[发明专利]基于声波的融合定位方法和装置

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及一种基于声波的融合定位方法和装置，属于定位技术领域。

背景技术

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。

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。

发明内容

本发明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。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于声波的融合定位方法，所述方法包括以下步骤：

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，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：

⑥x_k＝A·y_k-1+B；

⑦

⑧

⑨y_k＝x_k+k_k·(Z-H·x_k)；

⑩

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；