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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410738067.5 (22)申请日 2014.12.05 G01S 5/10(2006.01) (71)申请人 歌尔声学股份有限公司 地址 261031 山东省潍坊市高新技术开发区 东方路 268 号 (72)发明人 张廷凯 (74)专利代理机构 北京博雅睿泉专利代理事务 所 ( 特殊普通合伙 ) 11442 代理人 马佑平 马铁良 (54) 发明名称 物体的定位方法及定位系统 (57) 摘要 本发明公开一种物体的定位方法， 物体携带 有具有确定位置相对关系的至少三个信号接收装 置， 该定位方法包括 ： 由至少三个信号接收装置 。
2、中的每个接收到来自信号发射装置的无线信号 时， 根据所接收的无线信号分别计算出各信号接 收装置与信号发射装置的距离 ； 根据各信号接收 装置在物体坐标系中的坐标以及每个信号接收装 置与信号发射装置的距离确定信号发射装置在物 体坐标系中的坐标 ； 根据信号发射装置在物体坐 标系中的坐标以及每个信号接收装置在物体坐标 系中的坐标分别确定信号发射装置与每个信号接 收装置之间的相对坐标 ； 以及， 根据信号发射装 置在地图坐标系中的坐标以及信号发射装置与每 个信号接收装置之间的相对坐标确定物体在地图 坐标系中的坐标。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 。
3、权利要求书2页 说明书6页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104407325 A (43)申请公布日 2015.03.11 CN 104407325 A 1/2 页 2 1. 一种物体的定位方法， 所述物体携带有具有确定位置相对关系的至少三个信号接收 装置， 所述定位方法包括 ： 由所述至少三个信号接收装置中的每个接收到来自信号发射装置的无线信号时， 根据 所接收的无线信号分别计算出各信号接收装置与信号发射装置的距离 ； 根据各信号接收装置在物体坐标系中的坐标位置以及每个信号接收装置与信号发射 装置的距离确定信号发射装置在物体坐标系中的坐标位置 ； 根据信号发射装置在物体坐标系中的坐标位。
4、置以及每个信号接收装置在物体坐标系 中的坐标位置分别确定信号发射装置与每个信号接收装置之间的相对坐标关系 ； 根据信号发射装置在地图坐标系中的坐标位置以及信号发射装置与每个信号接收装 置之间的相对坐标关系确定物体在地图坐标系中的坐标位置。 2. 根据权利要求 1 所述的定位方法， 其特征在于， 所述至少三个信号接收装置包括第 一、 第二和第三信号接收装置。 3. 根据权利要求 2 所述的定位方法， 其特征在于， 根据各信号接收装置在物体坐标系 中的坐标位置以及每个信号接收装置与信号发射装置的距离确定信号发射装置在物体坐 标系中的坐标位置包括根据以下公式来确定信号发射装置在物体坐标系中的坐标位置。
5、 ： 其中， (xr， yr， zr) 表示信号发射装置在物体坐标系中的坐标位置， (xa， ya， za) 表示第一 信号接收装置在物体坐标系中的坐标位置， da表示第一信号接收装置与信号发射装置的距 离， (xb， yb， zb) 表示第二信号接收装置在物体坐标系中的坐标位置， db表示第二信号接收装 置与信号发射装置的距离， (xc， yc， zc) 表示第三信号接收装置在物体坐标系中的坐标位置， dc表示第三信号接收装置与信号发射装置的距离。 4. 根据权利要求 2 所述的定位方法， 其特征在于， 根据信号发射装置在地图坐标系中 的坐标位置以及信号发射装置与每个信号接收装置之间的相对坐。
6、标关系确定物体在地图 坐标系中的坐标位置， 包括 ： 根据信号发射装置在地图坐标系中的坐标位置以及信号发射装置与第一、 第二和第三 信号接收装置之间的相对坐标关系计算出第一、 第二和第三信号接收装置在地图坐标系中 的第一、 第二和第三坐标位置 ； 根据所述第一、 第二和第三信号接收装置在地图坐标系中的第一、 第二和第三坐标位 置计算出物体在地图坐标系中的坐标位置。 5. 一种物体的定位系统， 包括 ： 设置在物体上的、 具有确定位置相对关系的至少三个 信号接收装置， 和定位模块， 其中 ： 所述至少三个信号接收装置中的每个接收来自信号发射装置的无线信号 ； 定位模块， 用于执行以下功能 ： 根。
7、据每个信号接收装置所接收到的无线信号分别计算出每个信号接收装置自身与信 号发射装置的距离 ； 权 利 要 求 书 CN 104407325 A 2 2/2 页 3 根据每个信号接收装置在物体坐标系中的坐标位置以及每个信号接收装置与信号发 射装置的距离确定信号发射装置在物体坐标系中的坐标位置 ； 根据信号发射装置在物体坐标系中的坐标位置以及每个信号接收装置在物体坐标系 中的坐标位置分别确定信号发射装置与每个信号接收装置之间的相对坐标关系 ； 根据信号发射装置在地图坐标系中的坐标位置以及信号发射装置与每个信号接收装 置之间的相对坐标关系确定物体在地图坐标系中的坐标位置。 6. 根据权利要求 5 所。
8、述的定位系统， 其中， 所述至少三个信号接收装置包括第一、 第二 和第三信号接收装置。 7. 根据权利要求 6 所述的定位系统， 其特征在于， 所述定位模块用于根据第一、 第二和 第三信号接收装置在物体坐标系中的坐标位置以及第一、 第二和第三信号接收装置与信号 发射装置的距离按照以下公式来确定信号发射装置在物体坐标系中的坐标位置 ： 其中， (xr， yr， zr) 表示信号发射装置在物体坐标系中的坐标位置， (xa， ya， za) 表示第一 信号接收装置在物体坐标系中的坐标位置， da表示第一信号接收装置与信号发射装置的距 离， (xb， yb， zb) 表示第二信号接收装置在物体坐标系中。
9、的坐标位置， db表示第二信号接收装 置与信号发射装置的距离， (xc， yc， zc) 表示第三信号接收装置在物体坐标系中的坐标位置， dc表示第三信号接收装置与信号发射装置的距离。 8. 根据权利要求 6 所述的定位系统， 其特征在于， 所述定位模块根据信号发射装置在 地图坐标系中的坐标位置以及信号发射装置与每个信号接收装置之间的相对坐标关系确 定物体在地图坐标系中的坐标位置， 包括 ： 根据信号发射装置在地图坐标系中的坐标位置以及信号发射装置与第一、 第二和第三 信号接收装置之间的相对坐标关系计算出第一、 第二和第三信号接收装置在地图坐标系中 的第一、 第二和第三坐标位置 ； 根据所述第。
10、一信号接收装置在地图坐标系中的第一坐标位置、 所述第二信号接收装置 在地图坐标系中的第二坐标位置以及所述第三信号接收装置在地图坐标系中的第三坐标 位置计算出物体在地图坐标系中的坐标位置。 9. 根据权利要求 6-8 任一项所述的定位系统， 其特征在于， 所述第一、 第二和第三信 号接收装置中的每一个都配置有所述定位模块或者所述第一、 第二和第三信号接收装置中 的一个配置有所述定位模块， 或者， 所述定位模块与第一、 第二和第三信号接收装置分开设 置。 权 利 要 求 书 CN 104407325 A 3 1/6 页 4 物体的定位方法及定位系统 技术领域 0001 本发明涉及定位技术领域， 更。
11、具体地， 涉及一种物体的定位方法以及物体的定位 系统。 背景技术 0002 目前， 对物体的定位方法主要利用物体相对于多个无线信号发射点的距离， 通过 一定算法解算出物体相对于信号发射点所在坐标系的坐标， 然后根据与某预定地图的对 应， 确定实现物体的实际位置， 实现定位。这种方法， 要求无线信号发射点个数至少 3 个， 在 少于 3 个数则无法实现定位。 发明内容 0003 本发明提供了一种与现有物体定位方法不同的物体的定位方法以及定位系统。 0004 根据本发明的一个方面， 提供了一种物体的定位方法， 所述物体携带有具有确定 位置相对关系的至少三个信号接收装置， 所述定位方法包括 ： 00。
12、05 由所述至少三个信号接收装置中的每个接收到来自信号发射装置的无线信号时， 根据所接收的无线信号计算出各信号接收装置与信号发射装置的距离 ； 0006 根据各信号接收装置在物体坐标系中的坐标位置以及每个信号接收装置与信号 发射装置的距离确定信号发射装置在物体坐标系中的坐标位置 ； 0007 根据信号发射装置在物体坐标系中的坐标位置以及每个信号接收装置在物体坐 标系中的坐标位置分别确定信号发射装置与每个信号接收装置之间的相对坐标关系 ； 0008 根据信号发射装置在地图坐标系中的坐标位置以及信号发射装置与每个信号接 收装置之间的相对坐标关系计算出物体在地图坐标系中的坐标位置。 0009 可选地。
13、， 所述至少三个信号接收装置包括第一、 第二和第三信号接收装置。 0010 可选地， 根据各信号接收装置在物体坐标系中的坐标位置以及每个信号接收装置 与信号发射装置的距离确定信号发射装置在物体坐标系中的坐标位置包括根据以下公式 来确定信号发射装置在物体坐标系中的坐标位置 ： 0011 0012 其中， (xr， yr， zr) 表示信号发射装置在物体坐标系中的坐标位置， (xa， ya， za) 表示 第一信号接收装置在物体坐标系中的坐标位置， da表示第一信号接收装置与信号发射装置 的距离， (xb， yb， zb) 表示第二信号接收装置在物体坐标系中的坐标位置， db表示第二信号接 收装置。
14、与信号发射装置的距离， (xc， yc， zc) 表示第三信号接收装置在物体坐标系中的坐标 位置， dc表示第三信号接收装置与信号发射装置的距离。 0013 可选地， 根据信号发射装置在地图坐标系中的坐标位置以及信号发射装置与每个 说 明 书 CN 104407325 A 4 2/6 页 5 信号接收装置之间的相对坐标关系计算出物体在地图坐标系中的坐标位置， 包括 ： 根据信 号发射装置在地图坐标系中的坐标位置以及信号发射装置与第一、 第二和第三信号接收装 置之间的相对坐标关系计算出第一、 第二和第三信号接收装置在地图坐标系中的第一、 第 二和第三坐标位置 ； 以及， 根据所述第一、 第二和第。
15、三信号接收装置在地图坐标系中的第 一、 第二和第三坐标位置计算出物体在地图坐标系中的坐标位置。 0014 根据本发明的另一方面， 还提供了一种物体的定位系统， 包括 ： 设置在物体上的、 具有确定位置相对关系的至少三个信号接收装置， 和定位模块， 其中 ： 0015 所述至少三个信号接收装置中的每个接收来自信号发射装置的无线信号 ； 0016 定位模块， 用于执行以下功能 ： 根据每个信号接收装置所接收到的无线信号分别 计算出每个信号接收装置自身与信号发射装置的距离 ； 根据每个信号接收装置在物体坐标 系中的坐标位置以及每个信号接收装置与信号发射装置的距离确定信号发射装置在物体 坐标系中的坐标。
16、位置 ； 根据信号发射装置在物体坐标系中的坐标位置以及每个信号接收装 置在物体坐标系中的坐标位置分别确定信号发射装置与每个信号接收装置之间的相对坐 标关系 ； 以及， 根据信号发射装置在地图坐标系中的坐标位置以及信号发射装置与每个信 号接收装置之间的相对坐标关系计算出物体在地图坐标系中的坐标位置。 0017 可选地， 所述至少三个信号接收装置包括第一、 第二和第三信号接收装置。 0018 可选地， 所述定位模块用于根据第一、 第二和第三信号接收装置在物体坐标系中 的坐标位置以及第一、 第二和第三信号接收装置与信号发射装置的距离按照以下公式来确 定信号发射装置在物体坐标系中的坐标位置 ： 001。
17、9 0020 其中， (xr， yr， zr) 表示信号发射装置在物体坐标系中的坐标位置， (xa， ya， za) 表示 第一信号接收装置在物体坐标系中的坐标位置， da表示第一信号接收装置与信号发射装置 的距离， (xb， yb， zb) 表示第二信号接收装置在物体坐标系中的坐标位置， db表示第二信号接 收装置与信号发射装置的距离， (xc， yc， zc) 表示第三信号接收装置在物体坐标系中的坐标 位置， dc表示第三信号接收装置与信号发射装置的距离。 0021 可选地， 所述定位模块根据信号发射装置在地图坐标系中的坐标位置以及信号发 射装置与每个信号接收装置之间的相对坐标关系计算出物。
18、体在地图坐标系中的坐标位置， 包括 ： 根据信号发射装置在地图坐标系中的坐标位置以及信号发射装置与第一、 第二和第 三信号接收装置之间的相对坐标关系计算出第一、 第二和第三信号接收装置在地图坐标系 中的第一、 第二和第三坐标位置 ； 以及， 根据所述第一信号接收装置在地图坐标系中的第一 坐标位置、 所述第二信号接收装置在地图坐标系中的第二坐标位置以及所述第三信号接收 装置在地图坐标系中的第三坐标位置计算出物体在地图坐标系中的坐标位置。 0022 可选地， 所述第一、 第二和第三信号接收装置中的每一个都配置有所述定位模块 或者所述第一、 第二和第三信号接收装置中的一个配置有所述定位模块， 或者，。
19、 所述定位模 块与第一、 第二和第三信号接收装置分开设置。 说 明 书 CN 104407325 A 5 3/6 页 6 0023 本发明实施例利用物体上配置的至少三个信号接收装置在物体坐标系中坐标位 置以及物体上的至少三个信号接收装置与信号发射装置的距离可以确定信号发射装置在 物体坐标系中的坐标位置， 从而可以得到各信号接收装置与信号发射装置之间的相对坐标 关系。由于信号发射装置在地图中的坐标位置已知， 因此可以基于相对坐标关系得到物体 的各信号发射装置在地图中的坐标位置。进一步地， 根据各信号发射装置在地图中的坐标 位置可以定位物体在地图中的坐标位置， 实现物体定位。本发明实施例无需知道 。
20、3 个不同 无线信号发射点在地图中的位置， 也无需接收来自 3 个不同信号发射点的无线信号。 附图说明 0024 图 1 是根据本发明实施例的物体的定位方法的流程示意图。 0025 图 2 是根据本发明实施例的实现物体的定位方法的一个例子。 0026 图 3 是根据本发明实施例的物体的定位系统的结构示意图。 具体实施方式 0027 下面结合附图对本发明的实施方式作进一步的说明。 0028 图 1 是根据本发明实施例的物体的定位方法的流程示意图。为实现本发明实施例 的物体定位方法， 物体上需要配置有至少 3 个信号接收装置， 这些信号接收装置具有确定 的位置相对关系。信号接收装置用于接收信号发射。
21、装置发射的无线信号， 实现本发明的物 体定位方法需要仅 1 个信号发射点或信号发射装置， 以及至少 3 个信号接收装置。 0029 如图 1 所示， 该物体的定位方法包括 ： 0030 S101， 至少三个信号接收装置中的每个接收来自信号发射装置的无线信号 ； 0031 S102， 根据所接收的无线信号分别计算出各信号接收装置与信号发射装置的距 离 ； 0032 S103， 根据各信号接收装置在物体坐标系中的坐标位置以及每个信号接收装置与 信号发射装置的距离确定信号发射装置在物体坐标系中的坐标位置 ； 0033 S104， 根据信号发射装置在物体坐标系中的坐标位置以及每个信号接收装置在 物体坐。
22、标系中的坐标位置分别确定信号发射装置与每个信号接收装置之间的相对坐标关 系 ； 0034 S105， 根据信号发射装置在地图坐标系中的坐标位置以及信号发射装置与每个信 号接收装置之间的相对坐标关系确定物体在地图坐标系中的坐标位置。 0035 下面以物体上配置有三个信号接收装置为例对本发明的实施方式作进一步的说 明。图 2 是根据本发明实施例的实现物体的定位方法的一个例子。如图 2 所示， 物体 2 上 配置有第一信号接收装置 4、 第二信号接收装置 5 和第三信号接收装置 6。其中， 第一信号 接收装置 4 在物体坐标系中的坐标为 (xa， ya， za) ； 第二信号接收装置 5 在物体坐标。
23、系中的 坐标为 (xb， yb， zb) ； 第三信号接收装置 6 在物体坐标系中的坐标为 (xc， yc， zc)。这三个信 号接收装置具有确定的位置相对关系， 例如第一信号接收装置 4 与第二信号接收装置 5 之 间的距离为 dab， 第一信号接收装置 4 与第二信号接收装置 6 之间的距离为 dac， 第二信号接 收装置 5 与第二信号接收装置 6 之间的距离为 dbc。 0036 配置在目标物体 1 上的信号发射装置 3 发射无线信号。信号接收装置 4、 5 和 6 接 说 明 书 CN 104407325 A 6 4/6 页 7 收信号发射装置 1 发送的无线信号。 0037 根据第。
24、一信号接收装置4接收到的无线信号计算得到第一信号接收装置4与信号 发射装置 3 的距离 da， 根据第二信号接收装置 B 接收到的无线信号计算得到第二信号接收 装置 5 与信号发射装置 3 的距离 db， 根据第三信号接收装置 6 接收到的无线信号计算得到 第三信号接收装置6与信号发射装置3的距离dc。 在本发明实施例中， 根据接收到的无线信 号计算物体与信号发射装置的距离的方法可以采用现有技术中的接收信号强度法 (RSSI)， 到达时间计算法 (TOA)， 到达时间差计算法 (TDOA) 和接收信号角度计算法 (AOA) 等。 0038 然后， 可以根据以下公式来确定出信号发射装置在物体坐标。
25、系中的坐标位置 ： 0039 0040 其中， (xr， yr， zr) 表示信号发射装置在物体坐标系中的坐标位置， (xa， ya， za) 表示 第一信号接收装置在物体坐标系中的坐标位置， da表示第一信号接收装置与信号发射装置 的距离， (xb， yb， zb) 表示第二信号接收装置在物体坐标系中的坐标位置， db表示第二信号接 收装置与信号发射装置的距离， (xc， yc， zc) 表示第三信号接收装置在物体坐标系中的坐标 位置， dc表示第三信号接收装置与信号发射装置的距离。 0041 然后， 根据信号发射装置 3 在物体坐标系中的坐标位置 (xr， yr， zr)、 第一信号接收 。
26、装置 4 在物体坐标系中的坐标位置 (xa， ya， za)、 第二信号接收装置 5 在物体坐标系中的坐 标位置 (xb， yb， zb) 以及第三信号接收装置 6 在物体坐标系中的坐标位置 (xc， yc， zc) 可分别 确定信号发射装置 3 与第一信号接收装置 4 之间的相对坐标关系、 信号发射装置 3 与第二 信号接收装置 5 之间的相对坐标关系和信号发射装置 3 与第三信号接收装置 6 之间的相对 坐标关系。 0042 由于可以预先下载并存储地图到物体上， 因此信号发射装置 3 在地图坐标系中的 坐标位置是已知的， 从而可以根据信号发射装置在地图坐标系中的坐标位置以及信号发射 装置与。
27、第一、 第二和第三信号接收装置之间的相对坐标关系计算出第一、 第二和第三信号 接收装置在地图坐标系中的第一、 第二和第三坐标位置 ； 0043 根据所述第一信号接收装置在地图坐标系中的第一坐标位置、 所述第二信号接收 装置在地图坐标系中的第二坐标位置以及所述第三信号接收装置在地图坐标系中的第三 坐标位置计算出物体在地图坐标系中的坐标位置。 这样便实现了物体在地图坐标系中的定 位。 0044 需要说明的是， 为了清楚说明以便本领域技术人员充分理解本发明的技术方案， 以上描述的是物体上配置 3 个信号接收装置来实现物体定位的实施例。应当理解的是， 本 发明实施例不仅限于利用 3 个信号接收装置， 。
28、也可以是利用 4 个信号接收装置、 5 个信号接 收装置等来实现物体的定位。 0045 图 3 是根据本发明实施例的物体的定位系统的结构示意图。如图 3 所示， 该定位 系统包括定位模块 20 和设置在物体上的、 具有确定相对关系的至少三个信号接收装置 30。 每个信号接收装置 30 都用于接收来自信号发射装置的无线信号。 说 明 书 CN 104407325 A 7 5/6 页 8 0046 定位模块 20， 用于执行以下功能 ： 根据每个信号接收装置接收到的无线信号计算 出每个信号接收装置自身与信号发射装置的距离 ； 根据每个信号接收装置在物体坐标系中 的坐标位置以及每个信号接收装置与信号。
29、发射装置的距离确定信号发射装置在物体坐标 系中的坐标位置 ； 根据信号发射装置在物体坐标系中的坐标位置以及每个信号接收装置在 物体坐标系中的坐标位置分别确定信号发射装置与每个信号接收装置之间的相对坐标关 系 ； 根据信号发射装置在地图坐标系中的坐标位置以及信号发射装置与每个信号接收装置 之间的相对坐标关系确定物体在地图坐标系中的坐标位置。 0047 可选地， 所述至少三个信号接收装置包括第一、 第二和第三信号接收装置。 0048 可选地， 定位模块用于根据第一、 第二和第三信号接收装置在物体坐标系中的坐 标位置以及第一、 第二和第三信号接收装置与信号发射装置的距离按照以下公式来确定信 号发射装。
30、置在物体坐标系中的坐标位置 ： 0049 0050 其中， (xr， yr， zr) 表示信号发射装置在物体坐标系中的坐标位置， (xa， ya， za) 表示 第一信号接收装置在物体坐标系中的坐标位置， da表示第一信号接收装置与信号发射装置 的距离， (xb， yb， zb) 表示第二信号接收装置在物体坐标系中的坐标位置， db表示第二信号接 收装置与信号发射装置的距离， (xc， yc， zc) 表示第三信号接收装置在物体坐标系中的坐标 位置， dc表示第三信号接收装置与信号发射装置的距离。 0051 可选地， 定位模块根据信号发射装置在地图坐标系中的坐标位置以及信号发射装 置与每个信号。
31、接收装置之间的相对坐标关系确定物体在地图坐标系中的坐标位置， 包括 ： 根据信号发射装置在地图坐标系中的坐标位置以及信号发射装置与第一、 第二和第三信号 接收装置之间的相对坐标关系计算出第一、 第二和第三信号接收装置在地图坐标系中的第 一、 第二和第三坐标位置 ； 以及， 根据所述第一信号接收装置在地图坐标系中的第一坐标位 置、 所述第二信号接收装置在地图坐标系中的第二坐标位置以及所述第三信号接收装置在 地图坐标系中的第三坐标位置计算出物体在地图坐标系中的坐标位置。 0052 在图 3 示出的实施例中， 定位模块和各信号装置是各自独立的模块。可选地， 可以 是每个信号接收装置都配置有一个定位模。
32、块， 或者， 第一、 第二和第三信号接收装置中的一 个配置有所述定位模块。 0053 本发明实施例利用物体上配置的至少三个信号接收装置在物体坐标系中坐标位 置以及物体上的至少三个信号接收装置与信号发射装置的距离可以确定信号发射装置在 物体坐标系中的坐标位置， 从而可以得到各信号接收装置与信号发射装置之间的相对坐标 关系。由于信号发射装置在地图中的坐标位置已知， 因此可以基于相对坐标关系得到物体 的各信号发射装置在地图中的坐标位置。进一步地， 根据各信号发射装置在地图中的坐标 位置可以定位物体在地图中的坐标位置， 实现物体定位。本发明实施例无需知道 3 个不同 无线信号发射点在地图中的位置， 也。
33、无需接收来自 3 个不同信号发射点的无线信号。 0054 尽管本发明允许许多不同形式的实施例， 但说明书和附图仅详细描述了本发明的 说 明 书 CN 104407325 A 8 6/6 页 9 几个可能的实施例。 需要理解的是， 本公开应该视为对本发明原理的例示， 并不是要将本发 明限制为在所示例的实施例的范围内。在不脱离本发明的精神的情况下， 本领域技术人员 会想到许多变形， 本发明的保护范围应当由所附权利要求书的内容确定。 说 明 书 CN 104407325 A 9 1/2 页 10 图 1 说 明 书 附 图 CN 104407325 A 10 2/2 页 11 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 104407325 A 11 。