[发明专利]一种超声定位信号的多普勒频偏估算系统、方法和装置

说明书

本发明提出了一种超声定位信号的多普勒频偏估算系统、方法和装置。方法包括：接收超声发射单元发射的主超声定位信号、次超声定位信号和频率校准信号；以锁相环方式计算频率校准信号的多普勒频偏；基于第一中心频率、第二中心频率和频率校准信号的多普勒频偏，计算主超声定位信号和次超声定位信号的多普勒频偏，其中主超声定位信号的多普勒频偏与次超声定位信号的多普勒频偏相等。基于频率校准信号实现针对主超声定位信号和次超声定位信号的频偏补正，可以节约成本。

技术领域

本发明实施方式涉及定位技术领域，更具体地，涉及一种超声定位信号的多普勒频偏估算系统、方法和装置。

背景技术

随着不断增长的个人导航和定位服务的需求，室内定位系统已经从最初的定位功能扩展到了很多方面，比如商业服务、安防管理，这对在各种环境下人员的导航定位提出了更高的定位精度和更广的覆盖面积等要求。目前，超声定位系统因其可达厘米级的高定位精度和简单的结构成为主流定位系统之一，但是面对大型室内场景的超声定位系统，往往需要多个超声发射单元协作才能将定位服务在该区域完全覆盖。

关于消除或降低预定空间内定位系统多普勒效应的问题，目前解决方法通常是：估算多普勒频移，并对估算的频率偏差进行补偿。对于多普勒频偏的估算，业界和学术界提出了许多解决方案，如增加测量装置直接计算频偏、增加额外接收机计算频偏、基于三维波束形成的联合多普勒频偏和载波频偏的估算等等。

然而，通过增加额外单体设备来直接计算频偏，使得成本大幅增加。

发明内容

有鉴于此，本发明实施方式提出一种超声定位信号的多普勒频偏估算系统、方法和装置。

本发明实施方式的技术方案如下：

一种超声定位信号的多普勒频偏估算系统，包括：

超声发射单元，包括主发射模块、次发射模块和控制器；其中主发射模块包括主超声发射器和频率校准信号发射器；次发射模块包括至少三个次超声发射器；主超声发射器布置于所述至少三个次超声发射器的几何中心，频率校准信号发射器布置在所述主超声发射器的周边；主超声发射器用于发射主超声定位信号；频率校准信号发射器用于发射频率校准信号；次超声发射器用于发射次超声定位信号；控制器用于控制主超声发射器、频率校准信号发射器和次超声发射器按预设频率同时发射；其中主超声定位信号和次超声定位信号被调制到具有第一中心频率的第一载波上；频率校准信号被调制到具有第二中心频率的第二载波上，第二中心频率大于第一中心频率，第一载波与第二载波不重叠，所述频率校准信号为窄带信号；

智能终端，用于接收超声发射单元发射的主超声定位信号、次超声定位信号和频率校准信号，以锁相环方式计算频率校准信号的多普勒频偏，基于第一中心频率、第二中心频率和频率校准信号的多普勒频偏，计算主超声定位信号和次超声定位信号的多普勒频偏，其中主超声定位信号的多普勒频偏与次超声定位信号的多普勒频偏相等。

一种超声定位信号的多普勒频偏估算方法，适用于对超声发射单元发射的超声定位信号进行多普勒频偏估算，所述超声发射单元包括主发射模块、次发射模块和控制器；其中主发射模块包括主超声发射器和频率校准信号发射器；次发射模块包括至少三个次超声发射器；主超声发射器布置于所述至少三个次超声发射器的几何中心，频率校准信号发射器布置在所述主超声发射器的周边；主超声发射器用于发射主超声定位信号；频率校准信号发射器用于发射频率校准信号；次超声发射器用于发射次超声定位信号；控制器用于控制主超声发射器、频率校准信号发射器和次超声发射器按预设频率同时发射；其中主超声定位信号和次超声定位信号被调制到具有第一中心频率的第一载波上；频率校准信号被调制到具有第二中心频率的第二载波上，第二中心频率大于第一中心频率，第一载波与第二载波不重叠，所述频率校准信号为窄带信号；该方法包括：

接收超声发射单元发射的主超声定位信号、次超声定位信号和频率校准信号；

以锁相环方式计算频率校准信号的多普勒频偏；