CN112098950B - 一种定位智能设备的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种定位智能设备的方法和装置。从第一智能设备接收包含第一智能设备与固定布置的发声设备之间的第一相对角度和第一距离的第一上报消息，从第二智能设备接收包含第二智能设备与发声设备之间的第二相对角度和第二距离的第二上报消息；基于第一相对角度、第一距离、第二相对角度和第二距离，确定第一智能设备与第二智能设备之间的第三距离和第一智能设备与第二智能设备之间的第三相对角度；向第一智能设备和/或第二智能设备发送包含第三相对角度和第三距离的告知消息。智能设备无需发送声音信号，通过接收固定布置的发声设备发送的声音信号，即可以精确了解另外的智能设备的位置。

Description

一种定位智能设备的方法和装置
技术领域
本发明实施方式涉及定位技术领域，更具体地，涉及一种定位智能设备的方法和装置。
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定位智能设备的方法和装置。
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，该方法适用于服务器，该方法包括：从第一智能设备接收包含第一智能设备与固定布置的发声设备之间的第一相对角度和第一距离的第一上报消息；从第二智能设备接收包含第二智能设备与所述发声设备之间的第二相对角度和第二距离的第二上报消息；其中第n智能设备确定第n智能设备与发声设备之间的第n相对角度的过程包括：使能第n智能设备中的第一声音检测模块和第n智能设备中的第二声音检测模块分别检测发声设备发送的声音信号；从第一声音检测模块检测到的所述声音信号中确定出直达所述第一声音检测模块的第一声音信号；从第二声音检测模块检测到的所述声音信号中确定出直达所述第二声音检测模块的第二声音信号；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；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所述时间差，确定第n智能设备与发声设备之间的第n相对角度；其中n为一或二；基于所述第一相对角度、第一距离、第二相对角度和第二距离，确定第一智能设备与第二智能设备之间的第三距离；基于所述第一距离、第二距离、第三距离、第一相对角度和第二相对角度，确定第一智能设备与第二智能设备之间的第三相对角度；向第一智能设备和/或第二智能设备发送包含所述第三相对角度和第三距离的告知消息。
一种智能设备的定位装置，该装置适用于服务器，该装置包括：接收模块，用于从第一智能设备接收包含第一智能设备与固定布置的发声设备之间的第一相对角度和第一距离的第一上报消息；从第二智能设备接收包含第二智能设备与所述发声设备之间的第二相对角度和第二距离的第二上报消息；其中第n智能设备确定第n智能设备与发声设备之间的第n相对角度的过程包括：使能第n智能设备中的第一声音检测模块和第n智能设备中的第二声音检测模块分别检测发声设备发送的声音信号；从第一声音检测模块检测到的所述声音信号中确定出直达所述第一声音检测模块的第一声音信号；从第二声音检测模块检测到的所述声音信号中确定出直达所述第二声音检测模块的第二声音信号；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；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所述时间差，确定第n智能设备与发声设备之间的第n相对角度；其中n为一或二；运算模块，用于基于所述第一相对角度、第一距离、第二相对角度和第二距离，确定第一智能设备与第二智能设备之间的第三距离；基于所述第一距离、第二距离、第三距离、第一相对角度和第二相对角度，确定第一智能设备与第二智能设备之间的第三相对角度；告知模块，用于向第一智能设备和/或第二智能设备发送包含所述第三相对角度和第三距离的告知消息。
一种智能设备，包括：第一声音检测模块；用于检测固定布置的发声设备发送的声音信号中的、直达所述第一声音检测模块的第一声音信号；第二声音检测模块，用于检测所述声音信号中的、直达所述第二声音检测模块的第二声音信号；处理器，用于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；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所述时间差，确定智能设备与发声设备之间的第一相对角度；确定智能设备与发声设备的第一距离；通信模块，用于向服务器发送包含所述第一相对角度和第一距离的第一上报消息，从服务器接收包含该智能设备与另外的智能设备之间的相对角度和距离的告知消息。
一种服务器，包括：存储器；处理器；其中存储器中存储有可被处理器执行的应用程序，用于使得处理器执行如上所述的智能设备的定位方法。
一种计算机可读存储介质，其中存储有计算机可读指令，该计算机可读指令用于执行如上所述的智能设备的定位方法。
从上述技术方案可以看出，在本发明实施方式中，从第一智能设备接收包含第一智能设备与固定布置的发声设备之间的第一相对角度和第一距离的第一上报消息，从第二智能设备接收包含第二智能设备与发声设备之间的第二相对角度和第二距离的第二上报消息；基于第一相对角度、第一距离、第二相对角度和第二距离，确定第一智能设备与第二智能设备之间的第三距离和第一智能设备与第二智能设备之间的第三相对角度；向第一智能设备和/或第二智能设备发送包含第三相对角度和第三距离的告知消息。由此可见，智能设备无需发送声音信号，通过接收固定布置的发声设备发送的声音信号，即可以精确了解另外的智能设备的位置，还可以获取相关的说明信息，便于执行后续交互。
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为本发明定位智能设备的方法流程图。
图12为本发明定位智能设备的示范性示意图。
图13为本发明角度和距离计算的示意图。
图14为本发明定位智能设备的装置结构图。
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号：原则(1)、在声音检测模块检测到的所有信号中，直达信号的信号强度一般是最强的；原则(2)、联合判别法：两条直达信号(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(MAC)地址。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，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，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；将时间差小于M的一对超声波信号的接收时刻，确定为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方式的、用于定位智能设备并由此实现用户交互的方法，尤其适用于预定空间(比如，酒吧、夜店、KTV、电影院、商场、夜总会、火车车厢，等等)内的交友场景。
图11为本发明定位智能设备的方法流程图，该方法适用于服务器。如图11所示，该方法包括：步骤1101：服务器从第一智能设备接收包含第一智能设备与固定布置的发声设备之间的第一相对角度和第一距离的第一上报消息；服务器从第二智能设备接收包含第二智能设备与该发声设备之间的第二相对角度和第二距离的第二上报消息；其中第n智能设备确定第n智能设备与发声设备之间的第n相对角度的过程包括：使能第n智能设备中的第一声音检测模块和第n智能设备中的第二声音检测模块分别检测发声设备发送的声音信号；从第一声音检测模块检测到的所述声音信号中确定出直达所述第一声音检测模块的第一声音信号；从第二声音检测模块检测到的所述声音信号中确定出直达所述第二声音检测模块的第二声音信号；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；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所述时间差，确定第n智能设备与发声设备之间的第n相对角度；其中n为一或二。步骤1102：服务器基于第一相对角度、第一距离、第二相对角度和第二距离，确定第一智能设备与第二智能设备之间的第三距离。步骤1103：服务器基于第一距离、第二距离、第三距离、第一相对角度和第二相对角度，确定第一智能设备与第二智能设备之间的第三相对角度。步骤1104：服务器向第一智能设备和/或第二智能设备发送包含第三相对角度和第三距离的告知消息。
优选地，发声设备固定布置在预定空间内的固定位置处(比如，酒吧吧台)，第一智能设备和第二智能设备在该预定空间内是可移动的。发声设备可以周期性地发出声音信号(优选为超声格式)。第一智能设备和第二智能设备优选通过无线方式(比如，3G、4G、5G、WIFI等)与服务器具有通信连接，并基于该通信连接与服务器交互上报消息和告知信息。可见，本发明实施方式的发声设备起到定位锚点的作用，第一智能设备或第二智能设备无需发送声音信号，通过接收固定布置的发声设备发送的声音信号，即可以精准了解其它智能设备的具体方位。
第一智能设备确定与固定布置的发声设备之间的第一相对角度的详细过程，以及第二智能设备确定与固定布置的发声设备之间的第二相对角度的详细过程，分别可以参照图1所示的流程。其中，在确定第一相对角度的过程中，图11所示流程中的第一智能设备对应于图1中的第一智能设备(均为声音接收方)，图11所示流程中的发声设备对应于图1中的第二智能设备(均为声音发送方)；在确定第二相对角度的过程中，图11所示流程中的第二智能设备对应于图1中的第一智能设备(均为声音接收方)，图11所示流程中的发声设备对应于图1中的第二智能设备(均为声音发送方)。
通用地，确定第n智能设备与发声设备之间的第n相对角度的过程包括：使能第n智能设备中的第一声音检测模块和第n智能设备中的第二声音检测模块分别检测发声设备发送的声音信号；从第一声音检测模块检测到的所述声音信号中确定出直达所述第一声音检测模块的第一声音信号；从第二声音检测模块检测到的所述声音信号中确定出直达第二声音检测模块的第二声音信号；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；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n智能设备与发声设备之间的第n相对角度；其中n为一或二。
具体地，确定第一智能设备与发声设备之间的第一相对角度的过程包括：使能第一智能设备中的第一声音检测模块和第一智能设备中的第二声音检测模块分别检测发声设备发送的声音信号；从第一声音检测模块检测到的声音信号中确定出直达第一声音检测模块的第一声音信号；从第二声音检测模块检测到的声音信号中确定出直达第二声音检测模块的第二声音信号；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；基于第一智能设备的第一声音检测模块与第一智能设备的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发声设备之间的第一相对角度。类似地，确定第二智能设备与发声设备之间的第二相对角度的过程包括：使能第二智能设备中的第一声音检测模块和第二智能设备中的第二声音检测模块分别检测发声设备发送的声音信号(此处检测的声音信号，与确定第一智能设备与发声设备之间的第一相对角度时发声设备发出的声音信号可以相同(即为发声设备同时发出的)，也可以不同(即为发声设备不同时发出的)；从第二智能设备中的第一声音检测模块检测到的声音信号中确定出直达第二智能设备中的第一声音检测模块的第一声音信号；从第二智能设备中的第二声音检测模块检测到的声音信号中确定出直达第二智能设备中的第二声音检测模块的第二声音信号；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；基于第二智能设备中的第一声音检测模块与第二智能设备中的第二声音检测模块之间的距离以及时间差，确定第二智能设备与发声设备之间的第二相对角度。
第一上报消息中还包含第一智能设备与发声设备之间的第一距离；第二上报消息中还包含第二智能设备与所述发声设备之间的第二距离。第一智能设备可以在自身显示屏所显示的、对应于该预定空间的电子地图中，基于第三距离和第三相对角度精确标识出第二智能设备；第二智能设备可以在自身显示屏所显示的、对应于该预定空间的电子地图中，基于第三距离和第三相对角度精确标识出第一智能设备。
在一个实施方式中，第一告知信息进一步包含第二智能设备的标识；第二告知信息进一步包含第一智能设备的标识。因此，第一智能设备还可以获取到第二智能设备的标识，第二智能设备还可以获取到第一智能设备的标识。
优选地，每个智能设备都在服务器中注册有各自的标识(比如，即时通讯号码或手机号码)和对应于标识的说明信息(比如，昵称、年龄、性别、职业、爱好等等)。优选地，该方法还包括：向第二智能设备发送对应于第一智能设备的标识的第一说明信息，从而由第二智能设备展示所述第一说明信息；向第一智能设备发送对应于第二智能设备的标识的第二说明信息，从而由第一智能设备展示第二说明信息。因此，第一智能设备还可以获取到对应于第二智能设备的标识的说明信息，第二智能设备还可以获取到对应于第一智能设备的标识的说明信息。
其中，第一智能设备(或第二智能设备)可以基于多种方式确定与发声设备之间的距离。比如，基于声音测距(优选为超声测距)方式。
举例：当第一智能设备(或第二智能设备)与发声设备保持时间同步时，发声设备发送的第一声音信号进一步包含第一声音信号的发送时刻T1，其中第一智能设备(或第二智能设备)确定与发声设备之间的距离包括：计算第一智能设备(或第二智能设备)与发声设备之间的距离L；其中L＝(T2-T1)×c；c为声音在空气中的传播速度；T2为第一声音信号的接收时刻。类似地，也可以基于在第二声音信号中包含的发送时刻执行距离计算。
在一个实施方式中，可以基于第一智能设备(或第二智能设备)的转动角度以及转动停止点处的第一智能设备(或第二智能设备)与发声设备之间的相对角度，确定转动停止点处的第一智能设备(或第二智能设备)与发声设备的距离。具体地，当以固定点A为圆心将第一智能设备(或第二智能设备)从第一位置点T1转动到第二位置点T2时，确定第一智能设备(或第二智能设备)的转动角度；其中在第一智能设备(或第二智能设备)转动到第二位置点T2时，基于布置在第一智能设备(或第二智能设备)上的第一声音检测模块和第二声音检测模块针对布置在位置点B处的发声设备发送的直达声音信号的接收时间差所确定的、第一智能设备(或第二智能设备)与发声设备之间的相对角度已变化到零，或该相对角度经历变化到零后继续变化到角度α的过程，其中α不大于180度；基于所述相对角度和所述转动角度，确定第一智能设备(或第二智能设备)与发声设备的距离。比如，在第二位置点T2处，所述相对角度为零；所述基于所述相对角度和所述转动角度，确定第一智能设备(或第二智能设备)与发声设备之间的距离包括：基于确定当第一智能设备(或第二智能设备)在第一位置点T1时，第一智能设备(或第二智能设备)与发声设备与第二智能设备的距离R1；其中R2为固定点A与第一智能设备(或第二智能设备)之间的距离；为第一智能设备(或第二智能设备)在第一位置点T1时，第一智能设备(或第二智能设备)与发声设备之间的相对角度；ψ1为所述转动角度，ψ1为∠T1AB。
在一个实施方式中，可以当第一智能设备(或第二智能设备)非转动地从第一位置点移动到第二位置点时，基于第一位置点处的第一智能设备(或第二智能设备)与发声设备之间的相对角度以及第二位置点处的第一智能设备(或第二智能设备)与发声设备之间的相对角度，分别确定第二位置点处的第一智能设备(或第二智能设备)与发声设备的距离，其中第二位置点处的第一智能设备(或第二智能设备)与第一位置点处的第一智能设备(或第二智能设备)的方向相同。具体地，当第一智能设备(或第二智能设备)在第一位置点处，基于布置在第一智能设备(或第二智能设备)上的第一声音检测模块和第二声音检测模块针对发声设备发送的直达声音信号的接收时间差，确定第一智能设备(或第二智能设备)与发声设备之间的第一相对角度；当第一智能设备(或第二智能设备)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发声设备发送的直达声音信号的接收时间差，确定第一智能设备(或第二智能设备)与发声设备之间的第二相对角度；其中第二位置点处的第一智能设备(或第二智能设备)与第一位置点处的第一智能设备(或第二智能设备)的方向相同；基于第一相对角度和第二相对角度，确定第一智能设备(或第二智能设备)相对于发声设备的相对位置。优选地，第一相对角度为φ1，第二相对角度为φ2；基于第一相对角度和第二相对角度，确定第一智能设备(或第二智能设备)相对于发声设备的相对位置包括：确定R2，其中其中R2为第二位置点与发声设备之间的距离；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。
图12为本发明定位智能设备的示范性示意图。图13为本发明角度和距离计算的示意图。图13中体现出图12的三角函数关系。在图12中，发声设备B为固定锚点，持续地发射声音信号(优选为超声格式)。智能设备A中的第一声音检测模块A1和第二声音检测模块A2分别检测发声设备B在第一时刻T1发送的声音信号。从第一声音检测模块A1检测到的声音信号中确定出直达第一声音检测模块A1的第一声音信号，从第二声音检测模块A2检测到的声音信号中确定出直达第二声音检测模块A2的第二声音信号。确定第一声音检测模块A1针对第一声音信号的接收时刻与第二声音检测模块A2针对第二声音信号的接收时刻之间的时间差；基于第一声音检测模块A1与第二声音检测模块A2之间的距离以及该时间差，确定智能设备A与发声设备B之间的相对角度类似地，智能设备C中的第一声音检测模块C1和第二声音检测模块C2分别检测发声设备B在第二时刻T2发送的声音信号。从第一声音检测模块C1检测到的声音信号中确定出直达第一声音检测模块C1的第一声音信号，从第二声音检测模块C2检测到的声音信号中确定出直达第二声音检测模块C2的第二声音信号。确定第一声音检测模块C1针对第一声音信号的接收时刻与第二声音检测模块C2针对第二声音信号的接收时刻之间的时间差；基于第一声音检测模块C1与第二声音检测模块C2之间的距离以及该时间差，确定智能设备C与发声设备B之间的相对角度其中，第二时刻T2可以等同于第一时刻T1，或不同于第一时刻T1。而且，智能设备A基于经典的超声测距方式确定发声设备B相对智能设备A的距离LAB，智能设备C基于经典的超声测距方式确定发声设备B相对智能设备C的距离LCB。
智能设备A经由无线通信方式，向位于云端的服务器发送包含和LAB的上报消息；智能设备C经由无线通信方式，向位于云端的服务器发送包含和LCB的上报消息。
服务器计算出智能设备A与智能设备C之间的距离LAC。如图13所示，智能设备A在智能设备C的左边，即那么：
根据角度定位的定义规则，智能设备C相对智能设备A的角度为α，α为直线CA与直线AK之间的夹角。AK为智能设备A中的第一声音检测模块和第二声音检测模块的连线方向。直线CA为智能设备C与智能设备A的连线方向。
而且，智能设备A相对智能设备C的角度为(π-α)。
服务器经由无线通信方式向智能设备A返回包含LAC、α、智能设备C的标识和智能设备C的关联用户的说明信息的告知信息；服务器经由无线通信方式向智能设备C返回包含LAC、(π-α)(或α，由智能设备C基于自行确定智能设备A相对智能设备C的角度)、智能设备A的标识和智能设备A的关联用户的说明信息的告知信息。
智能设备A获知智能设备C的相对位置，其中智能设备C在智能设备A的∠α方向、相距LAC米；智能设备C获知智能设备A的相对位置，智能设备A在智能设备C的∠(π-α)方向、相距LAC米。因此，智能设备A上可以定位出智能设备C并展示智能设备C的相关信息，智能设备C上可以定位出智能设备A并展示智能设备A的相关信息。
图13为本发明定位智能设备的装置结构图。该智能设备的定位装置，适用于服务器，包括：接收模块，用于从第一智能设备接收包含第一智能设备与固定布置的发声设备之间的第一相对角度和第一距离的第一上报消息；从第二智能设备接收包含第二智能设备与所述发声设备之间的第二相对角度和第二距离的第二上报消息；其中第n智能设备确定第n智能设备与发声设备之间的第n相对角度的过程包括：使能第n智能设备中的第一声音检测模块和第n智能设备中的第二声音检测模块分别检测发声设备发送的声音信号；从第一声音检测模块检测到的所述声音信号中确定出直达所述第一声音检测模块的第一声音信号；从第二声音检测模块检测到的所述声音信号中确定出直达所述第二声音检测模块的第二声音信号；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；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所述时间差，确定第n智能设备与发声设备之间的第n相对角度；其中n为一或二；运算模块，用于基于所述第一相对角度、第一距离、第二相对角度和第二距离，确定第一智能设备与第二智能设备之间的第三距离；基于所述第一距离、第二距离、第三距离、第一相对角度和第二相对角度，确定第一智能设备与第二智能设备之间的第三相对角度；告知模块，用于向第一智能设备和/或第二智能设备发送包含所述第三相对角度和第三距离的告知消息。
本发明实施方式还提出了一种智能设备，包括：第一声音检测模块；用于检测固定布置的发声设备发送的声音信号中的、直达所述第一声音检测模块的第一声音信号；第二声音检测模块，用于检测所述声音信号中的、直达所述第二声音检测模块的第二声音信号；处理器，用于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；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所述时间差，确定智能设备与发声设备之间的第一相对角度；确定智能设备与发声设备的第一距离；通信模块，用于向服务器发送包含所述第一相对角度和第一距离的第一上报消息，从服务器接收包含该智能设备与另外的智能设备之间的相对角度和距离的告知消息。
本发明实施方式还提出了一种服务器，包括：存储器；处理器；其中存储器中存储有可被处理器执行的应用程序，用于使得处理器执行如图11所示的智能设备的定位方法。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。
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 (7)

1.一种智能设备的定位方法，其特征在于，该方法适用于服务器，该方法包括：
从第一智能设备接收包含第一智能设备与固定布置的发声设备之间的第一相对角度和第一距离的第一上报消息；从第二智能设备接收包含第二智能设备与所述发声设备之间的第二相对角度和第二距离的第二上报消息；其中第n智能设备确定第n智能设备与发声设备之间的第n相对角度的过程包括：使能第n智能设备中的第一声音检测模块和第n智能设备中的第二声音检测模块分别检测发声设备发送的声音信号；从第一声音检测模块检测到的所述声音信号中确定出直达所述第一声音检测模块的第一声音信号；从第二声音检测模块检测到的所述声音信号中确定出直达所述第二声音检测模块的第二声音信号；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；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所述时间差，确定第n智能设备与发声设备之间的第n相对角度；其中n为一或二；其中确定第n智能设备与发声设备之间的第n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n智能设备与发声设备之间的第n相对角度其中
基于所述第一相对角度、第一距离、第二相对角度和第二距离，确定第一智能设备与第二智能设备之间的第三距离；
基于所述第一距离、第二距离、第三距离、第一相对角度和第二相对角度，确定第一智能设备与第二智能设备之间的第三相对角度；
向第一智能设备和/或第二智能设备发送包含所述第三相对角度和第三距离的告知消息；
其中确定第n智能设备与发声设备之间的距离包括：基于第n智能设备的转动角度以及转动停止点处的第n智能设备与发声设备之间的相对角度，确定转动停止点处的第n智能设备与发声设备的距离；其中以固定点A为圆心将第n智能设备从第一位置点T1转动到第二位置点T2时，确定第n智能设备的转动角度；在第n智能设备转动到第二位置点T2时，基于布置在第n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布置在位置点B处的发声设备发送的直达声音信号的接收时间差所确定的、第n智能设备与发声设备之间的相对角度已变化到零，或该相对角度经历变化到零后继续变化到角度α的过程，其中α不大于180度；基于所述相对角度和所述转动角度，确定第n智能设备与发声设备的距离；在第二位置点T2处，所述相对角度为零；所述基于所述相对角度和所述转动角度，确定第n智能设备与发声设备的距离包括：基于确定当第n智能设备在第一位置点T1时，第n智能设备与发声设备的距离R1；其中R2为固定点A与第n智能设备之间的距离；为第n智能设备在第一位置点T1时，第n智能设备与发声设备之间的相对角度；ψ1为所述转动角度，ψ1为∠T1AB。
2.根据权利要求1所述的智能设备的定位方法，其特征在于，所述告知信息进一步包含第二智能设备的标识或第一智能设备的标识；该方法还包括：
向第二智能设备发送对应于所述第一智能设备的标识的第一说明信息，从而由所述第二智能设备展示所述第一说明信息；
向第一智能设备发送对应于所述第二智能设备的标识的第二说明信息，从而由所述第一智能设备展示所述第二说明信息。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的智能设备的定位方法，其特征在于，
所述基于第一相对角度、第一距离、第二相对角度和第二距离，确定第一智能设备与第二智能设备之间的第三距离包括：
确定第三距离LAC，其中：
LAB为第一距离；LCB为第二距离；为第一相对角度；为第二相对角度。
4.根据权利要求3所述的智能设备的定位方法，其特征在于，基于第一距离、第二距离、第三距离、第一相对角度和第二相对角度，确定第一智能设备与第二智能设备之间的第三相对角度包括：
确定第三相对角度α，其中
5.一种智能设备的定位装置，其特征在于，该装置适用于服务器，该装置包括：
接收模块，用于从第一智能设备接收包含第一智能设备与固定布置的发声设备之间的第一相对角度和第一距离的第一上报消息；从第二智能设备接收包含第二智能设备与所述发声设备之间的第二相对角度和第二距离的第二上报消息；其中第n智能设备确定第n智能设备与发声设备之间的第n相对角度的过程包括：使能第n智能设备中的第一声音检测模块和第n智能设备中的第二声音检测模块分别检测发声设备发送的声音信号；从第一声音检测模块检测到的所述声音信号中确定出直达所述第一声音检测模块的第一声音信号；从第二声音检测模块检测到的所述声音信号中确定出直达所述第二声音检测模块的第二声音信号；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；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所述时间差，确定第n智能设备与发声设备之间的第n相对角度；其中n为一或二；其中确定第n智能设备与发声设备之间的第n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n智能设备与发声设备之间的第n相对角度其中
运算模块，用于基于所述第一相对角度、第一距离、第二相对角度和第二距离，确定第一智能设备与第二智能设备之间的第三距离；基于所述第一距离、第二距离、第三距离、第一相对角度和第二相对角度，确定第一智能设备与第二智能设备之间的第三相对角度；
告知模块，用于向第一智能设备和/或第二智能设备发送包含所述第三相对角度和第三距离的告知消息；
其中确定第n智能设备与发声设备之间的距离包括：基于第n智能设备的转动角度以及转动停止点处的第n智能设备与发声设备之间的相对角度，确定转动停止点处的第n智能设备与发声设备的距离；其中以固定点A为圆心将第n智能设备从第一位置点T1转动到第二位置点T2时，确定第n智能设备的转动角度；在第n智能设备转动到第二位置点T2时，基于布置在第n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布置在位置点B处的发声设备发送的直达声音信号的接收时间差所确定的、第n智能设备与发声设备之间的相对角度已变化到零，或该相对角度经历变化到零后继续变化到角度α的过程，其中α不大于180度；基于所述相对角度和所述转动角度，确定第n智能设备与发声设备的距离；在第二位置点T2处，所述相对角度为零；所述基于所述相对角度和所述转动角度，确定第n智能设备与发声设备的距离包括：基于确定当第n智能设备在第一位置点T1时，第n智能设备与发声设备的距离R1；其中R2为固定点A与第n智能设备之间的距离；为第n智能设备在第一位置点T1时，第n智能设备与发声设备之间的相对角度；ψ1为所述转动角度，ψ1为∠T1AB。
6.一种服务器，其特征在于，包括：
存储器；处理器；
其中存储器中存储有可被处理器执行的应用程序，用于使得处理器执行如权利要求1至4中任一项所述的智能设备的定位方法。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其中存储有计算机可读指令，该计算机可读指令用于执行如权利要求1-4中任一项所述的智能设备的定位方法。
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