[发明专利]声学位置确定系统

说明书

本发明涉及室内位置确定系统，尤其但不排他地涉及使用超声波的室内位置确定系统。

存在希望能够在给定区域内确定诸如一台设备或个人的可移动对象的位置的很多情形。已知使用超声波发射器或附连到需要定位的对象或个人的标签以及位于每个房间内能够确定给定标签的存在或缺失的合适的超声波接收器来提供房间级定位。这对于存货盘存或定位个人是有用的，但是对于一些应用不够精确。

还提议使用分布在监控区域周围的超声波接收器阵列以使用三边测量(即，使用来自标签的信号到达不同接收器所需的时间)来确定区域内标签的位置。然而，这对于大型装置不是十分实用，因为存在与很多分离的接收器相关的高设备成本。而且，安装成本也很高(例如，可能需要针对每个单元单独铺设用于供电和通信的线缆)，且如果由于每个房间内需要具有多个单元而导致其被改装，最终的效果可能不美观。

在实践中实现该思想的另一问题在于，在真实环境中，存在很多这样的表面：标签的信号可能在接收之前被反射，例如，房间的墙壁。这些表面可能具有阻挡感兴趣的信号的趋势且需要复杂的处理来消除。例如，用于识别和消除由于反射导致的不精确距离测量的几何学和统计学方法在″A New Location Technique for the Active Office″，IEEE Personal Communications，Vol.4，No.5，October 1997，pp 42-47中描述。反射导致的问题能够通过增加接收器的数目减轻，但是这恰好进一步增加了成本。

在WO 2006/013512中提议使用单个基站，通过使用签名匹配方法，使用来自标签的视线信号以及墙壁、天花板、地板和房间内可能的其他表面的反射导致的反射信号来确定标签的位置。将信号的时间序列签名以及其被基站接收的反射与存储的模型签名或模板进行匹配。这种方法具有多种缺点：具体而言，因为签名匹配算法不能在噪声环境(诸如当多个接收的信号或其回波在时间上交叠时)中很好地执行，所以它提供不佳的定位精度；而且，该方法的精度限制于候选模型签名或模板的数目，这通常受到可用处理能力、存储器空间和时间的约束。

从一个方面考虑，本发明提供一种确定检测区域内移动单元的位置的方法，包括：

从移动单元发射声学信号；

沿着第一路径从移动单元接收所述声学信号；

接收所述声学信号在从所述检测区域内的表面反射之后的回波；

确定声学信号沿着所述第一路径的到达时间；

确定回波的到达时间；以及

从所述到达时间确定检测区域内移动单元的位置。

本发明还扩展至相应的位置确定系统，该位置确定系统包括移动单元、接收器和处理装置，该移动单元位于检测区域内，其中：

移动单元布置为发射声学信号；

接收器布置为从移动单元接收沿着第一路径的所述声学信号，并且接收所述声学信号从所述检测区域内的表面反射之后的回波；以及

处理装置布置为确定声学信号沿着所述第一路径的到达时间，确定回波的到达时间，并且从所述到达时间确定检测区域内移动单元的位置。

位置确定系统优选地还包括存储装置和/或显示装置和/或电子通信装置，且布置为存储和/或显示和/或电子地传送移动单元的所述确定的位置。

本发明还扩展至处理装置，该处理装置调适为从接收器接收数据，该接收器接收：由移动单元发射的沿着第一路径传播到接收器的声学信号；以及声学信号在从表面反射之后的回波；其中该处理装置布置为：

确定声学信号沿着所述第一路径的到达时间；

确定回波的到达时间；以及

从所述到达时间确定检测区域内移动单元的位置。

处理装置优选地还布置为存储和/或显示和/或电子地传送移动单元的所述确定的位置。

本发明还扩展至包含指令的软件产品，当在处理装置上执行时，其中该处理装置调适为从接收器接收数据，该接收器接收：由移动单元发射的沿着第一路径传播到接收器的声学信号；以及声学信号在从表面反射之后的回波；该软件产品导致处理装置：

确定声学信号沿着所述第一路径的到达时间；

确定回波的到达时间；以及

从所述到达时间确定检测区域内移动单元的位置。

优选地，软件产品调适为导致处理装置存储和/或显示和/或电子地传送移动单元的所述确定的位置。软件产品可以存储在载体上或者加载在存储器中。