声定位信号，用户手持包含第一声音检测模块和第二声音检测模块的智能设备b在B0位置接收超声定位信号，并基于图1所述方法解算出与智能设备a之间的信号入射角度(即相对角度)比如，第一声音检测模块和第二声音检测模块分别实施为一组麦克风。
然后，用户手持智能设备b，按照智能设备b的两组麦克风的线性方向任意移动一段距离，假定为智能设备b在Bm位置接收超声定位信号，并基于图1所述方法解算出与智能设备a之间的信号入射角度/>
R1为智能设备b在B0位置与智能设备a的直线距离，R2为智能设备b在Bm位置与智能设备a的直线距离。根据超声定位信号采样点的变化，可获得智能设备b与智能设备a的直线距离差d。
根据直线距离差d的定义，可知：d＝|R1-R2|＝ΔT*c；其中c为声音的传播速度；ΔT为B0点处的第一声音检测模块针对直达第一声音检测模块的声音信号的检测时间窗口内的检测时刻与Bm处的第一声音检测模块针对直达第一声音检测模块的声音信号的检测时间窗口内的检测时刻之间的差值，或B0处的第二声音检测模块针对直达第二声音检测模块的声音信号的检测时间窗口内的检测时刻与Bm处的第二声音检测模块针对直达第二声音检测模块的声音信号的检测时间窗口内的检测时刻之间的差值。
图14为本发明确定ΔT的示范性示意图。假定智能设备的时间窗口(Frame)为0.0213秒，每个时间窗口都包含有48000个均匀分布的采样点。在B0点处，智能设备的第一个时间窗口内的第480个采样点(对应于第一个时间窗口内的t1时间点，t1＝480/48000(秒))时，第一声音检测模块检测到直达第一声音检测模块的声音信号；在Bm处，智能设备的第k个时间窗口内的第240个采样点(对应于第k个时间窗口内的t2时间点，t2＝240/48000(秒))时，第一声音检测模块检测到直达第一声音检测模块的声音信号。
那么，ΔT＝|t1-t2|，即ΔT＝0.213*(k-1)+0.213*(240/48000-480/48000)＝0.213k-0.22365(秒)。
以上示范性描述了确定ΔT的示范性过程，本领域技术人员可以意识到，并不用于对本发明实施方式进行限定。
然后，可以计算R1和R2，其中：
因此，本发明实施方式便于智能设备b的用户回溯与智能设备a的历史相对位置(包含R1和)和确认与智能设备a的当前相对位置(包含R2和/>)。可以在智能设备b或智能设备a的显示界面上显示用于提示历史相对位置和当前相对位置的提示信息。
下面结合具体实例描述本发明实施方式计算智能设备b与智能设备a的相对位置的详细过程。
假定，智能设备a在位置A处发射超声信号，该超声信号包含智能设备a的Mac地址，具体为基于CDMA码分多址技术架构的信号。智能设备b在位置B0处，利用智能设备间相对角度确定方法，接收超声信号并解算智能设备a的Mac地址，并计算出信号入射角度假定智能设备b的两组麦克风距离为0.145m，即D＝0.145m。那么对于在B0点的智能设备b，信号到达时间差/> 同时假定智能设备b在B0点的检测时间窗口内的第480采样点时检测到超声信号，/>
假定智能设备b移动了10秒，到达位置Bm处。在Bm点的智能设备b，利用智能设备间相对角度确定方法，接收超声信号并解算智能设备a的Mac地址，并计算出信号入射角度信号到达时间差/> 同时假定智能设备b在Bm点的检测时间窗口内的第240采样点时检测到超声信号，
那么，
然后，智能设备b可以在自己的显示屏幕上显示智能手机a的当前位置，即智能设备a在智能设备b的84.4°方向、12.0375m的距离。
本发明实施方式还提出一种智能设备，包括：第一声音检测模块；第二声音检测模块；处理器，被配置用于：当智能设备在第一位置点处，基于第一声音检测模块和第二声音检测模块针对声音源发送的直达声音信号的接收时间差，确定智能设备与声音源之间的第一相对角度；当智能设备移动到第二位置点处，基于所述第一声音检测模块和第二声音检测模块针对声音源发送的直达声音信号的接收时间差，确定智能设备与声音源之间的第二相对角度；其中第二位置点处的智能设备与第一位置点处的智能设备的方向相同；基于所述第一相对角度和所述第二相对角度，确定智能设备相对于所述声音源的相对位置。
在一个实施方式中，第一相对角度为φ1，第二相对角度为φ2；处理器，被配置用于：确定R2，其中其中R2为第二位置点与声音源之间的距离；c为声音的传播速度；ΔT为第一位置点处的第一声音检测模块针对直达第一声音检测模块的声音信号的检测时间窗口内的检测时刻与第二位置点处的第一声音检测模块针对直达第一声音检测模块的声音信号的检测时间窗口内的检测时刻之间的差值，或第一位置点处的第二声音检测模块针对直达第二声音检测模块的声音信号的检测时间窗口内的检测时刻与第二位置点处的第二声音检测模块针对直达第二声音检测模块的声音信号的检测时间窗口内的检测时刻之间的差值。
在一个实施方式中，处理器，被配置用于：确定R1，其中其中R1为第一位置点与声音源之间的距离。
在一个实施方式中，智能设备还包括：显示模块，用于显示包含所述R1和所述φ1的第一提示信息，或包含所述R2和所述φ2的第二提示信息。
优选地，所述智能设备包括：智能手机；平板电脑；智能手表；智能手环；智能音箱；智能电视；智能耳机；智能机器人，等等。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本发明上述各实施例中实现的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。其中，所述的计算机可读存储介质，如只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.一种智能设备的定位方法，其特征在于，该方法包括：
当智能设备在第一位置点处，基于布置在智能设备上的第一声音检测模块和第二声音检测模块针对声音源发送的直达声音信号的接收时间差，确定智能设备与声音源之间的第一相对角度；
当智能设备移动到第二位置点处，基于所述第一声音检测模块和第二声音检测模块针对声音源发送的直达声音信号的接收时间差，确定智能设备与声音源之间的第二相对角度；其中第二位置点处的智能设备与第一位置点处的智能设备的方向相同；其中在第一位置点处的第一声音检测模块和第二声音检测模块所形成的直线为S1；在第二位置点处的第一声音检测模块和第二声音检测模块所形成的直线为S2，当S1与S2重合或相互平行时，确定第二位置点处的智能设备与第一位置点处的智能设备的方向相同；
基于所述第一相对角度和所述第二相对角度，确定智能设备相对于所述声音源的相对位置；
第一相对角度为第二相对角度为/>
所述基于所述第一相对角度和所述第二相对角度，确定智能设备相对于所述声音源的相对位置包括：
确定R2，其中
其中R2为第二位置点与声音源之间的距离；c为声音的传播速度；ΔT为第一位置点处的第一声音检测模块检测到直达第一声音检测模块的声音信号的时间窗口内的检测时刻与第二位置点处的第一声音检测模块检测到直达第一声音检测模块的声音信号的时间窗口内的检测时刻之间的差值，或第一位置点处的第二声音检测模块检测到直达第二声音检测模块的声音信号的时间窗口内的检测时刻与第二位置点处的第二声音检测模块检测到直达第二声音检测模块的声音信号的时间窗口内的检测时刻之间的差值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一相对角度和所述第二相对角度，确定智能设备相对于所述声音源的相对位置包括：
确定R1，其中
其中R1为第一位置点与声音源之间的距离。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
显示包含所述R1和所述φ1的第一提示信息，或包含所述R2和所述φ2的第二提示信息。
4.一种智能设备，其特征在于，包括：
第一声音检测模块；
第二声音检测模块；
处理器，被配置用于：
当智能设备在第一位置点处，基于第一声音检测模块和第二声音检测模块针对声音源发送的直达声音信号的接收时间差，确定智能设备与声音源之间的第一相对角度；
当智能设备移动到第二位置点处，基于所述第一声音检测模块和第二声音检测模块针对声音源发送的直达声音信号的接收时间差，确定智能设备与声音源之间的第二相对角度；其中第二位置点处的智能设备与第一位置点处的智能设备的方向相同；其中在第一位置点处的第一声音检测模块和第二声音检测模块所形成的直线为S1；在第二位置点处的第一声音检测模块和第二声音检测模块所形成的直线为S2，当S1与S2重合或相互平行时，确定第二位置点处的智能设备与第一位置点处的智能设备的方向相同；
基于所述第一相对角度和所述第二相对角度，确定智能设备相对于所述声音源的相对位置；第一相对角度为第二相对角度为/>
处理器，被配置用于：
确定R2，其中
其中R2为第二位置点与声音源之间的距离；c为声音的传播速度；ΔT为第一位置点处的第一声音检测模块检测到直达第一声音检测模块的声音信号的时间窗口内的检测时刻与第二位置点处的第一声音检测模块检测到直达第一声音检测模块的声音信号的时间窗口内的检测时刻之间的差值，或第一位置点处的第二声音检测模块检测到直达第二声音检测模块的声音信号的时间窗口内的检测时刻与第二位置点处的第二声音检测模块检测到直达第二声音检测模块的声音信号的时间窗口内的检测时刻之间的差值。
5.根据权利要求4所述的智能设备，其特征在于，
处理器，被配置用于：
确定R1，其中
其中R1为第一位置点与声音源之间的距离。
6.根据权利要求5所述的智能设备，其特征在于，还包括：
显示模块，用于显示包含所述R1和所述φ1的第一提示信息，或包含所述R2和所述φ2的第二提示信息。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的智能设备，其特征在于，
所述智能设备包括：智能手机；平板电脑；智能手表；智能手环；智能音箱；智能电视；智能耳机；智能机器人。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至3中任一项所述的智能设备的定位方法。
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