[發明專利]基于超聲波的移動平臺定位裝置及方法

在審

• 申請號: 201810331328.X
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108535695A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 樓順天;李波;陳思雅;薛港城
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S5/22
• 分類號: G01S5/22
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華

本發明提出了一種基于超聲波的定位裝置及方法，用于解決現有技術中定位精度低的技術問題，該定位裝置包括一個超聲波發射器、三個超聲波接收器、一個定位解算處理器。超聲波發射器安裝在定位物體上，三個超聲波接收器位于同一水平面上與定位解算處理器相連，超聲波發射器以等間隔的方式發射超聲波信號，定位解算處理器產生與超聲波信號間隔相等的基準信號同時驅動三個超聲波接收器接收超聲波信號，超聲波接收器按照基準信號實時檢測超聲波信號，并將檢測到的超聲波傳播時間上傳給定位解算處理器，用于計算測量距離，并通過距離補償的方式完成位置的計算。本發明能將室內移動物體的定位精度提升到十厘米以內，可用于室內運動平臺的定位。

技術領域

本發明屬于定位檢測技術領域，涉及一種移動平臺定位方法，可用于室內運動平臺的定位。

背景技術

隨著科學技術的發展，對定位系統的要求也日益增高，定位范圍從室外延伸到室內，而且對室內的定位精度要求更高，目前室外定位技術已經比較成熟，由于室內環境的特殊性、復雜性，精確性，對于室外定位技術往往又不能直接應用于室內定位，因此針對室內環境設計定位系統很有必要。

目前的室內定位技術主要有藍牙、紅外線、ZigBee、UWB等。

藍牙技術的主要優點是功耗低，而且易于實現，但是藍牙技術的成本比較高，而且穩定性不高，易受特殊環境的影響。

紅外線定位技術的定位原理是，紅外線標識發射調制的紅外線，通過光學傳感器接收進行定位，其缺點是紅外線受光線的干擾較大，這就導致其在精度上有局限性，而且發射紅外線的功耗較大。

ZigBee是一種低速率、短距離的無線網絡技術，工作效率非常高，缺點是ZigBee信號傳輸受多徑效應影響較大且對移動物體的定位精度低。

UWB技術是現階段應用較好的室內定位技術，具有功耗低，抗干擾能力強，但是精度一般只能達到幾十厘米，精度偏低。

發明內容

本發明的目的在于針對上述所現有技術的不足，提出一種基于超聲波的移動平臺定位裝置及方法，以降低功耗，提高穩定性和定位精度。

本發明的基本思想是：通過超聲波接收器對超聲波發射器發射的超聲波信號進行檢測，根據檢測結果通過定位算法確定出超聲波發射器的實時位置。其實現方案如下：

1.基于超聲波的移動平臺定位裝置，其特征在于，包括：

一個超聲波發射器，用于發出超聲波信號；

三個結構相同的超聲波接收器，用于接收超聲波信號；

一個定位解算處理器，用于產生基準信號和計算超聲波發射器的位置；

所述超聲波發射器和三個超聲波接收器位于同一個空間直角坐標系OXYZ上，且三個超聲波接收器固定在同一平面上，超聲波發射器固定在移動平臺上，隨移動平臺移動；

所述定位解算處理器分別與三個超聲波接收器通過電連接；

2.利用上述裝置進行超聲波的定位方法，包括如下步驟：

(1)初始化

(1a)超聲波發射器以等間隔方式發射一組頻率為40kHz超聲波信號；

(1b)定位解算處理器同時向三個超聲波接收器發送與超聲波信號等時間間隔的定位基準信號；

(2)計算測量距離

(2a)超聲波接收器每收到定位基準信號后開始進行超聲波信號檢測；

(2b)超聲波接收器同時采用硬件電路濾波和濾波算法對接收到的信號進行濾波，得到濾波后的超聲波信號x(k)；