专利名称：一种超声波定位方法、装置及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及測量技术领域，尤其涉及一种超声波定位方法、装置及系统。
背景技术：
目前广泛应用的定位方式是GPS (Global Positioning System,全球定位系统)定位，但是该定位方式在室内环境下，由于墙壁等障碍物的阻碍，GPS信号较弱，很难实现定位。因此必须发展其它的室内定位技木。当前用于室内定位的一种解决方案是利用室内无线通信技术进行定位，主要的无线通信技术有红外线、超声波、超宽带、射频识别、蓝牙等。其中，超声波技术具有很多不可替代的优点，例如指向性好，能量损耗慢，传播距离远以及对人体没有电磁辐射的�：Φ�。超声波技术用于室内定位时，主要是利用超声波的反射特性。然而，由于室内环境复杂，存在很多干扰，普通的超声波定位系统在接收超声波信号时多径效应严重，而且，由于超声波信号只是脉冲信号，不能携帯信息，系统无法在众多超声波信号中分辨出待定位物体反射回的信号。因此，上述定位方法严重制约了超声波技术的定位精确度。
发明内容
本发明实施例提供一种超声波定位方法、装置及系统，能够提高超声波定位的精确度。为了解决上述技术问题，本发明实施例的技术方案如下 一种超声波定位方法，包括在參考点向待测点发送第一超声波信号并记录信号发送时间；在所述參考点接收第二超声波信号并记录信号接收时间，所述第二超声波信号为所述待测点在接收到所述第一超声波信号后响应的信号，所述第一超声波信号与所述第二超声波信号的频率不同；根据所述信号发送时间和所述信号接收时间，以及所述參考点的位置，对所述待测点进行定位。进ー步，当所述參考点的数量为两个或两个以上时，所述在參考点向待测点发送第一超声波信号并记录信号发送时间，包括在各參考点依次向待测点发送第一超声波信号并记录信号发送时间，其中，在上一參考点接收到所述待测点发送的所述第二超声波信号之后，在下一參考点向所述待测点发送所述第一超声波信号。进ー步，当所述參考点的数量为两个或两个以上时，所述在參考点向待测点发送第一超声波信号并记录信号发送时间，包括在各參考点同时向待测点发送第一超声波信号并记录信号发送时间，其中，在所述各參考点发送的第一超声波信号的频率均不相同，且在所述各參考点接收到的第二超声波信号的频率均不相同。
进ー步，所述在所述參考点接收第二超声波信号并记录信号接收时间，包括在所述參考点接收超声波信号；判断接收到的超声波信号的频率是否为所述第二超声波信号的频率，若是，则记录信号接收时间。进ー步，根据所述信号发送时间和所述信号接收时间，以及所述參考点的位置，对所述待测点进行定位，包括根据所述信号发送时间、所述信号接收时间、所述待测点在接收到所述第一超声波信号到发送所述第二超声波信号之间的延迟时间，以及超声波信号传播速度，确定所述參考点到所述待测点之间的距离；根据所述參考点的位置，所述參考点到所述待测点之间的距离，以及距离计算公 式，确定所述待测点的位置。一种超声波定位方法，包括接收超声波信号；判断接收到的超声波信号是否为第一超声波信号；若是，则反馈第二超声波信号，以根据在參考点接收所述第二超声波信号的时间，发送所述第一超声波信号的时间以及所述參考点的位置，对所述待测点进行定位；其中，所述第一超声波信号与所述第二超声波信号的频率不同。一种超声波定位装置，包括超声波发射单兀，用于在參考点向待测点发送第一超声波信号；超声波接收单元，用于在所述參考点接收第二超声波信号，所述第二超声波信号为所述待测点在接收到所述第一超声波信号后响应的信号，所述第一超声波信号与所述第ニ超声波信号的频率不同；计时单元，用于记录发送所述第一超声波信号的时间，以及接收到所述第二超声波信号的时间；定位计算单元，用于根据所述信号发送时间和所述信号接收时间，以及所述參考点的位置，对所述待测点进行定位。进ー步,所述超声波接收单元包括接收子单元，用于在所述參考点接收超声波信号；频率分析子単元，用于判断接收到的超声波信号的频率是否为所述第二超声波信号的频率，若是，则由所述计时単元记录信号接收时间。进ー步,所述定位计算单元包括第一计算子単元，用于根据所述信号发送时间、所述信号接收时间、所述待测点在接收到所述第一超声波信号到发送所述第二超声波信号之间的延迟时间，以及超声波信号传播速度，确定所述參考点到所述待测点之间的距离；第二计算子単元，用于根据所述參考点的位置，所述參考点到所述待测点之间的距离，以及距离计算公式，确定所述待测点的位置。一种超声波收发装置，包括接收�？椋糜诮邮粘ㄐ藕牛环治瞿？椋糜谂卸辖邮盏降某ㄐ藕攀欠裎谝怀ㄐ藕牛�
发射�？椋糜诘狈治瞿？榈呐卸辖峁鞘保蠢〉诙ㄐ藕牛愿輩⒖嫉憬邮账龅诙ㄐ藕诺氖奔�、发送所述第一超声波信号的时间以及所述參考点的位置，对所述待测点进行定位；其中，所述第一超声波信号与所述第二超声波信号的频率不同。一种超声波定位系统，包括位于參考点的超声波定位装置、位于待测点的超声波收发装置，以及定位计算装置；所述超声波定位装置，用于在參考点向待测点处的超声波收发装置发送第一超声波信号并记录信号发送时间；接收所述超声波收发装置在接收到所述第一超声波信号后响应的第二超声波信号，并记录信号接收时间，所述第一超声波信号与所述第二超声波信号的频率不同；将所述信号发送时间和所述信号接收时间发送至所述定位计算装置；所述超声波收发装置，用于接收超声波信号；判断接收到的超声波信号是否为第一超声波信号；若是，则反馈第二超声波信号；
所述定位计算装置，用于根据所述超声波定位装置发送的信号发送时间和所述信号接收时间，以及所述超声波定位装置所在的參考点的位置，对所述待测点进行定位。进ー步，所述超声波定位装置至少有两个，所述超声波定位装置，具体用于在各自參考点依次向所述超声波收发装置发送第一超声波信号并记录信号发送时间，其中在上一參考点的超声波定位装置接收到所述超声波收发装置发送的所述第二超声波信号之后，下一參考点的超声波定位装置向所述超声波收发装置发送所述第一超声波信号。进ー步，所述超声波定位装置至少有两个，所述超声波定位装置，具体用于在各自參考点同时向所述超声波收发装置发送第一超声波信号并记录信号发送时间，其中，所述各參考点的超声波定位装置发送的第一超声波信号的频率均不相同，且接收到的第二超声波信号的频率均不相同。本发明实施例通过将參考点发送超声波信号的频率与待测点反馈超声波信号的频率设置不同，避免了超声波传播过程中的多径效应，以及其它物体反射超声波对定位产生的干扰，提高了超声波定位的精确度。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I是本发明实施例一种超声波定位方法流程图；图2a是本发明实施例另ー种超声波定位方法流程图；图2b是图2a所示实施例中超声波定位的示意图；图3是本发明实施例另ー种超声波定位方法流程图；图4是本发明实施例一种超声波定位装置的结构示意图；图5是本发明实施例另ー种超声波定位装置的结构示意图；图6是本发明实施例一种超声波收发装置的结构示意图7是本发明实施例一种超声波定位系统的结构示意图。
具体实施例方式为了使本领域技术人员能进ー步了解本发明的特征及技术内容，请參阅以下有关本发明的详细说明与附图，附图仅提供參考与说明，并非用来限制本发明。下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案进行描述。參见图1，为本发明实施例一种超声波定位方法流程图。该方法可以包括步骤101，在參考点向待测点发送第一超声波信号并记录信号发送时间。定位装置或系统在位置坐标确定的參考点向待测点发送超声波信号，记为第一超 声波信号，并记录发送时间。在具体实现时，可以根据需要确定的待测点的坐标维度来确定已知參考点的最少个数，例如，如果仅需确定待测点的一维坐标，则可以最少选择ー个已知參考点，如果需要确定待测点的三维坐标，则可以最少选择三个已知參考点，当然，也可以选择多个參考点，以便于获得待测点更精确的位置坐标。当选择的已知參考点为两个或两个以上时，定位装置或系统可以在各參考点依次向待测点发送第一超声波信号，也可以同时发送第一超声波信号，只要在待测点可以区分不同參考点对其发送的第一超声波信号，且在每个參考点均可以识别待测点对其响应的第ニ超声波信号即可。具体请參见后续实施例的描述。步骤102，在參考点接收第二超声波信号并记录信号接收时间。在參考点发送第一超声波信号后，待测点处的装置首先接收超声波信号，并判断该信号是否为第一超声波信号，也即判断是否为需要响应的超声波信号，具体的可以根据信号的频率来判断，例如，如果接收到的超声波信号频率为f0，则该信号为第一超声波信号，此时，待测点处的装置对该第一超声波信号做出响应，发送第二超声波信号，若接收到的信号频率不为f0，则忽略该信号，不做出响应。在參考点接收到该第二超声波信号后，也进ー步判断是否为待测点响应的信号，具体也可以根据信号的频率来判断，若确认该接收到的信号为第二超声波信号，则记录信号接收的时间。该记录信号时间的动作可以在接收到信号的同时进行，若判断结果为第二超声波信号，则保存该时间，若不是第二超声波信号，则可删除或忽略该记录。其中，为了避免上述超声波传播过程中的多径效应，以及其它物体反射超声波对定位产生的干扰，在本发明实施例中设置第一超声波信号与第二超声波信号的频率不同。步骤103，根据信号发送时间和信号接收时间，以及參考点的位置，对待测点进行定位。在信号发送时间和信号接收时间确定后，即可计算超声波在參考点与待测点之间往返所需要的时间，更精确地，如果考虑待测点处的装置在从接收到第一超声波信号到反馈第二超声波信号之间的延迟时间对计算结果的影响，则可以在上述往返时间的结果上扣除该延迟时间。在上述时间确定后，根据超声波的传播速度，即可确定參考点与待测点之间的距离，进一歩，根据參考点的位置坐标，即可获得距离方程，进而确定待测点的位置坐标。如前所述，当參考点为多个时，可以分别获得各參考点对应的距离方程，然后计算获得待测点的位置坐标。本发明实施例通过将參考点发送超声波信号的频率与待测点反馈超声波信号的频率设置不同，避免了超声波传播过程中的多径效应，以及其它物体反射超声波对定位产生的干扰，提高了超声波定位的精确度。參见图2a，为本发明实施例另ー种超声波定位方法流程图。在本发明实施例中，当參考点的数量为两个或两个以上时,在參考点向待测点发送第一超声波信号，具体可以是在各參考点依次向待测点发送第一超声波信号，其中在上一參考点接收到待测点发送的第二超声波信号之后，在下一參考点向待测点发送第一超声波信号。
如图2b所示，本实施例以在三个參考点A、B、C依次向待测点D发送第一超声波信号为例进行说明。该方法可以包括步骤201，在參考点A向待测点D发送第一超声波信号，并记录信号发送时间。定位装置或系统在參考点A发送的该第一超声波信号的频率记为Π，信号发送时间记为tl。在发送该第一超声波信号后，參考点A的定位装置或系统进入等待接收超声波信号的工作状态。待测点D在接收到超声波信号后，根据信号的频率判断是否为第一超声波信号，若是，则向參考点A发送第二超声波信号，该第二超声波信号的频率为fl'，其中，η 尹 n'。步骤202，在參考点A接收待测点D发送的第二超声波信号，并记录信号接收时间。定位装置或系统在參考点A接收到信号后，根据信号的频率判断是否为第二超声波信号，若信号频率为H'，则确认为第二超声波信号，记录接收到信号的时间，记为tl'。在记录该时间后，參考点A的定位装置或系统即可停止接收信号。步骤203，在參考点B向待测点D发送第一超声波信号，并记录信号发送时间。在本实施例中，由于在各參考点依次向待测点发送第一超声波信号，而且在上一參考点接收到待测点发送的第二超声波信号之后，再在下一參考点向待测点发送第一超声波信号，因此，各參考点之间发送的第一超声波信号不会互相干扰，所有第一超声波信号的频率均可相等，当然，在另ー实施例中，各參考点发送的第一超声波信号的频率也可以不同。參考点B发送的第一超声波信号的频率也可以为fl，记录信号发送的时间为t2。在发送该第一超声波信号后，參考点B的定位装置或系统进入等待接收超声波信号的工作状态。由于待测点依次向各參考点发送第二超声波信号，信号之间不会互相干扰，因此，所有第二超声波信号的频率也可以相等，待测点D向參考点B发送的第二超声波信号频率仍可以为fV，当然，在另ー实施例中，该第二超声波信号的频率也可以不等。步骤204，在參考点B接收待测点D发送的第二超声波信号，并记录信号接收时间。定位装置或系统在參考点B接收到信号后，根据信号的频率判断是否为第二超声波信号，若信号频率为H'，则确认为第二超声波信号，记录接收到信号的时间，记为t2'。在记录该时间后，參考点B的定位装置或系统即可停止接收信号。
步骤205，在參考点C向待测点D发送第一超声波信号，并记录信号发送时间t3。步骤206，在參考点C接收待测点D发送的第二超声波信号，并记录信号接收时间
t3' ο上述步骤205 206与前述步骤203 204类似，此处不再赘述。步骤207，根据信号发送时间和信号接收时间，以及參考点的位置，对待测点进行定位。在本步骤中，针对每一參考点的信号发送时间、信号接收时间、待测点在接收到第一超声波信号到发送第二超声波信号之间的延迟时间，以及超声波信号传播速度，即可确 定各參考点到待测点之间的距离；其中，待测点在接收到第一超声波信号到发送第二超声波信号之间的延迟时间与待测点处的装置有关，该延时时间为已知的固定时间，记为At。则可获得以下距离公式參考点A与待测点D之间的距离si为sl = (tl' -tl-Δ t)*V/2參考点B与待测点D之间的距离s2为s2 = (t2' _t2_ Δ t) *V/2參考点C与待测点D之间的距离s3为s3 = (t3' _t3_ Δ t) *V/2然后，根据參考点的位置，參考点到待测点之间的距离，以及距离计算公式，确定待测点的位置。具体可以根据參考点A、B、C各自的三维坐标，以及各參考点到待测点D的距离公式，利用上述方程构成方程组进行求解计算，即可获得待测点D的三维坐标，从而实现对待测点D的定位。该计算过程可以是由某一參考点的定位装置或系统执行的，其中，其它參考点的装置或系统将各自记录的时间发送至该某ー參考点的装置或系统；也可以是由独立于各參考点的系统或装置执行，如图2b所示的系统控制器，各參考点的装置或系统将记录的时间发送至该独立的系统或装置。本发明实施例通过将參考点发送超声波信号的频率与待测点反馈超声波信号的频率设置不同，避免了超声波传播过程中的多径效应，以及其它物体反射超声波对定位产生的干扰，提高了超声波定位的精确度。而且，通过设置各參考点依次向待测点发送第一超声波信号，使得各參考点的第一超声波信号频率可以设置为相同，待测点发送的第二超声波信号频率也可以设置为相同，简化了參考点和待测点处定位装置或系统对信号的识别过程。參见图3，为本发明实施例另ー种超声波定位方法流程图。当參考点的数量为两个或两个以上时，在各參考点还可以同时向待测点发送第一超声波信号，其中，在各參考点发送的第一超声波信号的频率均不相同，且在各參考点接收到的第二超声波信号的频率均不相同。本实施例以在三个參考点A、B、C同时向待测点D发送第一超声波信号为例进行说明。该方法可以包括步骤301，在參考点A、B、C同时向待测点D发送第一超声波信号，井分别记录信号发送时间。其中，为了便于待测点D处的装置或系统区分不同參考点发送的信号，在各參考点发送的第一超声波信号的频率各不相同。其中，在參考点A发送的第一超声波信号的频率为F1，记录信号发送时间为Tl ;在參考点B发送的第一超声波信号的频率为F2，记录信号发送时间为T2 ;在參考点C发送的第一超声波信号的频率为F3，记录信号发送时间为T3。待测点D处的装置或系统首先接收超声波信号，然后根据超声波信号的频率判断是否需要响应第二超声波信号，而且，根据不同频率的信号，待测点D处的装置或系统需要响应的第二超声波信号的频率也不相同，以便于位于各參考点处的装置或系统能够根据信号的频率判断接收到的第二超声波信号是否为待测点D要发送至本參考点的信号。具体的，如果待测点D处的装置或系统接收到的信号频率为F1，则向參考点A返回频率为Fl'的第二超声波信号，如果接收到的信号频率为F2，则向參考点B返回频率为F2'第二超声波信号，如果接收到的信号频率为F3，则向參考点C返回频率为F3'第二超声波信号。步骤302，在參考点A、B、C分别接收待测点D发送的第二超声波信号，并记录信号接收时间。 在參考点A接收并识别频率为Fl'的第二超声波信号，记录信号接收时间为Tl'；在參考点B接收并识别频率为F2'的第二超声波信号，记录信号接收时间为 2'；在參考点C接收并识别频率为F3'的第二超声波信号，记录信号接收时间为T3'。步骤303，根据信号发送时间和信号接收时间，以及參考点的位置，对待测点进行定位。在本步骤中，针对每一參考点的信号发送时间、信号接收时间、待测点在接收到第一超声波信号到发送第二超声波信号之间的延迟时间，以及超声波信号传播速度，即可确定各參考点到待测点之间的距离；其中，待测点在接收到第一超声波信号到发送第二超声波信号之间的延迟时间与待测点处的装置有关，该延时时间为已知的固定时间，即为ΛΤ。则可获得以下方程参考点A与待测点D之间的距离SI为S1 = (Tl' -Τ1-ΔΤ)*V/2參考点B与待测点D之间的距离S2为S2 = (T2, -T2- Δ T) *V/2參考点C与待测点D之间的距离S3为S3 = (T3, _T3_AT)*V/2然后，根据參考点的位置，參考点到待测点之间的距离，以及距离计算公式，确定待测点的位置。具体可以根据參考点A、B、C各自的三维坐标，以及各參考点到待测点D的距离公式，利用上述方程构成方程组进行求解计算，即可获得待测点D的三维坐标，从而实现对待测点D的定位。该计算过程可以是由某一參考点的定位装置或系统执行的，其中，其它參考点的装置或系统将各自记录的时间发送至该某ー參考点的装置或系统；也可以是由独立于各參考点的系统或装置执行，各參考点的装置或系统将记录的时间发送至该独立的系统或装置。本发明实施例通过将參考点发送超声波信号的频率与待测点反馈超声波信号的频率设置不同，避免了超声波传播过程中的多径效应，以及其它物体反射超声波对定位产生的干扰，提高了超声波定位的精确度。而且，通过设置各參考点发送的第一超声波信号频率不同，待测点发送的第二超声波信号频率也不相同，使得各參考点可以同时发送信号，カロ快了对待测点的定位过程。当然，在其它实施例中，參考点的个数可以大于3个，以便于对计算获得的待测点的坐标进行修正，更精确地对待测点进行定位。以上是对本发明方法实施例的描述，下面对实现上述方法的装置和系统实施例进行说明。參见图4，为本发明实施例一种超声波定位装置的结构示意图。 该装置可以包括超声波发射单元401，用于在參考点向待测点发送第一超声波信号；超声波接收单元402，用于在參考点接收第二超声波信号，第二超声波信号为待测点在接收到第一超声波信号后响应的信号，第一超声波信号与第二超声波信号的频率不同；计时单元403，用于记录发送第一超声波信号的时间，以及接收到第二超声波信号的时间；定位计算单元404，用于根据信号发送时间和信号接收时间，以及參考点的位置，对待测点进行定位。超声波发射单元401在位置坐标确定的參考点向待测点发送超声波信号，记为第一超声波信号，并由计时单元403记录发送时间，待测点处的装置在根据信号的频率判断该信号为第一超声波信号后，对该第一超声波信号做出响应，发送第二超声波信号，超声波接收单元402在參考点接收第二超声波信号，并由计时单元403记录接收到第二超声波信号的时间，其中，第一超声波信号与第二超声波信号的频率不同。最后由定位计算单元404根据信号发送时间和信号接收时间，以及參考点的位置，对待测点进行定位。本发明实施例通过上述単元将參考点发送超声波信号的频率与待测点反馈超声波信号的频率设置不同，避免了超声波传播过程中的多径效应，以及其它物体反射超声波对定位产生的干扰，提高了超声波定位的精确度。在本发明另一实施例中，该超声波定位装置也还可以包括信息接收单元，用于接收其它超声波定位装置发送的定位信息，该定位信息可以包括其它超声波定位装置在各自的參考点记录的第一超声波发送时间，第二超声波接收时间，还可以包括其所在參考点的位置坐标；该定位信息也还可以是其它超声波定位装置根据其第一超声波发送时间，第二超声波接收时间和參考点位置坐标确定的定位关系，如距离方程等。在信息接收单元接收到定位信息后，再由定位计算单元对待测点进行定位。參见图5，为本发明实施例另ー种超声波定位装置的结构示意图。本实施例中，该超声波定位装置也可以包括超声波发射单元501、超声波接收单元502、计时单元503和定位计算单元504。其中，超声波接收单元502又可以包括接收子单元5021，用于接收超声波信号；频率分析子単元5022，用于判断接收到的超声波信号的频率是否为第二超声波信号的频率，若是，则由计时单元503记录信号接收时间。
定位计算单元504又可以包括第一计算子単元5041，用于根据信号发送时间、信号接收时间、待测点在接收到第一超声波信号到发送第二超声波信号之间的延迟时间，以及超声波信号传播速度，确定參考点到待测点之间的距离；第二计算子単元5042，用于根据參考点的位置，參考点到待测点之间的距离，以及距离计算公式，确定待测点的位置。本发明实施例避免了超声波传播过程中的多径效应，以及其它物体反射超声波对定位产生的干扰，提高了超声波定位的精确度。參见图6，为本发明实施例一种超声波收发装置的结构示意图。接收�？�601，用于接收超声波信号； 分析�？�602，用于判断接收到的超声波信号是否为第一超声波信号；发射�？�603，用于当分析�？�602的判断结果为是时，反馈第二超声波信号，以根据參考点接收第二超声波信号的时间、发送第一超声波信号的时间以及參考点的位置，对待测点进行定位；其中，第一超声波信号与第二超声波信号的频率不同。位于待测点处的超声波收发装置通过接收�？�601接收超声波信号，当分析�？�602确定接收到的信号为參考点发送的第一超声波信号后，通过发射�？�603向參考点反馈或响应第二超声波信号，以便于位于參考点处的超声波定位装置对该待测点进行定位。其中，第一超声波信号与第二超声波信号的频率不同。本发明实施例避免了超声波传播过程中的多径效应，以及其它物体反射超声波对定位产生的干扰，提高了超声波定位的精确度。參见图7，为本发明实施例一种超声波定位系统的结构示意图。该系统可以包括位于參考点的超声波定位装置701、位于待测点的超声波收发装置702，以及定位计算装置703。超声波定位装置701，用于在參考点向待测点处的超声波收发装置702发送第一超声波信号并记录信号发送时间；接收超声波收发装置702在接收到所述第一超声波信号后响应的第二超声波信号，并记录信号接收时间，第一超声波信号与所述第二超声波信号的频率不同；将信号发送时间和信号接收时间发送至定位计算装置703 ；超声波收发装置702，用于接收超声波信号；判断接收到的超声波信号是否为第一超声波信号；若是，则反馈第二超声波信号；定位计算装置703，用于根据超声波定位装置701发送的信号发送时间和信号接收时间，以及超声波定位装701置所在的參考点的位置，对待测点进行定位。当超声波定位装置701至少有两个时，超声波定位装置701，可以具体用于在各自參考点依次向超声波收发装置702发送第一超声波信号并记录信号发送时间，其中在上一參考点的超声波定位装置701接收到超声波收发装置702发送的第二超声波信号之后，下一參考点的超声波定位装置701向超声波收发装置702发送第一超声波信号。在另ー实施例中，该超声波定位装置，还可以具体用于在各自參考点同时向超声波收发装置发送第一超声波信号并记录信号发送时间，其中，各參考点的超声波定位装置发送的第一超声波信号的频率均不相同，且接收到的第二超声波信号的频率均不相同。本发明实施例避免了超声波传播过程中的多径效应，以及其它物体反射超声波对定位产生的干扰，提高了超声波定位的精确度。以上所述的本发明实施方式， 并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
权利要求
1.一种超声波定位方法，其特征在于，包括 在参考点向待测点发送第一超声波信号并记录信号发送时间； 在所述参考点接收第二超声波信号并记录信号接收时间，所述第二超声波信号为所述待测点在接收到所述第一超声波信号后响应的信号，所述第一超声波信号与所述第二超声波信号的频率不同； 根据所述信号发送时间和所述信号接收时间，以及所述参考点的位置，对所述待测点进行定位。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，当所述参考点的数量为两个或两个以上时，所述在参考点向待测点发送第一超声波信号并记录信号发送时间，包括 在各参考点依次向待测点发送第一超声波信号并记录信号发送时间，其中，在上一参考点接收到所述待测点发送的所述第二超声波信号之后，在下一参考点向所述待测点发送所述第一超声波信号。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，当所述参考点的数量为两个或两个以上时，所述在参考点向待测点发送第一超声波信号并记录信号发送时间，包括 在各参考点同时向待测点发送第一超声波信号并记录信号发送时间，其中，在所述各参考点发送的第一超声波信号的频率均不相同，且在所述各参考点接收到的第二超声波信号的频率均不相同。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述在所述参考点接收第二超声波信号并记录信号接收时间，包括 在所述参考点接收超声波信号； 判断接收到的超声波信号的频率是否为所述第二超声波信号的频率，若是，则记录信号接收时间。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，根据所述信号发送时间和所述信号接收时间，以及所述参考点的位置，对所述待测点进行定位，包括 根据所述信号发送时间、所述信号接收时间、所述待测点在接收到所述第一超声波信号到发送所述第二超声波信号之间的延迟时间，以及超声波信号传播速度，确定所述参考点到所述待测点之间的距离； 根据所述参考点的位置，所述参考点到所述待测点之间的距离，以及距离计算公式，确定所述待测点的位置。
6.—种超声波定位方法,其特征在于,包括 接收超声波信号； 判断接收到的超声波信号是否为第一超声波信号； 若是，则反馈第二超声波信号，以根据在参考点接收所述第二超声波信号的时间，发送所述第一超声波信号的时间以及所述参考点的位置，对所述待测点进行定位；其中，所述第一超声波信号与所述第二超声波信号的频率不同。
7.一种超声波定位装置，其特征在于，包括 超声波发射单元，用于在参考点向待测点发送第一超声波信号； 超声波接收单元，用于在所述参考点接收第二超声波信号，所述第二超声波信号为所述待测点在接收到所述第一超声波信号后响应的信号，所述第一超声波信号与所述第二超声波信号的频率不同； 计时单元，用于记录发送所述第一超声波信号的时间，以及接收到所述第二超声波信号的时间； 定位计算单元，用于根据所述信号发送时间和所述信号接收时间，以及所述参考点的位置，对所述待测点进行定位。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述超声波接收单元包括 接收子单元，用于在所述参考点接收超声波信号； 频率分析子单元，用于判断接收到的超声波信号的频率是否为所述第二超声波信号的频率，若是，则由所述计时单元记录信号接收时间。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述定位计算单元包括 第一计算子单元，用于根据所述信号发送时间、所述信号接收时间、所述待测点在接收到所述第一超声波信号到发送所述第二超声波信号之间的延迟时间，以及超声波信号传播速度，确定所述参考点到所述待测点之间的距离； 第二计算子单元，用于根据所述参考点的位置，所述参考点到所述待测点之间的距离，以及距离计算公式，确定所述待测点的位置。
10.一种超声波收发装置，其特征在于，包括 接收�？椋糜诮邮粘ㄐ藕牛� 分析模块，用于判断接收到的超声波信号是否为第一超声波信号； 发射�？椋糜诘狈治瞿？榈呐卸辖峁鞘保蠢〉诙ㄐ藕牛愿莶慰嫉憬邮账龅诙ㄐ藕诺氖奔�、发送所述第一超声波信号的时间以及所述参考点的位置，对所述待测点进行定位；其中，所述第一超声波信号与所述第二超声波信号的频率不同。
11.一种超声波定位系统，其特征在于，包括位于参考点的超声波定位装置、位于待测点的超声波收发装置，以及定位计算装置； 所述超声波定位装置，用于在参考点向待测点处的超声波收发装置发送第一超声波信号并记录信号发送时间；接收所述超声波收发装置在接收到所述第一超声波信号后响应的第二超声波信号，并记录信号接收时间，所述第一超声波信号与所述第二超声波信号的频率不同；将所述信号发送时间和所述信号接收时间发送至所述定位计算装置； 所述超声波收发装置，用于接收超声波信号；判断接收到的超声波信号是否为第一超声波信号；若是，则反馈第二超声波信号； 所述定位计算装置，用于根据所述超声波定位装置发送的信号发送时间和所述信号接收时间，以及所述超声波定位装置所在的参考点的位置，对所述待测点进行定位。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述超声波定位装置至少有两个， 所述超声波定位装置，具体用于在各自参考点依次向所述超声波收发装置发送第一超声波信号并记录信号发送时间，其中在上一参考点的超声波定位装置接收到所述超声波收发装置发送的所述第二超声波信号之后，下一参考点的超声波定位装置向所述超声波收发装置发送所述第一超声波信号。
13.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述超声波定位装置至少有两个， 所述超声波定位装置，具体用于在各自参考点同时向所述超声波收发装置发送第一超声波信号并记录信号发送时间，其中，所述各参考点的超声波定位装置发送的第一超声波信号的频率均 不相同，且接收到的第二超声波信号的频率均不相同。
全文摘要
本发明实施例提供一种超声波定位方法、装置及系统。该超声波定位方法包括在参考点向待测点发送第一超声波信号并记录信号发送时间；在所述参考点接收第二超声波信号并记录信号接收时间，所述第二超声波信号为所述待测点在接收到所述第一超声波信号后响应的信号，所述第一超声波信号与所述第二超声波信号的频率不同；根据所述信号发送时间和所述信号接收时间，以及所述参考点的位置，对所述待测点进行定位。本发明实施例通过将参考点发送超声波信号的频率与待测点反馈超声波信号的频率设置不同，避免了超声波传播过程中的多径效应，以及其它物体反射超声波对定位产生的干扰，提高了超声波定位的精确度。
文档编号G01S5/18GK102680944SQ20121017952
公开日2012年9月19日 申请日期2012年6月1日 优先权日2012年6月1日
发明者刘振宇, 张学艳, 张海英, 李国龙, 李志强 申请人:中国科学院微电子研究所
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