一种智能设备的定位方法、装置、智能设备和存储介质

技术领域

本发明实施方式涉及智能设备技术领域，更具体地，涉及一种智能设备的定位方法、装置、智能设备和存储介质。

背景技术

从基于位置的服务(Location Based Service，LBS)到万物互联，移动互联网已经牢牢紧抓了人与场景之间的交互，将衣、食、住、行带入线上线下服务，为大众带来了便利。但是，目前的定位技术在智能硬件上的应用，大多试图获得智能硬件所处的绝对位置，然后与数字地图进行比较，从而确定智能硬件的位置。但从实际应用来说，人与人之间相对位置的定位，相较于绝对位置更具有价值和实用意义。这是因为：绝对位置只能识别到具体的人和物之间的关系，获取的难度和速度也相对略慢一些。然而对于很多情况下不依赖于绝对位置的用户来说，相对位置的交互已经满足了业务需求，比如在智能家居领域，随着用户的位置变化来智能调节声音的大小和方向，用户和智能音箱的相对定位即可满足需求，这无疑是一大契机。

目前关于两个智能设备间的相对定位，室外一般采用GNSS全球卫星定位系统，室内有UWB技术、红外技术、WiFi技术、蓝牙技术、超声技术等等。

然而，GNSS全球卫星定位系统定位精度低，尤其在室内几乎是无法使用。WiFi技术和蓝牙技术判断两个智能设备的相对位置不准确，而且还需要反复试验与对照实际距离来求得与蓝牙设备相隔一米时的信号强度和环境衰减因子，不可靠。红外技术和激光技术易受环境光干扰，不可靠。UWB技术要求智能设备必须搭载UWB的定位芯片配件，不具备普适性。现有的超声测距功能间隔较长，每次均需进行双设备间多次通信，耗费时间资源。

发明内容

本发明实施方式提出一种智能设备的定位方法、装置、智能设备和存储介质。

本发明实施方式的技术方案如下：

一种智能设备的定位方法，该方法适用于第一智能设备，该方法包括：

发送开始定位信号；

从第二智能设备接收声波测角信号，基于所述声波测角信号确定第一智能设备与第二智能设备之间的角度；

基于不同检测时间窗口内的、接收到所述声波测角信号的采样时间点的变化状态，确定第一智能设备与第二智能设备的距离变化趋势；

其中所述声波测角信号是第二智能设备接收到所述开始定位信号后持续发射的。

在一个实施方式中，所述基于不同检测时间窗口内的、接收到所述声波测角信号的采样时间点的变化状态，确定第一智能设备与第二智能设备的距离变化趋势包括：

如果当前检测时间窗口内的采样时间点相比较之前检测时间窗口内的采样时间点没有发生变化时，确定第一智能设备与第二智能设备的距离不变；

如果当前检测时间窗口内的采样时间点相比较之前检测时间窗口内的采样时间点变小，确定第一智能设备与第二智能设备的距离变小；

如果当前检测时间窗口内的采样时间点相比较之前检测时间窗口内的采样时间点变大，确定第一智能设备与第二智能设备的距离变大。

在一个实施方式中，该方法还包括：

基于声波测距方式确定第一智能设备与第二智能设备之间的距离原始值；

基于不同检测时间窗口内的、接收到所述声波测角信号的采样时间点的变化值和所述第一智能设备的音频采样率，确定第一智能设备与第二智能设备之间的距离变化值；

基于所述距离原始值与所述距离变化值，确定第一智能设备与第二智能设备之间的距离更新值。

在一个实施方式中，所述基于不同检测时间窗口内的、接收到所述声波测角信号的采样时间点的变化值和所述第一智能设备的音频采样率，确定第一智能设备与第二智能设备之间的距离变化值包括：

确定所述距离变化值Δr，其中

其中F

在一个实施方式中，所述基于声波测距确定出第一智能设备与第二智能设备之间的距离原始值包括：

发送第一声波测距信号；

接收所述第一声波测距信号；

接收包含所述第二智能设备接收到第二声波测距信号的第一时刻与所述第二智能设备接收到所述第一声波测距信号的第二时刻之间的第一时间差的第一通知消息，其中所述第二声波测距信号是所述第二智能设备发送的；

接收所述第二声波测距信号；

确定所述第一智能设备接收到所述第二声波测距信号的第三时刻与所述第一智能设备接收到所述第一声波测距信号的第四时刻之间的第二时间差；

基于所述第一时间差和第二时间差，确定所述第一智能设备与第二智能设备之间的距离原始值。

在一个实施方式中，基于所述距离原始值与所述距离变化值，确定第一智能设备与第二智能设备之间的距离更新值包括：

确定距离更新值r

其中r

在一个实施方式中，基于所述声波测角信号确定第一智能设备与第二智能设备之间的角度包括：

确定第一智能设备中的第一声音检测模块针对声波测角信号的接收时刻与第一智能设备中的第二声音检测模块针对声波测角信号的接收时刻之间的时间差；

基于第一声音检测模块与第二声音检测模块之间的距离以及所述第一智能设备中的第一声音检测模块针对声波测角信号的接收时刻与第一智能设备中的第二声音检测模块针对声波测角信号的接收时刻之间的时间差，确定第一智能设备与第二智能设备之间的角度。

一种智能设备的定位装置，该装置适用于第一智能设备，该装置包括：

发送模块，用于发送开始定位信号；

确定模块，用于从第二智能设备接收声波测角信号，基于所述声波测角信号确定第一智能设备与第二智能设备之间的角度；基于不同检测时间窗口内的、接收到所述声波测角信号的采样时间点的变化状态，确定第一智能设备与第二智能设备的距离变化趋势；其中所述声波测角信号是第二智能设备接收到所述开始定位信号后持续发射的。

在一个实施方式中，确定模块，用于如果当前检测时间窗口内的采样时间点相比较之前检测时间窗口内的采样时间点没有发生变化时，确定第一智能设备与第二智能设备的距离不变；如果当前检测时间窗口内的采样时间点相比较之前检测时间窗口内的采样时间点变小，确定第一智能设备与第二智能设备的距离变小；如果当前检测时间窗口内的采样时间点相比较之前检测时间窗口内的采样时间点变大，确定第一智能设备与第二智能设备的距离变大。

在一个实施方式中，该装置还包括：

测距模块，用于基于声波测距方式确定第一智能设备与第二智能设备之间的距离原始值；基于不同检测时间窗口内的、接收到所述声波测角信号的采样时间点的变化值和所述第一智能设备的音频采样率，确定第一智能设备与第二智能设备之间的距离变化值；基于所述距离原始值与所述距离变化值，确定第一智能设备与第二智能设备之间的距离更新值。

在一个实施方式中，测距模块，用于确定所述距离变化值Δr，其中

在一个实施方式中，测距模块，用于发送第一声波测距信号；接收所述第一声波测距信号；接收包含所述第二智能设备接收到第二声波测距信号的第一时刻与所述第二智能设备接收到所述第一声波测距信号的第二时刻之间的第一时间差的第一通知消息，其中所述第二声波测距信号是所述第二智能设备发送的；接收所述第二声波测距信号；确定所述第一智能设备接收到所述第二声波测距信号的第三时刻与所述第一智能设备接收到所述第一声波测距信号的第四时刻之间的第二时间差；基于所述第一时间差和第二时间差，确定所述第一智能设备与第二智能设备之间的距离原始值。

在一个实施方式中，测距模块，用于确定距离更新值r

在一个实施方式中，确定模块，用于确定第一智能设备中的第一声音检测模块针对声波测角信号的接收时刻与第一智能设备中的第二声音检测模块针对声波测角信号的接收时刻之间的时间差；基于第一声音检测模块与第二声音检测模块之间的距离以及所述第一智能设备中的第一声音检测模块针对声波测角信号的接收时刻与第一智能设备中的第二声音检测模块针对声波测角信号的接收时刻之间的时间差，确定第一智能设备与第二智能设备之间的角度。

一种智能设备，包括处理器和存储器；

所述存储器中存储有可被所述处理器执行的应用程序，用于使得所述处理器执行如上任一项所述的智能设备的定位方法。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述的智能设备的定位方法。

从上述技术方案可以看出，在本发明实施方式中，发送开始定位信号；从第二智能设备接收声波测角信号，基于所述声波测角信号确定第一智能设备与第二智能设备之间的角度；基于不同检测时间窗口内的、接收到所述声波测角信号的采样时间点的变化状态，确定第一智能设备与第二智能设备的距离变化趋势；其中所述声波测角信号是第二智能设备接收到所述开始定位信号后持续发射的。由此可见，本发明实施方式可以确定智能设备间的角度，并基于声波测角信号的接收变化确定出智能设备间的距离变化趋势，从而便于了解智能设备间的距离变化。另外，本发明实施方式而且还可以计算出距离变化值，并确定出距离更新值，而无需持续执行测距工作。

附图说明

图1为本发明实施方式的智能设备的定位方法的示范性流程图。

图2为本发明实施方式的智能设备的定位示意图。

图3为本发明实施方式的两个智能设备间的测距过程的示范性交互示意图。

图4为本发明实施方式的第一智能设备与第二智能设备针对接收信号的匹配滤波示意图。

图5为本发明实施方式的第二智能设备发射信号的示范性示意图。

图6为本发明实施方式第一智能设备接收声波测角信号的示意图。

图7为本发明实施方式定位智能设备的示范性示意图。

图8为本发明实施方式的智能设备的定位装置的示范性结构图。

图9为本发明实施方式的智能设备的示范性结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。

在本发明实施方式中，首先实现一种基于飞行时间(time of flight，TOF)的双向测距技术，免时间同步，应用智能设备一般带有的声波接收器(如麦克风)和声波发射器(如扬声器)，无需额外添加元器件，实现在两个智能设备间的距离测定和角度测定。

而且，在本发明实施方式中，可以利用智能设备的麦克风录音系统，精确计算设备的响应时间，并增加智能设备的应答机制，通过蓝牙、红外、WiFi、移动通信网络或者直接声波调制等通信方式，被定位设备将信号处理时间发送给定位设备，因此可以提高定位精度，定位结果准确、可靠。另外，本发明在整个定位过程中无需对各设备之间的时钟进行同步过程，因而无论两个设备的时钟标记(时间戳)是否精确同步、设备软件处理反应时间是否有差别等，都由于本发明提出的计算方法而被消除，因而可以达到同步时钟系统(或者收发一体系统)所能获得的定位精度。

首先，智能设备(intelligent device)是指任何一种具有计算处理能力的设备、器械或者机器。具体地，智能设备可以包含声波发送模块、声波接收模块以及信号处理模块，比如实施为移动终端(比如智能手机)、平板电脑、智能手表、智能电视等等，均可用于发射和接收声波信号。可穿戴设备和可穿戴设备的主机设备，也均可以属于智能设备的范畴。

图1为本发明实施方式的智能设备的定位方法的示范性流程图。该方法适用于作为定位设备的第一智能设备。第二智能设备作为被定位设备。第一智能设备和第二智能设备分别可以包含声波发送模块和声波接收模块。

如图1所示，该方法包括：

步骤101：第一智能设备发送开始定位信号。

在这里，第一智能设备可以通过无线电、蓝牙、Wifi、移动通信网络、声波(声波编码数据交互通讯)等通信方式向第二智能设备发送开始定位信号。优选地，在开始定位信号中约定第一智能设备执行匹配滤波时所采用的参考信号和第二智能设备执行匹配滤波时所采用的参考信号。第一智能设备和第二智能设备中的每一个，都可以基于参考信号与接收信号执行互相关运算以确定出互相关结果(即匹配滤波结果)，将匹配滤波结果中的峰值采样时间点确定为接收信号的接收时刻。

第二智能设备接收到开始定位信号后持续发射声波测角信号。声波测角信号用来运行测角算法以及判断第一智能设备与第二智能设备之间的运动状态(两者距离不变、变小或变大)。优选地，第二智能设备接收到开始定位信号后，持续地发射占空比为一的声波测角信号。

图5为本发明实施方式的第二智能设备发射信号的示意图。由图5的右边区域可见，第二智能设备持续地发射声波测角信号以形成声波测角信号流。优选地，每个声波测角信号具有沿着时间t变化的多个脉冲信号，可以将每个声波测角信号中的、第一个信号强度大于预定门限值的脉冲信号的接收时刻确定为该声波测角信号的接收时刻。

步骤102：第一智能设备从第二智能设备接收声波测角信号，基于声波测角信号确定第一智能设备与第二智能设备之间的角度。

在这里，第一智能设备基于声波测角信号确定第一智能设备与第二智能设备之间的角度的具体实现过程，可以参照中国专利公开号CN112098929A中所描述的、关于智能设备间的相对角度确定方式的具体描述。

优选地，第一智能设备在各个检测时间窗口内持续接收声波测角信号流，从而第一智能设备可以基于声波测角信号流中的各个声波测角信号，持续地确定出第一智能设备与第二智能设备之间的角度。

优选地，声波测角信号包含第二智能设备的唯一标识符(比如MAC地址等)。第一智能设备接收声波测角信号，并解算出第二智能设备的唯一标识符和信号入射角度

步骤103：第一智能设备基于不同检测时间窗口内的、接收到所述声波测角信号的采样时间点(也就是，匹配滤波后峰值采样时间点)的变化状态，确定第一智能设备与第二智能设备的距离变化趋势，其中所述声波测角信号是第二智能设备接收到所述开始定位信号后持续发射的。

在一个实施方式中，基于不同检测时间窗口内的、接收到所述声波测角信号的采样时间点的变化状态，确定第一智能设备与第二智能设备的距离变化趋势包括：

(1)、如果当前检测时间窗口内的采样时间点相比较之前检测时间窗口内的采样时间点没有发生变化时，确定第一智能设备与第二智能设备的距离不变。也就是，当前检测时间窗口内的采样时间点相比较之前检测时间窗口内的采样时间点没有发生变化时，第一智能设备与第二智能设备之间的距离不变。

(2)、如果当前检测时间窗口内的采样时间点相比较之前检测时间窗口内的采样时间点变小，确定第一智能设备与第二智能设备的距离变小。也就是，当前检测时间窗口内的采样时间点相比较之前检测时间窗口内的采样时间点变小时，第一智能设备与第二智能设备之间的距离变小。

(3)、如果当前检测时间窗口内的采样时间点相比较之前检测时间窗口内的采样时间点变大，确定第一智能设备与第二智能设备的距离变大。也就是，当前检测时间窗口内的采样时间点相比较之前检测时间窗口内的采样时间点变大时，第一智能设备与第二智能设备之间的距离变大。

举例，图6为本发明实施方式第一智能设备接收声波测角信号的示意图。

在图6中，第一智能设备针对声波测角信号的每个检测时间窗口(frame)的时间长度都为0.0213秒，其中在第一个检测时间窗口frame1内的t1时刻，检测到第一个信号强度大于预定门限值的脉冲信号，即第一个检测时间窗口检测到声波测角信号的采样时间点为t1(位于frame1内的0～0.0213秒之间)；在第二个检测时间窗口frame2内的t2时刻，检测到第一个信号强度大于预定门限值的脉冲信号，即第二个检测时间窗口检测到声波测角信号的采样时间点为t2(位于frame2内的0～0.0213秒之间)；…在第k个检测时间窗口framek内的tk时刻，检测到第一个信号强度大于预定门限值的脉冲信号，即检测到声波测角信号的采样时间点为tk。

通过比较第一智能设备接收到的直达的声波测角信号的检测时间窗口内的采样时间点n是否变化，判断第一智能设备与第二智能设备的相对距离是否变化。举例：如图6所示，t1＝t2，则第一个检测时间窗口和第二个检测时间窗口内，第一智能设备与第二智能设备的相对距离不变；t1＞tk，则第k个检测时间窗口时的、第一智能设备与第二智能设备的距离相对于第1个检测时间窗口时的、第一智能设备与第二智能设备的距离变小；若t1＜tk，则第k个检测时间窗口时的、第一智能设备与第二智能设备的距离相对于第1个检测时间窗口时的、第一智能设备与第二智能设备的距离变大。

在一个实施方式中，该方法还包括：基于声波测距方式确定第一智能设备与第二智能设备之间的距离原始值；基于不同检测时间窗口内的、接收到所述声波测角信号的采样时间点的变化值和所述第一智能设备的音频采样率，确定第一智能设备与第二智能设备之间的距离变化值；基于所述距离原始值与所述距离变化值，确定第一智能设备与第二智能设备之间的距离更新值。

在一个实施方式中，所述基于不同检测时间窗口内的、接收到所述声波测角信号的采样时间点的变化值和所述第一智能设备的音频采样率，确定第一智能设备与第二智能设备之间的距离变化值包括：确定所述距离变化值Δr，其中

在一个实施方式中，所述基于声波测距确定出第一智能设备与第二智能设备之间的距离原始值包括：发送第一声波测距信号；接收所述第一声波测距信号；接收包含所述第二智能设备接收到第二声波测距信号的第一时刻与所述第二智能设备接收到所述第一声波测距信号的第二时刻之间的第一时间差的第一通知消息，其中所述第二声波测距信号是所述第二智能设备发送的；接收所述第二声波测距信号；确定所述第一智能设备接收到所述第二声波测距信号的第三时刻与所述第一智能设备接收到所述第一声波测距信号的第四时刻之间的第二时间差；基于所述第一时间差和第二时间差，确定所述第一智能设备与第二智能设备之间的距离原始值。

可以基于上述方式实现第一智能设备与第二智能设备间的测距。具体地，测距过程包括：

第一步：第一智能设备的声波发送模块(比如扬声器)发送第一声波测距信号。

第二步：第一智能设备接收第一声波测距信号。

比如，第一智能设备的声波接收模块(比如麦克风或麦克风阵列)经由空气介质接收由第一智能设备的声波发送模块发送的第一声波测距信号。

第三步：第一智能设备接收包含第二智能设备接收到第二声波测距信号的第一时刻与第二智能设备接收到第一声波测距信号的第二时刻之间的第一时间差的第一通知消息，其中第二声波测距信号是第二智能设备发送的。

在这里，第二智能设备的声波发送模块(如扬声器)发送第二声波测距信号，而且第二智能设备的声波接收模块(比如麦克风或麦克风阵列)接收由第二智能设备的声波发送模块发送的第二声波测距信号。第二智能设备确定接收到第二声波测距信号的第一时刻与接收到第一声波测距信号的第二时刻之间的第一时间差，并将包含该第一时间差的第一通知消息发送到第一智能设备。比如，第二智能设备通过红外、WiFi、移动通信网络或者直接声波调制等通信方式将第一通知消息发送到第一智能设备。

第四步：第一智能设备的声波接收模块接收第二声波测距信号。

第五步：第一智能设备确定第一智能设备接收到第二声波测距信号的第三时刻与第一智能设备接收到第一声波测距信号的第四时刻之间的第二时间差。

第六步：第一智能设备基于第一时间差和第二时间差，确定第一智能设备与第二智能设备之间的距离。

其中，第一声波测距信号和第二声波测距信号优选实施为超声波信号。

上述测距过程尤其适用于确定第一智能设备和第二智能设备之间的距离初始值的测定。基于上述测距过程确定距离初始值后，后续可以不再重复执行该测距过程，而是通过声波测角信号对距离初始值执行更新，以持续地确定出距离值。

优选地，第二智能设备按设定间隔时间周期性地发射第二声波测距信号。第二声波测距信号的占空比小于1。根据图5的左边区域可见，第二智能设备间歇地(比如，周期性地)发射第二声波测距信号。优选地，第二声波测距信号包含第二智能设备的唯一标识符(比如MAC地址等)，而且第二声波测距信号具有用于标记信号时刻的特征脉冲峰(通常在100us以下的脉冲宽度)。第一智能设备可以基于上述测距算法和周期性的第二声波测距信号，周期性地对距离原始值执行更新，从而消除累计误差。

在一个实施方式中，在发送第一声波测距信号之前，第一智能设备发送测距开始信号并启动第二智能设备的声波录音功能，从而由第二智能设备在接收到所述测距开始信号时启动第二智能设备的声波录音功能。

在一个实施方式中，还包括：基于第二智能设备的声波录音功能所生成的录音文件中的、第二智能设备接收到第二声波测距信号的采样点与第二智能设备的声波录音功能所生成的录音文件中的、第二智能设备接收到第一声波测距信号的采样点的点数差以及预定的第一采样频率，确定第一时间差。

在一个实施方式中，还包括：基于第一智能设备的声波录音功能所生成的录音文件中的、第一智能设备接收到第二声波测距信号的采样点与第一智能设备的声波录音功能所生成的录音文件中的、第一智能设备接收到所述第一声波测距信号的采样点的点数差以及预定的第二采样频率，确定所述第二时间差。

其中，第一智能设备的采样频率(即第二采样频率)与第二智能设备的采样频率(即第一采样频率)，可以相同也可以不同。

在一个实施方式中，其中所述第二声波测距信号是第二智能设备接收到所述第一声波测距信号后发送的。在一个实施方式中，第二声波测距信号是第二智能设备在预定时间点发送的。

当第二声波测距信号是第二智能设备接收到所述第一声波测距信号后发送的，第一时间差为正值。当第二智能设备发送第二声波测距信号的预定时间点在第二智能设备接收到第一声波测距信号之前，则第一时间差为负值。类似地，当第一智能设备接收到第二声波测距信号前，已经接收到第一声波测距信号，则第二时间差为正值；当第一智能设备接收到第二声波测距信号后，才接收到第一声波测距信号，则第二时间差为负值。

在一个实施方式中，基于第一时间差和第二时间差，确定第一智能设备与第二智能设备之间的距离包括：确定所述距离D，其中

在一个实施方式中，基于所述距离原始值与所述距离变化值，确定第一智能设备与第二智能设备之间的距离更新值包括：确定距离更新值r

可见，在本发明实施方式中，应用智能设备一般带有的声波接收器(如麦克风)和声波发射器(如扬声器)，无需额外添加元器件，实现智能设备间相对位置的精准确定。此处，相对位置可以包括相对角度和相对距离。而且，本发明实施方式将测距和测角能力结合，通过减少智能设备间通信次数，减少时间资源的耗费；同时，判断智能设备间相对运动状态，使智能设备具有更丰富的空间相对位置的感知能力。

图2为本发明实施方式的智能设备的定位示意图。

在本发明实施方式中，可以基于智能设备间的相对角度确定方式确定出定位设备A和被定位设备B之间的相对角度

另外，定位设备A可以基于类似于上述确定距离原始值的测距方式(即发射第一声波测距信号和接收第二声波测距信号，以基于第一时间差和第二时间差确定距离)持续地确定出定位设备A和被定位设备B之间的距离r。然而，考虑到这种测距方式需要耗费计算资源，而且需要额外发射声波测距信号，本发明实施方式进一步提出了一种基于声波测角信号的接收变化以及定位设备A和被定位设备B之间的距离初始值，确定出定位设备A和被定位设备B之间的距离r的技术方案。

图7为本发明实施方式定位智能设备的示范性示意图。图3为本发明实施方式的两个智能设备间的测距过程的示范性交互示意图

基于上述图3和图7，描述完整的定位过程。

第一步：定位设备A通过无线电、蓝牙、Wifi、移动通信网络、声波(声波编码数据交互通讯)等通信方式向被定位设备B发送开始定位信号，发送时刻记为T

第二步：被定位设备B接收定位设备A发送的开始定位信号，记为T

同时，被定位设备B开始连续不断地发送声波测角信号，声波测角信号包含被定位设备B的唯一标识符(比如MAC地址等)。

第三步：定位设备A接收声波测角信号，并解算被定位设备B的唯一标识符和信号入射角度

第四步：被定位设备B接收第一声波测距信号，被定位设备B的信号处理模块解算出第一声波测距信号的唯一标识符以及相关特征脉冲峰位置，标记为T

第五步：被定位设备B按预设的间隔时间，发射第二声波测距信号。第二声波测距信号包含被定位设备B的唯一标识符(比如MAC地址等)。第二声波测距信号还具有用于标记信号时刻的特征脉冲峰(通常在100us以下的脉冲宽度)。而且，第二声波测距信号被定位设备B的声波接收模块录音到。被定位设备B的信号处理模块解算出第二声波测距信号的相关特征脉冲峰位置，标记为T

第六步：定位设备A接收第二声波测距信号，以及接收被定位设备B的信号收发时间差值(T

第七步：定位设备A计算其与被定位设备B之间的距离r。具体包括：首先计算信号飞行时间TOF＝(T

在整个定位过程中，存在可能的变量(T

图4为本发明实施方式的第一智能设备与第二智能设备针对接收信号的匹配滤波示意图。如图4所示，在智能设备各自的信号处理模块解算信号时，都是选择检测到的第一个峰值(此为直达定位信号)的时刻，作为检测到声波信号的时刻，该相关峰位置对应的时刻分别为T

基于智能设备的录音文件解算出的采样点数差，计算出智能设备的收发信号时间差。该数差记为N

举例，当被定位设备B在自身录音文件的录音时长内的第3个采样点检测到了声波测距信号，在该录音时长内的第500个采样点检测到了声波测距信号流1，则数差N

通过比较定位设备A接收到的直达的声波测角信号的检测时间窗口内的采样点n是否变化，判断定位设备A与被定位设备B的相对距离是否变化。举例，如图6所示，t1＝t2，则定位设备A与被定位设备B的相对距离不变；t1＞tk，则定位设备A与被定位设备B的相对距离变小；若t1＜tk，则定位设备A与被定位设备B的相对距离变大。当定位设备A与被定位设备B发生相对距离变化时，而第二声波测距信号没有发射的时间段里，则利用发生相对运动前定位设备A接收到的直达的声波测角信号的检测时间窗口内的检测时刻与发生相对运动后定位设备A接收到的直达的声波测角信号的检测时间窗口内的检测时刻的差值、计算定位设备A与被定位设备B之间的距离变化

举例，假定智能设备的时间窗口(Frame)为0.0213秒，每个时间窗口都包含有48000个均匀分布的采样点。在B

那么，ΔT＝t

Δr＝ΔT*c＝0.0025s*340m/s＝0.85m。

综上，继续举例如下：

假定定位设备A与被定位设备B分别为手机A与手机B。假定手机B此刻在B

S01：手机A通过无线电、蓝牙、Wifi、移动通信网络、声波(声波编码数据交互通讯)等通信方式向手机B发送开始定位信号，发送时刻记为T

S02：手机B接收手机A发送的开始定位信号，记为T

S03：手机A接收声波测角信号，并解算出手机B的唯一标识符和信号入射角度

S04：手机B接收第一声波测距信号，手机B的信号处理模块解算出第一声波测距信号的唯一标识符以及相关特征脉冲峰位置，标记为T

S05：手机B按照预定周期发射第二声波测距信号，第二声波测距信号流包含手机B的唯一标识符(比如MAC地址等)。第二声波测距信号流具有用于标记信号时刻的特征脉冲峰(通常在100us以下的脉冲宽度)。而且，第二声波测距信号被手机B的声波接收模块录音到。手机B的信号处理模块解算出第二声波测距信号流的相关特征脉冲峰位置，标记为T

S06：手机A接收第二声波测距信号，以及接收手机B的信号收发时间差值(T

S07：手机A计算其与手机B之间的距离r

N

TOF＝(T

接着，假定手机B走到了在B

S08：在B

S09：在B

可见，本发明提出了一种同时测距和测角的方法，应用智能设备一般具有的声波接收器(如麦克风)和声波发射器(如扬声器)，无需额外添加元器件，实现智能设备间相对位置的精准确定。此处，相对位置可以包括相对角度和相对距离。本发明实施方式将智能设备间角度测量和静态测距、动态测距能力相结合，通过减少智能设备间通信次数，减少时间资源的耗费，减少智能设备功率的损耗。同时，本发明实施方式判断智能设备间相对运动状态，使智能设备具有更丰富的空间相对位置的感知能力。基于本发明实施方式，可以快速、简单的实现人与人、人与物的相对定位，从而满足人们在智能家居、智能生活上对人与人、人与物的相对位置服务需求，增加互动性，提升用户体验。

图8为本发明实施方式的智能设备的定位装置的示范性结构图。图8所示的定位装置用于第一智能设备。该装置包括：发送模块，用于发送开始定位信号；确定模块，用于从第二智能设备接收声波测角信号，基于所述声波测角信号确定第一智能设备与第二智能设备之间的角度；基于不同检测时间窗口内的、接收到所述声波测角信号的采样时间点的变化状态，确定第一智能设备与第二智能设备的距离变化趋势；其中所述声波测角信号是第二智能设备接收到所述开始定位信号后持续发射的。

在一个实施方式中，确定模块，用于如果当前检测时间窗口内的采样时间点相比较之前检测时间窗口内的采样时间点没有发生变化时，确定第一智能设备与第二智能设备的距离不变；如果当前检测时间窗口内的采样时间点相比较之前检测时间窗口内的采样时间点变小，确定第一智能设备与第二智能设备的距离变小；如果当前检测时间窗口内的采样时间点相比较之前检测时间窗口内的采样时间点变大，确定第一智能设备与第二智能设备的距离变大。

在一个实施方式中，该装置还包括：测距模块，用于基于声波测距方式确定第一智能设备与第二智能设备之间的距离原始值；基于不同检测时间窗口内的、接收到所述声波测角信号的采样时间点的变化值和所述第一智能设备的音频采样率，确定第一智能设备与第二智能设备之间的距离变化值；基于所述距离原始值与所述距离变化值，确定第一智能设备与第二智能设备之间的距离更新值。

在一个实施方式中，测距模块，用于确定所述距离变化值Δr，其中

在一个实施方式中，测距模块，用于发送第一声波测距信号；接收所述第一声波测距信号；接收包含所述第二智能设备接收到第二声波测距信号的第一时刻与所述第二智能设备接收到所述第一声波测距信号的第二时刻之间的第一时间差的第一通知消息，其中所述第二声波测距信号是所述第二智能设备发送的(优选为周期发射)；接收所述第二声波测距信号；确定所述第一智能设备接收到所述第二声波测距信号的第三时刻与所述第一智能设备接收到所述第一声波测距信号的第四时刻之间的第二时间差；基于所述第一时间差和第二时间差，确定所述第一智能设备与第二智能设备之间的距离原始值。优选地，基于周期发射的第二声波测距信号，周期地更新第一智能设备与第二智能设备之间的距离原始值以消除累计误差。

在一个实施方式中，测距模块，用于确定距离更新值r

在一个实施方式中，确定模块，用于确定第一智能设备中的第一声音检测模块针对声波测角信号的接收时刻与第一智能设备中的第二声音检测模块针对声波测角信号的接收时刻之间的时间差；基于第一声音检测模块与第二声音检测模块之间的距离以及所述第一智能设备中的第一声音检测模块针对声波测角信号的接收时刻与第一智能设备中的第二声音检测模块针对声波测角信号的接收时刻之间的时间差，确定第一智能设备与第二智能设备之间的角度。

图9为本发明实施方式的智能设备的示范性结构图。智能设备包括处理器和存储器；所述存储器中存储有可被所述处理器执行的应用程序，用于使得所述处理器执行如上任一种所述的智能设备的定位方法。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本发明上述各实施例中实现的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。其中，所述的计算机可读存储介质，如只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。