[發(fā)明專利]一種基于超聲波測距的實時更新室內(nèi)定位系統(tǒng)

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• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107748365A
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王須仁;張春華
• 申請（專利權(quán)）人: 南京軒世琪源軟件科技有限公司
• 主分類號: G01S15/08
• 分類號: G01S15/08;G01S19/14;H04W88/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及定位系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于超聲波測距的實時更新室內(nèi)定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)

由于超聲波指向性強(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，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現(xiàn)。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達(dá)到工業(yè)實用的要求，因此在移動機(jī)器人研制上也得到了廣泛的應(yīng)用。為了研究和利用超聲波，人們已經(jīng)設(shè)計和制成了許多超聲波發(fā)生器。總體上講，超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動型等；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據(jù)計時器記錄的時間t，就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離(s)，即：s=340t/2 。這就是所謂的時間差測距法。超聲波測距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度為已知，測量聲波在發(fā)射后遇到障礙物反射回來的時間，根據(jù)發(fā)射和接收的時間差計算出發(fā)射點到障礙物的實際距離。由此可見，超聲波測距原理與雷達(dá)原理是一樣的。測距的公式表示為：L=C×T，式中L為測量的距離長度；C為超聲波在空氣中的傳播速度；T為測量距離傳播的時間差(T為發(fā)射到接收時間數(shù)值的一半)。超聲波測距主要應(yīng)用于倒車提醒、建筑工地、工業(yè)現(xiàn)場等的距離測量，雖然目前的測距量程上能達(dá)到百米，但測量的精度往往只能達(dá)到厘米數(shù)量級。

通過超聲波進(jìn)行室內(nèi)定位一直是室內(nèi)定位的主要定位方式之一，但是現(xiàn)有的室內(nèi)定位系統(tǒng)尚不能很好地滿足地位精度和實時定位的要求，使得發(fā)明一種新的定位更及時，定位更精確的系統(tǒng)成為人們的迫切需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為克服上述情況不足，旨在提供一種能解決上述問題的技術(shù)方案。

一種基于超聲波測距的實時更新室內(nèi)定位系統(tǒng)，包括超聲波發(fā)射單元、超聲波接收單元、處理單元、超聲波探頭、控制單元、通訊單元、存儲單元、計算控制單元、信號接收單元和信號處理單元，所述超聲波發(fā)射單元包括：超聲波探頭、控制單元、通訊單元，超聲波探頭和控制單元單向電連接，通訊單元和控制單元雙向電連接，超聲波探頭用于發(fā)射超聲波，控制單元用于控制發(fā)射超聲波的發(fā)射時間和發(fā)射方式，通訊單元用于接收處理單元發(fā)送的控制數(shù)據(jù)，同時向處理單元發(fā)送控制反饋數(shù)據(jù)，同時通訊單元接收終端設(shè)備的控制數(shù)據(jù)和和向終端設(shè)備發(fā)送運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，通訊單元包括WiFi單元和藍(lán)牙單元，通訊單元能以無線通訊的方式和移動終端的WiFi單元和藍(lán)牙單元進(jìn)行通信；

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述處理單元包括計算控制單元、通訊單元、存儲單元，計算控制單元和超聲波發(fā)射單元的控制單元雙向電連接，計算控制單元接收超聲波發(fā)射單元的控制單元發(fā)送的控制反饋數(shù)據(jù)，同時向超聲波發(fā)射單元的控制單元發(fā)送控制數(shù)據(jù)，計算控制單元和存儲單元單向電連接，存儲單元用于存儲計算處理單元計算處理的空間位置數(shù)據(jù)，以及存儲計算控制的算法數(shù)據(jù)，計算控制單元從存儲單元調(diào)用算法數(shù)據(jù)；通訊單元和計算控制單元雙向電連接，計算控制單元向通訊單元發(fā)送超聲波發(fā)射單元和超聲波接收單元的控制數(shù)據(jù)，控制超聲波發(fā)射單元和超聲波接收單元的工作方式和工作時間，同時接收超聲波接收單元接收的數(shù)據(jù)和接收超聲波發(fā)射單元發(fā)射的時間、頻率的數(shù)據(jù)；通訊單元包括WiFi單元和藍(lán)牙單元，能夠和超聲波發(fā)射單元和超聲波接收單元的通訊單元進(jìn)行無線通信，同時能夠和終端設(shè)備進(jìn)行WiFi和藍(lán)牙通訊；

作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述超聲波接收單元包括通訊單元、信號接收單元、信號處理單元，信號接收單元和信號處理單元單向電連接，信號接收單元用于接收信號發(fā)射單元發(fā)射的超聲波信號，信號處理單元用于接收信號接收單元接收的超聲波信號，然后把超聲波信號做初步處理，信號處理單元把接收的超聲波模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通訊單元和信號處理單元雙向電連接，用于接收信號處理單元的初步處理數(shù)據(jù)，然后和超聲波發(fā)射單元的通訊單元和處理單元的數(shù)據(jù)通訊單元進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，同時通訊單元接收處理單元發(fā)送的控制數(shù)據(jù)；信號處理單元和處理單元雙向電連接，信號處理單元接收處理單元輸入的控制數(shù)據(jù)，同時處理單元接收信號處理單元輸入的信號處理數(shù)據(jù)；通訊單元包括WiFi單元和藍(lán)牙單元，能夠?qū)崿F(xiàn)和處理單元和超聲波發(fā)射單元的WiFi單元和藍(lán)牙單元進(jìn)行無線通訊；