一種超聲波位置標(biāo)定裝置及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明是一種超聲波位置標(biāo)定裝置及方法，涉及一種利用超聲波收發(fā)裝置，將接收端或發(fā)送端組成陣列均勻的布置在需要定位服務(wù)的場(chǎng)所內(nèi)，持另一端發(fā)送或接收超聲波信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)定位功能的裝置。該裝置包括終端設(shè)備、超聲波收發(fā)裝置、地理信息服務(wù)器、無(wú)線接入點(diǎn)等硬件設(shè)備。也包括在智能終端設(shè)備和地理信息服務(wù)器上運(yùn)行的相應(yīng)軟件。它們將共同實(shí)現(xiàn)以下功能，超聲波信號(hào)獲取及處理、位置查詢及顯示、兩點(diǎn)間最短路徑計(jì)算及顯示、多點(diǎn)間的最佳訪問(wèn)路徑計(jì)算及顯示等功能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種超聲波位置標(biāo)定裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信號(hào)編碼、信號(hào)處理、定標(biāo)陣列組織、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種利用編碼后的超聲波信號(hào)發(fā)生裝置組成蜂窩陣列，從而實(shí)現(xiàn)位置分辨力在一個(gè)窩孔左右的位置標(biāo)定技術(shù)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在智能終端上提供定位服務(wù)有不少的方法，現(xiàn)在較一般的方法是衛(wèi)星定位及AGPS方法來(lái)確定終端持有者的當(dāng)前位置。但以上技術(shù)，由于定位誤差利使用環(huán)境限制，不能在較小范圍(10米范圍以內(nèi)的定位)和室內(nèi)環(huán)境(GPS信號(hào)在室內(nèi)一般無(wú)法接收)中方便地使用。然而，如何在較小的范圍內(nèi)(譬如10米內(nèi))，室內(nèi)環(huán)境中提供足夠精確的定位服務(wù)是拓展和深入信息技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。將超聲波發(fā)生裝置組成蜂窩狀陣列，并對(duì)不同的窩孔采用不同的信號(hào)編碼。這樣，當(dāng)智能終端接收到信號(hào)時(shí)，通過(guò)信號(hào)處理、解碼、地理信息映射等步驟，便可以確定當(dāng)前的位置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明將主要涉及三部分內(nèi)容:
[0004]1、超聲波信號(hào)發(fā)生裝置及定標(biāo)陣列組織方式；
[0005]該裝置包括以下部件利功能。①超聲波換能器及相關(guān)電路，用于產(chǎn)生超聲波信號(hào)；②MCU或CPU，用于信號(hào)編碼處理和在線編程等功能的實(shí)現(xiàn)；③該裝置應(yīng)具有適合的超聲波發(fā)射功率和聲強(qiáng)，從而實(shí)現(xiàn)較好的定位功能。
[0006]根據(jù)超聲波發(fā)生裝置的特性(發(fā)射功率、聲強(qiáng)、頻率、編碼方式等)，將裝置設(shè)定在正六邊形(小區(qū))的中心。相鄰的正六邊形中的裝置采用不同的發(fā)射頻率。下一個(gè)與當(dāng)前的正六邊形頻率相同的小區(qū)可以這樣確定，沿著任何一條正六邊形鏈移動(dòng)i個(gè)小區(qū)后逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)60度在移動(dòng)j個(gè)小區(qū)。這樣，具有不同頻率的相鄰小區(qū)構(gòu)成一個(gè)區(qū)群，區(qū)群中小區(qū)數(shù)量為:N = i2+ij+j2。如附圖1和附圖2。
[0007]2、超聲波接收裝置及功能描述
[0008]超聲波接收裝置一般應(yīng)具備以下要素和功能，一定頻率的聲波接收能力及相關(guān)電路，一定的信號(hào)處理能力，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入和通信能力，地理信息處理及顯示能力。一般的智能終端設(shè)備已具備上述功能。
[0009]當(dāng)接收裝置處于工作中的超聲波發(fā)生裝置組成的陣列中時(shí)，會(huì)將收到的最強(qiáng)信號(hào)解碼并將此信息通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)送至地理信息服務(wù)器，服務(wù)器便會(huì)將相關(guān)的地理信息和定位結(jié)果返回接收裝置中，接收裝置做適當(dāng)處理后顯示出來(lái)。如附圖3。
[0010]3、電子地圖的實(shí)現(xiàn)方法:
[0011]電子地圖用于展現(xiàn)地理信息和終端持有者的位置信息。電子地圖可以是實(shí)際場(chǎng)景的縮比再現(xiàn)，即按照?qǐng)鼍爸泄潭ㄎ矬w位置及大小，按比例縮小建立相應(yīng)的圖形或圖像；也可以根據(jù)實(shí)際定位的誤差大小，將不能準(zhǔn)確定位的場(chǎng)景中的細(xì)節(jié)舍棄，構(gòu)成簡(jiǎn)明扼要的電子地圖；進(jìn)一步的，結(jié)合計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)的特點(diǎn)和利弊，設(shè)計(jì)精簡(jiǎn)的、表達(dá)層次分明的電子地圖，從而實(shí)現(xiàn)更有效地在智能終端上使用的示意性地圖。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1本發(fā)明所述超聲波發(fā)生裝置構(gòu)成的區(qū)群示意圖
[0013]圖2本發(fā)明所述超聲波發(fā)生裝置構(gòu)成的蜂窩陣列中同頻相鄰小區(qū)的找法
[0014]圖3本發(fā)明所述裝置中主要包含的組件圖
[0015]注:由于條件所限，圖例中所示內(nèi)容，只起到示意作用，非嚴(yán)格對(duì)應(yīng)實(shí)物功能結(jié)構(gòu)。

【具體實(shí)施方式】
[0016]具體實(shí)施內(nèi)容包括，地理信息服務(wù)器及地理、定位數(shù)據(jù)組織；在待定位場(chǎng)地中使用超聲波發(fā)生裝置標(biāo)記不同的地理位置；在場(chǎng)地中部署無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)；在超聲波接收裝置上(智能終端上)編寫(xiě)軟件實(shí)現(xiàn)地理信息顯示和定位功能。
[0017]地理信息服務(wù)器及地理、定位數(shù)據(jù)組織
[0018]地理信息服務(wù)器的硬件設(shè)備因定位數(shù)據(jù)的多少、同時(shí)服務(wù)的終端數(shù)量等而確定其性能，并進(jìn)而選擇適合的機(jī)型。機(jī)型確定后，其上將運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)軟件。地理、定位數(shù)據(jù)將按一定的組織存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中。定位數(shù)據(jù)主要指由超聲波發(fā)生裝置組成的蜂窩陣列所描述和確定的位置信息，在地理信息服務(wù)器中須將地理信息和超聲波發(fā)生裝置在蜂窩陣列中的位置對(duì)應(yīng)起來(lái)。利用這種已經(jīng)建立的對(duì)應(yīng)關(guān)系便可實(shí)現(xiàn)定位功能。
[0019]在待定位場(chǎng)地中部署超聲波發(fā)生裝置
[0020]原則上，超聲波發(fā)生裝置應(yīng)布置在止六邊形的中點(diǎn)，但在實(shí)際部署過(guò)程中應(yīng)因地制宜，根據(jù)場(chǎng)地實(shí)際情況，信號(hào)強(qiáng)度等條件靈活設(shè)置超盧波發(fā)生裝置的位置。設(shè)置后，須要將超聲波發(fā)生裝置發(fā)出的編碼信息與地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的相應(yīng)地理信息數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來(lái)。[0021 ] 在場(chǎng)地中部署無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)
[0022]無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)考慮到同頻干擾、終端使用密度等因素。當(dāng)同頻干擾大時(shí)，減小接入點(diǎn)的發(fā)射功率，增大接入點(diǎn)布設(shè)數(shù)量；當(dāng)終端使用密度高時(shí)，則增大接入點(diǎn)布設(shè)數(shù)量。
[0023]在智能終端上編寫(xiě)軟件實(shí)現(xiàn)地理信息顯示和定位功能
[0024]在智能終端上應(yīng)具有超聲波接收元件及相關(guān)電路；應(yīng)有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)能力，可以無(wú)線連接地理信息服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫(kù)，從而獲取需要的信息。除此外，還應(yīng)有顯示元件，按鍵或觸控元件，處理器，存儲(chǔ)器等元件。
[0025]該軟件在功能上包括超聲波接收與處理、位置查詢及顯示、兩點(diǎn)間最短路徑計(jì)算及顯示、多點(diǎn)間的最佳訪問(wèn)路徑計(jì)算及顯示。
[0026]當(dāng)終端持有者位于超聲波發(fā)生裝置組成的陣列中并使用相應(yīng)的地理信息服務(wù)軟件時(shí)，該終端會(huì)實(shí)時(shí)接收超聲波發(fā)生裝置發(fā)出的信號(hào)，做信號(hào)處理后，并將位置編碼通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至地理信息服務(wù)器，服務(wù)器做相應(yīng)處理后返回對(duì)應(yīng)的地理信息和定位結(jié)果。
[0027]當(dāng)輸入目的地關(guān)鍵信息時(shí)，終端設(shè)備查詢地理信息服務(wù)器后返回從當(dāng)前位置到目的地的最短路徑等地理信息和定位數(shù)據(jù)并顯示在終端上。
[0028]多點(diǎn)間的最佳訪問(wèn)路徑計(jì)算及顯示。當(dāng)終端使用者輸入多個(gè)目的地關(guān)鍵信息后，終端設(shè)備可以查詢或計(jì)算得到這些點(diǎn)的最佳訪問(wèn)次序和路徑。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲波位置標(biāo)定裝置及方法，其特征在于，超聲波接收裝置接收超聲波發(fā)生裝置所發(fā)出的信號(hào)后，訪問(wèn)包含地理和位置信息的服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)而獲得地理和位置信息。從而實(shí)現(xiàn)定位功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征在于超聲波發(fā)生裝置須組成陣列，并將陣列中的每個(gè)裝置所發(fā)出的位置編碼信號(hào)在地理信息服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)中與地理信息關(guān)聯(lián)起來(lái)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征在于超聲波接收裝置在不同的位置將接收到不同的位置編碼信號(hào)。這一編碼在地理信息服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)中是唯一的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述，其特征在于，在超聲波發(fā)生裝置組成的陣列中區(qū)群間頻率資源可以復(fù)用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征在于，超聲波收發(fā)裝置組成的系統(tǒng)中，收發(fā)信號(hào)的方向是單向的，即信號(hào)只會(huì)從超聲波發(fā)生裝置傳向超聲波接收裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述，其特征在于，將超聲波收發(fā)信號(hào)的反向，即超聲波編碼信息由終端設(shè)備發(fā)出，由超聲波接收陣列接收，系統(tǒng)中其它部件功能做對(duì)應(yīng)調(diào)整后，系統(tǒng)功能完全與特征I所述相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征在于該裝置包含地理信息及位置服務(wù)器、超聲波發(fā)生裝置及其陣列、超聲波接收裝置以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)等。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征在于，超聲波接收裝置持有者在超聲波發(fā)生裝置組成的陣列的有效覆蓋范圍內(nèi)時(shí)，可以實(shí)時(shí)更新當(dāng)前的地理及位置信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征在于，當(dāng)在超聲波接收終端輸入單個(gè)或多個(gè)目的地關(guān)鍵信息時(shí)，通過(guò)訪問(wèn)地理信息服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)，可以得到到達(dá)單個(gè)目的地的最短路徑或依次到達(dá)多個(gè)目的地的最佳路徑。
【文檔編號(hào)】G01S5/30GK104375120SQ201310354314
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月15日
【發(fā)明者】張炯 申請(qǐng)人:張炯