独立定位器以及自治超声波定位系统和方法

1.一种用于定位目标的定位器，包括：
多个叶模块，各自包含用于接收来自所述目标的定位信号的定位信号 接收器，其中所述多个叶模块之间具有已知的结构化拓扑关系；和
计算模块，用于根据各个所述定位信号接收器的定位信号检测时间以 及所述结构化拓扑关系来计算所述目标的位置。
2.如权利要求1所述的定位器，还包括头模块，其包含：
用于接收同步信号的同步信号接收器；以及
用于执行与所述目标同步的同步单元。
3.如权利要求2所述的定位器，其中所述头模块还包括用于接收所述 定位信号的定位信号接收器。
4.如权利要求1所述的定位器，其中所述定位信号是超声波脉冲。
5.如权利要求2所述的定位器，其中所述同步信号是射频信号、红外 信号、微波信号或可见光。
6.如权利要求2所述的定位器，其中所述多个叶模块围绕所述头模块 布置，当所述定位器工作时，所述多个叶模块处于伸展状态，当所述定位 器不工作时，所述多个叶模块处于收缩状态。
7.如权利要求6所述的定位器，其中所述头模块和所述叶模块之间通 过伸缩或折叠导线连接。
8.如权利要求6所述的定位器，其中当所述多个叶模块处于伸展状态 时，各个叶模块到所述头模块的距离相等，各个叶模块之间的角度相等， 第i叶模块的空间坐标为：
$\left\{\begin{array}{c}{x}_i=x_0+l·\cos \left(\frac{2\pi ·(i-1)}{n}\right)\\ y_i=y_0+l·\sin \left(\frac{2\pi ·(i-1)}{n}\right)\end{array}\right.$
其中l表示各个叶模块到所述头模块的距离，n表示所述多个叶模块的 数目，(x0，y0)表示所述头模块的空间坐标。
9.如权利要求2所述的定位器，其中所述同步信号中包含特定于所述 目标的ID代码，并且所述定位器通过接收所述同步信号来获得所述ID代 码。
10.如权利要求1所述的定位器，其中所述定位信号包含特定于所述目 标的ID代码，并且所述定位器通过接收所述定位信号来获得所述ID代 码。
11.如权利要求1所述的定位器，其中所述计算模块被集成到所述叶 模块之一中。
12.如权利要求2所述的定位器，其中所述计算模块被集成到所述头模 块中。
13.一种利用定位器定位目标的方法，所述定位器包括多个叶模块， 各自包含用于接收来自所述目标的定位信号的定位信号接收器，其中所述 多个叶模块之间具有已知的结构化拓扑关系，所述方法包括：
启动各个所述定位信号接收器并记录启动时间T0，i，其中i表示第i定 位信号接收器的索引；
各个所述定位信号接收器接收来自所述目标的所述定位信号，并记录 定位信号检测时间Δti；并且
基于各定位信号检测时间和所述结构化拓扑关系计算所述目标的位 置。
14.如权利要求13所述的方法，还包括：
接收来自所述目标的同步信号；以及
根据所述同步信号使得所述定位器与所述目标同步。
15.如权利要求13所述的方法，其中所述定位信号是超声波脉冲。
16.如权利要求14所述的方法，其中所述同步信号是射频信号、红外 信号、微波信号或可见光。
17.如权利要求14所述的方法，其中在所述目标处，所述同步信号和 所述定位信号的发射之间插入一段预定后退时间。
18.如权利要求14所述的方法，其中所述同步信号包含特定于所述目 标的ID代码，所述方法还包括：
从所述同步信号中获得所述ID代码。
19.如权利要求13所述的方法，其中所述定位信号包含特定于所述目 标的ID代码，所述方法还包括：
从所述定位信号中获得所述ID代码。
20.一种用于定位目标的自治超声波跟踪系统，包括：
安装在所述目标上的标签设备，该标签设备包含定位信号发射器，用 于发射定位信号；
定位器，用于定位所述目标的位置，其中所述定位器包括：
多个叶模块，各个叶模块包含用于接收来自所述目标的所述定位
信号的定位信号接收器，并且所述多个叶模块之间具有已知的结构化
拓扑关系；以及
位置计算模块，用于根据所述定位器的各个定位信号接收器的定位信 号检测时间以及所述结构化拓扑关系来计算所述目标的位置。
21.如权利要求20所述的系统，其中所述标签设备还包括同步信号发 射器，用于发射同步信号。
22.如权利要求21所述的系统，其中所述定位器还包括：
头模块，其包含用于接收所述同步信号的同步信号接收器，以及用于 执行与所述目标同步的同步单元。
23.如权利要求22所述的系统，其中所述定位器的头模块还包括用于 接收所述定位信号的定位信号接收器。
24.如权利要求20所述的系统，其中所述定位信号是超声波脉冲。
25.如权利要求21所述的系统，其中所述同步信号是射频信号、红外 信号、微波信号或可见光。
26.如权利要求20所述的系统，其中所述标签设备在发射的所述定位 信号中包含特定于所述目标的ID代码，并且所述定位器通过接收所述定 位信号来获得所述ID代码。
27.如权利要求21所述的系统，其中所述标签设备在发射的所述同步 信号中包含特定于所述目标的ID代码，并且所述定位器通过接收所述同 步信号来获得所述ID代码。
28.如权利要求20所述的系统，其中所述定位器被配置用于：
启动各个所述定位信号接收器并记录启动时间T0，i，其中i表示第i定 位信号接收器的索引；
各个所述定位信号接收器接收来自所述标签设备的所述定位信号，并 记录定位信号检测时间Δt，i；并且
将各定位信号检测时间报告给所述位置计算模块。
29.如权利要求20所述的系统，其中所述位置计算模块被集成到所述 定位器的所述叶模块之一中。
30.如权利要求22所述的系统，其中所述位置计算模块被集成到所述 定位器的所述头模块中。
31.如权利要求20所述的系统，还包括服务器，所述位置计算模块被 集成到所述服务器中。
32.一种超声波签名方法，包括：
获取特定于目标的ID代码；
将所述ID代码编码到将发射的超声波脉冲序列中；以及
发射经编码的超声波脉冲序列。
33.如权利要求32所述的超声波签名方法，其中所述编码步骤包括：
根据所述ID代码改变所述超声波脉冲序列中各个超声波脉冲的传输 时间。
34.如权利要求32所述的超声波签名方法，其中所述编码步骤包括：
根据所述ID代码对所述超声波脉冲序列进行调幅、调频或调相。
35.如权利要求32所述的超声波签名方法，还包括：
在接收端对所述经编码的超声波脉冲序列进行解码，以获得所述ID 代码。
36.一种标签设备，包括：
同步信号发射器，用于发射同步信号；以及
定位信号发射器，用于发射定位信号，
其中在发射所述同步信号之后等待一段预定时间，然后发射所述定位 信号。
37.如权利要求36所述的标签设备，其中所述定位信号是超声波脉 冲。
38.如权利要求36所述的标签设备，其中所述同步信号是射频信号、 红外信号、微波信号或可见光。
39.如权利要求36所述的标签设备，其中所述同步信号包括特定于目 标的ID代码。
40.如权利要求36所述的标签设备，其中所述定位信号包括特定于目 标的ID代码。

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