本发明专利技术公开了一种基于声波的融合定位方法，调用智能设备中配置的角度传感器，获得智能设备上配置的任意两个接收端/发射端连线与水平面的夹角α；当α不大于θ时，获得一个接收端/发射端到目标设备连线与两个接收端/发射端连线所夹角为超声角z；使智能设备持续转动，调用角度传感器，获得智能设备在水平面中的转动方向和转动角度；将每次获得的修正超声角及对应的变化角度输入智能设备预写入的公式，输出测角结果。本发明专利技术融合IMU至声波定位体系中，利用IMU读取的角度变化值，修正声波定位测角，提高测角精度，既能提高定位效果，又能实现智能设备在任意角度实现定位测角的功能，排除了特定角度下的不置信区间，提高了声波定位、测角的适用性。位、测角的适用性。位、测角的适用性。
Acoustic wave based fusion positioning method and device
【技术实现步骤摘要】
基于声波的融合定位方法和装置
[0001]本专利技术涉及一种基于声波的融合定位方法和装置，属于定位
技术介绍
[0002]物联网(Internet of Things，简称IOT)是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。
[0003]在物联网应用中，位置感知尤其重要，但是单个位置传感器常常存在定位误差，特别是采用声波定位时，处于某些姿态的智能设备，其本身的遮挡就会对信道产生影响，从而使定位结果出现误差，达不到满意的定位精度，难以满足物联网定位需求。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种基于声波的融合定位方法和装置，该方法和装置不仅解决了现有技术中智能设备采用声波定位时，智能设备本身对信道产生遮蔽的问题，还解决了多传感器融合实现相对角度测算的问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于声波的融合定位方法，所述方法包括以下步骤：
[0006]调用智能设备中配置的角度传感器，获得智能设备上配置的任意两个接收端/发射端连线与水平面的夹角α；
[0007]当α不大于θ时，所述接收端持续接收目标设备发出的直达声波定位信号/所述目标设备持续接收发射端发出的直达声波定位信号，获得一个接收端/发射端到目标设备连线与两个接收端/发射端连线所夹角为超声角z；
[0008]同时，使智能设备持续转动，调用角度传感器，获得智能设备在水平面中的转动方向和转动角度；
[0009]在同一转动方向的转动趋势中，当超声角随转动角度变大而变大时，修正超声角Z＝z，当超声角随转动角度变大而变小时，修正超声角Z＝z
‑
180；
[0010]将每次获得的修正超声角及对应的变化角度输入智能设备预写入的公式：
[0011]⑥
x
k
＝A
·
y
k
‑1+B；
[0012]⑦
[0013]⑧
[0014]⑨
y
k
＝x
k
+k
k
·
(Z
‑
H
·
x
k
)；
[0015]⑩
[0016]其中，x
k
为先验估计值，A为状态转移矩阵、且A＝1，y
k
为后验估计值，k＝0、1、2
……
，用于表征移动过程中的融合测量节点，B为k
‑
(k
‑
1)时间差中的转动角度变化量，当Z
k
‑
Z
k
‑1＞0时，B取正值，当Z
k
‑
Z
k
‑1小于0时，B取负值，为先验协方差矩阵，P
k
为后验协方差矩阵，Q为IMU测角的方差，k
k
为卡尔曼系数，H为转换矩阵、且H＝1，R为超声测角的方差；
[0017]当β≤z≤ε时，R趋向于0，当z＜β、z＞ε时，1/R趋向于0；
[0018]输出y
k
作为测角结果。
[0019]上述技术方案中进一步改进的方案如下：
[0020]1.上述方案中，β＝60～80
°
，ε＝100～120
°
。
[0021]2.上述方案中，当α大于θ时，调用所述智能设备配置的摄像头，图像识别获取目标设备与智能设备的相对角度。
[0022]3.上述方案中，所述θ＝15～45
°
。
[0023]4.上述方案中，当Z＞0、两个接收端/发射端连线在水平面中的转动方向为顺时针时，B取正值，逆时针时取负值，当Z＜0、两个接收端/发射端连线在水平面中的转动方向为顺时针时，B取负值，逆时针时取正值。
[0024]5.上述方案中，在声波定位的同时使智能设备在竖直方向上位移，获得接收端/发射端与目标设备的距离L
n
，所述智能设备输出L
n
变小的位移方向。
[0025]6.上述方案中，所述声波定位信号中携带有目标设备/智能设备标识。
[0026]7.上述方案中，所述接收端/发射端安装于智能设备显示界面的两端。
[0027]8.上述方案中，输出所述目标设备相对智能设备的位置，所述相对位置为：以两个接收端/发射端连线作垂直于智能设备显示界面的垂直面，垂直面的一侧与Z的正值对应，另一侧与Z的负值对应，所述智能设备根据Z值的正负输出目标设备位与垂直面的位置关系作为目标设备相对智能设备的位置。
[0028]9.上述方案中，所述接收端为麦克风单元/所述发射端为扬声器单元。
[0029]本专利技术还提供了一种技术方案：一种基于声波的融合定位装置，所述装置包括处理器和存储器；
[0030]所述存储器用于存储执行权利要求1
‑
10中任一项方法的可执行程序指令；
[0031]所述处理器用于执行所述存储器中存储的程序指令。
[0032]本专利技术还提供了另一种技术方案：一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质存储有可执行程序指令，所述可执行程序指令被运行时，用于执行上述1
‑
10中的任一项方法所述的步骤。
[0033]由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：
[0034]1、本专利技术一种基于声波的融合定位方法和装置，通过融合IMU至声波定位体系中，利用IMU读取的角度变化值，修正声波定位测角，提高测角精度，既能进一步提高定位效果，又能实现智能设备在任意角度实现定位测角的功能，排除了特定角度下的不置信区间，提高了声波定位、测角的适用性；同时，特别对于现有的智能设备来说，大多数使用状态均为手持/穿戴，此种状态下，两个接收端/发射端连线与水平面的夹角处于IMU修正声波测角的范围内，修正过程既符合人体工程力学，又满足智能设备的常用状态，实用性强。
[0035]2、本专利技术一种基于声波的融合定位方法和装置，通过已知的置信区间和不置信区间，提高置信区间声波测角的权重，降低其在不置信区间的权重，修正卡尔曼系数，提高修
正测角循环过程的修正精度，从而加快修正速度，提高测角精度。
[0036]3、本专利技术一种基于声波的融合定位方法和装置，通过调用摄像头图像识别获取目标设备与智能设备的相对角度，弥补α大于θ后，IMU修正声波测角失去效果的问题，完善多种使用姿态下，智能设备的测角效果。
[0037]4、本专利技术一种基于本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于声波的融合定位方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：调用智能设备中配置的角度传感器，获得智能设备上配置的任意两个接收端/发射端连线与水平面的夹角a；当a不大于θ时，所述接收端持续接收目标设备发出的直达声波定位信号/所述目标设备持续接收发射端发出的直达声波定位信号，获得一个接收端/发射端到目标设备连线与两个接收端/发射端连线所夹角为超声角z；同时，使智能设备持续转动，调用角度传感器，获得智能设备在水平面中的转动方向和转动角度；在同一转动方向的转动趋势中，当超声角随转动角度变大而变大时，修正超声角Z＝z，当超声角随转动角度变大而变小时，修正超声角Z＝z
‑
180；将每次获得的修正超声角及对应的变化角度输入智能设备预写入的公式：
①
x
k
＝A
·
y
k
‑1+B；
②③④
y
k
＝x
k
+k
k
·
(Z
‑
H
·
x
k
)；
⑤
其中，x
k
为先验估计值，A为状态转移矩阵、且A＝1，y
k
为后验估计值，k＝0、1、2
……
，用于表征移动过程中的融合测量节点，B为k
‑
(k
‑
1)时间差中的转动角度变化量，当Z
k
‑
Z
k
‑1＞0时，B取正值，当Z
k
‑
Z
k
‑1小于0时，B取负值，为先验协方差矩阵，P
k
为后验协方差矩阵，Q为IMU测角的方差，k
k
为卡尔曼系数，H为转换矩阵、且H＝1，R为超声测角的方差；当β≤z≤ε时，R趋向于0，当z＜β、z＞ε时，1/R趋向于0；输出y
k
作为测角结果。2.根据权利要求1所述的基于声波...
【专利技术属性】
技术研发人员：向玮晨，吉爱辉，孙伟，
申请(专利权)人：苏州触达信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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