[发明专利]高精度的实时超声波定位追踪方法及系统

说明书

本发明公开一种高精度的实时超声波定位追踪方法及系统，能降低高精度定位过程中的时间延迟。方法包括：计算目标在所有维度上的移动距离，对于每一维度，目标在该维度上的移动距离d的计算公式为d＝Δθp×λ/2π，Δθp为该维度下t_B时刻和t_A时刻的初始相位差值，Δθp＝2π[(Q_B‑Q_A)/m–F₀(t_B‑t_A)]，Q_B为该维度下以t_B时刻为起始的窗口中从第一个采样点到每一个采样点之间信标点的数目的和，Q_A为该维度下以t_A时刻为起始的窗口中从第一个采样点到每一个采样点之间信标点的数目的和，m为初始相位差值测量使用的窗口大小，F₀和λ分别为发出信号的频率和波长；获取目标的初始位置，根据初始位置和目标在所有维度上的移动距离计算目标的当前位置。

技术领域

本发明涉及超声波定位追踪领域，具体涉及一种高精度的实时超声波定位追踪方法及系统。

背景技术

定位精度和实时性是超声波定位追踪系统设计的重要参数，也是超声波定位追踪系统性能上重要的指标。因此在实际超声波定位追踪系统的设计中，如何在保证实时性的条件下达到更高的定位精度是一个非常重要的问题。比如在虚拟现实(VR)和增强现实(AR)领域的控制系统中，定位追踪的精确度和时延直接影响到用户的控制精度和体验。在传统的基于测距的定位方法中，提高精度的手段是利用超声波信号的初始相位变化信息进行测距、定位和追踪。在传统的基于测距的定位追踪方法中，需要使用低通滤波器滤除发出信号与接收信号相乘结果中的高频部分，因而带来了较大的时延，无法适用于高精度高实时性的超声波定位追踪系统。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明实施例提供一种高精度的实时超声波定位追踪方法及系统。

一方面，本发明实施例提出一种高精度的实时超声波定位追踪方法，包括：

S1、计算目标在所有维度上的移动距离，对于每一维度，目标在该维度上的移动距离d的计算公式为d＝Δθp×λ/2π，其中，Δθp为所述目标接收到的超声波在该维度下t_B时刻和t_A时刻的初始相位差值，Δθp＝2π[(Q_B-Q_A)/m–F₀(t_B-t_A)]，Q_B为所述超声波在该维度下以t_B时刻为起始的窗口中从第一个采样点到每一个采样点之间信标点的数目的和，Q_A为所述超声波在该维度下以t_A时刻为起始的窗口中从第一个采样点到每一个采样点之间信标点的数目的和，信标点为值大于前后相邻采样点的采样点，m为初始相位差值测量使用的窗口大小，F₀为发出超声波信号的频率，目标在t_A时刻从起始点出发，在t_B时刻移动到终点，λ为发出超声波信号的波长；

S2、获取目标的初始位置，根据所述初始位置和目标在所有维度上的移动距离计算目标的当前位置。

另一方面，本发明实施例一种高精度的实时超声波定位追踪系统，包括：