[發(fā)明專(zhuān)利]基于超聲波和無(wú)線(xiàn)的聯(lián)合定位方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210003043.6
• 申請(qǐng)日: 2012-01-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102540144A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王良元;袁飛;程恩;林聰仁
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廈門(mén)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S5/18
• 分類(lèi)號(hào): G01S5/18;G01S5/00
• 代理公司: 廈門(mén)南強(qiáng)之路專(zhuān)利事務(wù)所 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種定位方法，尤其是涉及一種基于超聲波和無(wú)線(xiàn)的聯(lián)合定位方法。

背景技術(shù)

當(dāng)今社會(huì)已越來(lái)越智能化，人們的生活也在逐步智能化，像照顧小孩的機(jī)器人、智能輪椅以及智能清潔車(chē)等等。雖然這些智能化的產(chǎn)品都很方便，但是它們都需要充電，這些機(jī)器能不能定位充電器的位置，自動(dòng)尋找充電器并充電，這就涉及到定位問(wèn)題。本發(fā)明的超聲波定位技術(shù)就可以解決這類(lèi)問(wèn)題。

目前常見(jiàn)的室內(nèi)定位技術(shù)有紅外技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)以及超聲波技術(shù)。但現(xiàn)有的技術(shù)都有很多缺點(diǎn)：如中國(guó)專(zhuān)利CN201010609587.8中使用基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的超聲波定位，雖然可以定位多個(gè)目標(biāo)，但是由于安裝的設(shè)備較多，成本較高。再如中國(guó)專(zhuān)利CN200710026504.0中雖然只使用超聲波，成本低，但是安裝較復(fù)雜，需要在待定位區(qū)域的4個(gè)位置放置4個(gè)接收裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種多目標(biāo)、成本低、安裝方便、效率較高的基于超聲波和無(wú)線(xiàn)的聯(lián)合定位方法。

本發(fā)明包括以下步驟：

1)設(shè)定基準(zhǔn)點(diǎn)，所述基準(zhǔn)點(diǎn)由至少1個(gè)超聲波發(fā)射探頭、具備定時(shí)觸發(fā)超聲波的處理模塊及無(wú)線(xiàn)射頻發(fā)射模塊組成，實(shí)現(xiàn)超聲波和無(wú)線(xiàn)信號(hào)發(fā)射；

2)設(shè)定至少2個(gè)待定位點(diǎn)，所述待定位點(diǎn)由4個(gè)超聲波接收探頭、將超聲波探頭收到的信號(hào)進(jìn)行處理并輸出某個(gè)信號(hào)的調(diào)理模塊、無(wú)線(xiàn)射頻接收模塊及能夠?qū)φ{(diào)理電路輸出的信號(hào)進(jìn)行處理的主處理模塊組成；所述4個(gè)超聲波接收探頭分別位于待定位物體的前后左右4個(gè)方向，前后探頭的連線(xiàn)與左右探頭的連線(xiàn)相互垂直平分，超聲波探頭與無(wú)線(xiàn)模塊結(jié)合，實(shí)現(xiàn)計(jì)算本探頭與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的超聲波傳輸時(shí)間；

3)定位時(shí)，基準(zhǔn)點(diǎn)的處理模塊同時(shí)觸發(fā)超聲波發(fā)射探頭和無(wú)線(xiàn)射頻模塊，發(fā)送超聲波和無(wú)線(xiàn)信號(hào)，每隔一段時(shí)間就發(fā)送1次，待定位點(diǎn)不斷接收無(wú)線(xiàn)信號(hào)，當(dāng)無(wú)線(xiàn)模塊收到無(wú)線(xiàn)信號(hào)時(shí)，即觸發(fā)4個(gè)超聲波發(fā)射探頭各自對(duì)應(yīng)的計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)超聲波發(fā)射探頭收到超聲波信號(hào)時(shí)對(duì)應(yīng)的計(jì)時(shí)器就停止計(jì)時(shí)，即知道聲波從基準(zhǔn)點(diǎn)傳輸?shù)匠暡òl(fā)射探頭的時(shí)間，再算出基準(zhǔn)點(diǎn)到超聲波發(fā)射探頭的距離；當(dāng)?shù)贸?個(gè)超聲波發(fā)射探頭分別到基準(zhǔn)點(diǎn)的距離，即由幾何知識(shí)定位出待定位點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)定位。

當(dāng)有多個(gè)目標(biāo)時(shí)，目標(biāo)之間的計(jì)時(shí)是相互獨(dú)立，可以實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)的定位，本發(fā)明具有很強(qiáng)的抗干擾性。

本發(fā)明的基準(zhǔn)點(diǎn)周期性地同時(shí)發(fā)射超聲波信號(hào)和無(wú)線(xiàn)射頻信號(hào)，待定位點(diǎn)不斷接收無(wú)線(xiàn)射頻信號(hào)，當(dāng)接收到時(shí)，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，直到某個(gè)接收探頭收到超聲波信號(hào)，此探頭對(duì)應(yīng)的計(jì)時(shí)器才停止，根據(jù)超聲波的聲速和傳播時(shí)間便可算出此探頭到基準(zhǔn)點(diǎn)的直線(xiàn)距離。當(dāng)此待定位點(diǎn)的4個(gè)探頭都收到超聲波信號(hào)時(shí)，主處理模塊便可根據(jù)幾何原理計(jì)算出待定位點(diǎn)的位置，從而實(shí)現(xiàn)定位。

本發(fā)明能廣泛應(yīng)用在多目標(biāo)定位領(lǐng)域。它包括1個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)和多個(gè)待定位點(diǎn)，基準(zhǔn)點(diǎn)是由超聲波發(fā)射模塊、無(wú)線(xiàn)射頻發(fā)射模塊和定時(shí)模塊組成，待定位點(diǎn)是由超聲波接收模塊、無(wú)線(xiàn)射頻接收模塊以及處理超聲波和無(wú)線(xiàn)射頻信號(hào)的主處理模塊組成。基準(zhǔn)點(diǎn)周期性地同時(shí)發(fā)射超聲波信號(hào)和無(wú)線(xiàn)射頻信號(hào)，待定位點(diǎn)不斷接收無(wú)線(xiàn)射頻信號(hào)，當(dāng)接收到時(shí)，啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的計(jì)時(shí)器直到收到超聲波信號(hào)停止計(jì)時(shí)，并由主處理模塊處理各探頭至基準(zhǔn)點(diǎn)的距離，計(jì)算出待定位點(diǎn)的位置，從而實(shí)現(xiàn)定位。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、成本低、多目標(biāo)定位和抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，非常適于家庭及企業(yè)的智能化定位領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)架構(gòu)原理示意圖。

圖2是本發(fā)明的基準(zhǔn)點(diǎn)原理示意圖。

圖3是本發(fā)明的待定位點(diǎn)原理示意圖。

圖4是本發(fā)明的定位方法幾何原理示意圖。

在圖1～3中，標(biāo)記T表示發(fā)送，R表示接收。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步地描述。

如圖1所示，系統(tǒng)的架構(gòu)包括1個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)1和多個(gè)待定位點(diǎn)，圖中只畫(huà)出2個(gè)待定位點(diǎn)21和22。基準(zhǔn)點(diǎn)1周期性地發(fā)送超聲波信號(hào)和無(wú)線(xiàn)射頻信號(hào)，待定位點(diǎn)21和22不斷接收超聲波信號(hào)和無(wú)線(xiàn)射頻信號(hào)。

所述基準(zhǔn)點(diǎn)原理示意圖如圖2所示，包括1個(gè)無(wú)線(xiàn)射頻發(fā)射模塊11、多個(gè)超聲波發(fā)射模塊12、13、14，以及1個(gè)定時(shí)模塊15。相鄰超聲波模塊之間成一定角度，能實(shí)現(xiàn)完整覆蓋待定位點(diǎn)所在區(qū)域。定時(shí)模塊控制無(wú)線(xiàn)射頻模塊和超聲波發(fā)射模塊周期性的發(fā)射信號(hào)。