[发明专利]一种具有多个接收器的定位系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用信号进行相对定位方法，属信息处理和信号处理领域。

背景技术

一般现有的电子测距原理是信号的接收器分布在定位区域，当发射器发射的用于定位的信号被接收器中的一个或多个接收到后，就可以计算出发射器的位置信息。用于定位的信号一般有超声波、红外、激光、射频信号。基于不同原理，发射器和接收器有时会合并在一起。

现在公开的数码笔产品可以在普通纸上写字、绘画的同时，将笔迹真实地显示在电脑上，然后实现在电脑上任意编辑、存储、打印，广泛地应用在电化教学、会议演讲等各种领域和场合。其中基于超声波原理的数码笔系统中，基本使用发射头在空气中发射超声波信号，另有一个接收器根据超声波到达的时间，再根据三角定位方法计算出发射头与接收器的相对距离，缺点是对外界环境的噪音非常敏感，超声波在传递中衰减很大，导致无法在大尺寸的工作范围内使用。

发明内容

本发明的目的是提供廉价和简单的方法，基于已有技术扩大定位区域，弥补定位信号易受干扰和衰减的问题，提高定位的精度。

在这种具有多个接收器的定位系统中，至少含有两个信号接收器两个分布在定位区域，当发射器发射的用于定位的信号被接收器中的一个或多个接收到后，就可以计算出发射器的位置信息。也就是说发射器发射的定位信号可以被一个接收器接收到后就可以完成定位过程，也可以被两个或多个接收器接收后完成定位过程，而接收器是否可能接收到定位信号是由接收器的工作范围和灵敏度决定；多个接收器的定位范围一定有重叠部分，可以两两有重叠部分，也可以三个接收器或更多个接收器之间重叠(后称多重叠)，也可是即使用两两重叠和多重叠的组合。

这个具有多个接收器的定位系统，每个接收器可以是一个具有完整信号接收和处理功能的接收器，将处理定位信号得到的定位信息传输到一个信号处理器(如电脑)进行再处理后得出发射器位置信息；每个接收器可以只是一个定位信号传感器，可以接收发射器发射的用于定位的信号，当发射器发射的用于定位的信号被传感器中的两个或多个接收到后，就可以计算出发射器的位置信息。每个接收器是一个单纯的定位信号接收器传感器，没有信号处理功能，需要把定位信号集中传输到一个信号处理器进行集中处理再得出发射器的位置信息。

这个具有多个接收器的定位系统，可以通过增加接收器来尽量扩大定位系统定位区域，并将其摆放在不同的位置，尽量使各个接收器的定位重叠部分为最小。这些接收器可以摆放在定位区域的同一直线上，也可以不在同一直线上，但要求多个接收器的定位范围一定有重叠部分，可以两两有重叠部分，也可以全部重叠。

这个具有多个接收器的定位系统，其可以应用于电子白板的书写和操控，通过接收器级联的方式，使电子白板的书写范围理论上不受限制。在接受器之间的工作区域两两重叠的区域为A平方米，如果一个接收器可以工作在B平方米范围内，两个接收器就可以将近达到2*B-A平方米范围内，采用n个接收器就可以将近n*B-A平方米范围内工作。可以容易地得知，通过不断增加接收器的数目，采用了此方法的电子白板的书写范围可以一直扩大。

这个具有多个接收器的定位系统，发射器发射的定位信号可以有超声波、红外、激光、射频信号。因为本发明不在乎使用何种具体方法在一个接收器的范围内进行定位，主要关心如何通过多个接收器扩大定位范围，所以已知的通过超声、红外、激光、射频等信号进行定位的方式，在采用此方法后就可以简单地扩大定位范围。

下面分成两种情况进行说明，第一种情况是每个接收器可以是一个具有完整信号接收和处理功能的接收器；第二种情况是每个接收器是一个单纯的定位信号接收器传感器。

当每个接收器可以是一个具有完整信号接收和处理功能的接收器时，需要在使用本系统前进行校准。校准用的一些校准点必须选取在多个接收器的重叠定位区域内。采用了此方法的定位系统一定需要进行校准，否则各个接收器输出的定位信息会没有关系，从而无法在扩大后的定位区域内进行定位。而通过发射器在接收器之间重叠部分发射定位信号，多个接收器接收到同一定位信号后分别得到不同的定位信息，通过计算，从而就得到了定位系统各个接收器进行扩大后定位的校准值，使用此校准值就可以进行修正此定位系统，从而得出发射器的位置信息。

需要指明的是，此定位方式不同于一般的蜂窝网定位方式，是因为蜂窝网定位需要根据几个接收点和发射器之间的距离，通过圆弧相交点再计算出发射器的位置，这就要求至少有3个接收点同时接收到发射器的信号才能定位，而本发明只需要一个接收器接收到信号即可以完成定位。