[發(fā)明專利]一種基于無線通信的超聲波測距方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611118048.8
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN108169752B
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬剛;李軍建;田林巖;王慶飛;周浩
• 申請（專利權(quán)）人: 北京萬集科技股份有限公司
• 主分類號: G01S15/08
• 分類號: G01S15/08
• 代理公司: 11002 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 李相雨

本發(fā)明提供了一種基于無線通信的超聲波測距方法及系統(tǒng)，方法包括：第一節(jié)點(diǎn)向第二節(jié)點(diǎn)發(fā)送第一超聲波信號并記錄發(fā)送時(shí)刻；第二節(jié)點(diǎn)接收第一超聲波信號并記錄接收時(shí)刻；第二節(jié)點(diǎn)向第一節(jié)發(fā)送第二超聲波信號并記錄發(fā)送時(shí)刻；第一節(jié)點(diǎn)接收第二超聲波信號并記錄接收時(shí)刻；第一節(jié)點(diǎn)向第二節(jié)點(diǎn)發(fā)送第三超聲波信號和攜帶第一時(shí)間戳的無線通信信號并記錄發(fā)送時(shí)刻；第二節(jié)點(diǎn)接收無線通信信號以及第三超聲波信號并記錄接收時(shí)刻；第二節(jié)點(diǎn)根據(jù)第一、第三超聲波信號的接收時(shí)刻、第二超聲波信號的發(fā)送時(shí)刻以及第一時(shí)間戳計(jì)算第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間的距離。本發(fā)明提供的測距方法，在實(shí)現(xiàn)低成本、遠(yuǎn)距離測量的同時(shí)還保證了測量精度，且不易受到外界信號的干擾。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測距技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于無線通信的超聲波測距方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的無線測距技術(shù)包括超聲波測距技術(shù)，超聲波是一種頻率高于20KHz的聲波，由于指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量。現(xiàn)在通常使用的超聲波測距原理是在超聲波發(fā)射裝置發(fā)出超聲波，根據(jù)接收器接收到超聲波時(shí)的時(shí)間差來計(jì)算距離，原理簡單，測距方便，易于做到實(shí)時(shí)控制，并且在測量精度方面達(dá)到工業(yè)使用要求，但超聲波測距對反射面要求較高，而且受限于測量距離，當(dāng)測量距離較遠(yuǎn)時(shí)，精度會迅速降低。

現(xiàn)有的無線測距技術(shù)還包括激光測距技術(shù)、超寬帶測距技術(shù)等，激光測距方法與超聲波測距方法相同，根據(jù)發(fā)射激光到返回的激光信號時(shí)間差來實(shí)現(xiàn)距離的測量；超寬帶測距方法有TOA(Time of Arrival)、TDOA(Time Difference of Arrival)和AOA(Angle ofArrival)等方法，具有測距簡單、迅速、測量距離遠(yuǎn)、定位準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，但是受環(huán)境遮擋影響大，功率消耗多，成本高。這也是制約此類測距技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方面。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種基于無線通信的超聲波測距方法及系統(tǒng)，本發(fā)明提供的測距方法，在實(shí)現(xiàn)低成本、遠(yuǎn)距離測量的同時(shí)還保證了測量精度，且不易受到外界信號的干擾。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供了一種基于無線通信的超聲波測距方法，包括：

S1、第一節(jié)點(diǎn)向第二節(jié)點(diǎn)發(fā)送第一超聲波信號，并記錄第一超聲波信號的發(fā)送時(shí)刻；

S2、第二節(jié)點(diǎn)接收第一節(jié)點(diǎn)發(fā)送的第一超聲波信號，并記錄第一超聲波信號的接收時(shí)刻；

S3、第二節(jié)點(diǎn)向第一節(jié)發(fā)送第二超聲波信號，并記錄第二超聲波信號的發(fā)送時(shí)刻；

S4、第一節(jié)點(diǎn)接收第二節(jié)點(diǎn)發(fā)送的第二超聲波信號，并記錄第二超聲波信號的接收時(shí)刻；

S5、第一節(jié)點(diǎn)向第二節(jié)點(diǎn)發(fā)送第三超聲波信號，并記錄第三超聲波信號的發(fā)送時(shí)刻，同時(shí)向第二節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)攜帶第一時(shí)間戳的無線通信信號；所述第一時(shí)間戳包括第一超聲波信號的發(fā)送時(shí)刻、第二超聲波信號的接收時(shí)刻和第三超聲波信號的發(fā)送時(shí)刻；

S6、第二節(jié)點(diǎn)接收第一節(jié)點(diǎn)發(fā)送的無線通信信號以及第三超聲波信號，并記錄第三超聲波信號的接收時(shí)刻；

S7、第二節(jié)點(diǎn)根據(jù)第一超聲波信號的接收時(shí)刻、第二超聲波信號的發(fā)送時(shí)刻、第三超聲波信號的接收時(shí)刻以及第一節(jié)點(diǎn)發(fā)送的第一時(shí)間戳計(jì)算第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間的距離。

進(jìn)一步地，步驟S7具體包括：

第二節(jié)點(diǎn)根據(jù)下述公式一計(jì)算超聲波在第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間的傳輸時(shí)間，并根據(jù)下述公式二計(jì)算第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間的距離：

D＝T_prop×V 公式二