[发明专利]基于TDOA的超声波测距系统

说明书

技术领域

本发明涉及超声波测距领域，具体涉及一种基于TDOA的超声波测距系统。

背景技术

超声波测距广泛用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量。由于超声波测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等的影响，在较恶劣的环境(如含粉尘)下具有一定的适应能力，因此，用途极为广泛。目前市场上普遍使用的超声波测距仪采用的超声波测距方案为：已知发射功率，在接收节点测量接收功率，计算传播损耗得到测量距离。然而，该种超声波测距仪的抗干扰能力差，虽然在实验环境中特性表现良好，但是在现实环境中，温度障碍物和传播模式等条件往往都是变化的，使得超声波信号受到的干扰影响较大，影响测量的准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于TDOA的超声波测距系统，以解决现有超声波测距仪抗干扰能力差、测量准确性低的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供一种基于TDOA的超声波测距系统，包括：超声波传感器、射频传感器、第一发射模块、第二发射模块、接收模块、显示模块和语音输出模块，其中，

超声波传感器用以检测障碍物信息，并将检测到的信息发送至第一发射模块；

射频传感器用以检测障碍物信息，并将检测到的信息发送至第二发射模块；

第一发射模块分别与超声波传感器和接收模块连接，用以将接收到的信息转化为数字信号并发送至接收模块；

第二发射模块分别与射频传感器和接收模块连接，用以将接收到的信息转化为数字信号并发送至接收模块；

接收模块分别与第一发射模块和第二发射模块连接，用以对接收到的数字信号进行比较，得到第一发射模块和第二发射模块发射出的信号的到达时间差，并计算出障碍物距离；其进一步包括：接收单元、处理单元和输出单元，其中：

接收单元分别与第一发射模块和第二发射模块连接，用以接收第一发射模块和第二发射模块发出的数字信号并发送至处理单元；

处理单元与接收单元连接，用以对接收到的数字信号进行处理，计算超声波信号和射频信号的到达时间差，得到障碍物距离，并根据计算结果发送提示信息至输出单元；

输出单元用以接收提示信息，并将提示信息发送至显示模块和语音输出模块；

显示模块与输出单元连接，用以接收提示信息，根据提示信息给出视觉提醒并显示障碍物距离；

语音输出模块与输出单元连接，用以接收提示信息，并根据提示信息输出语音提示障碍物距离。

依照本发明较佳实施例所述的基于TDOA的超声波测距系统，该第一发射模块包括一Kalman滤波器，用以去除超声波信号中的随机噪声，得到较好的估计值。

依照本发明较佳实施例所述的基于TDOA的超声波测距系统，该显示模块包括一LED发光二极管，用以显示探测范围内是否有障碍物，若在探测范围内有障碍物，LED发光二极管以一定频率闪烁，且闪烁的频率以距离确定，距离越近频率越高。

依照本发明较佳实施例所述的基于TDOA的超声波测距系统，该显示模块包括8位数码管，用以显示障碍物距离。

依照本发明较佳实施例所述的基于TDOA的超声波测距系统，该8为数码管中第二位为小数点位。

依照本发明较佳实施例所述的基于TDOA的超声波测距系统，该语音输出模块提示的探测范围为0~1.6m，若超过提示探测范围则提示距离过大。

依照本发明较佳实施例所述的基于TDOA的超声波测距系统，该接收模块采用SPCE061A单片机。

依照本发明较佳实施例所述的基于TDOA的超声波测距系统，该超声波传感器采用SRF08超声波测距芯片。

TDOA（time difference ofarrival）测距是通过计算两种不同无线信号到达未知接收终端的时间差，再根据两种信号传播的速度来计算得到未知接收终端与发射终端的距离。它是无线传感器网络节点测距方法中的一种，因其测距精度高，在无线传感器网络定位方案中得到了较多的应用。本发明利用超声波传感器和射频传感器结合TDOA测距原理，检测前方障碍物的距离，抗干扰能力强，测量准确，精度达到1cm，并且能进行语音播报以及数码管显示。另外，本发明采用kalman滤波的方法去除超声波信号中的随机噪声，得到较好的估计值，减少盲区的产生。因此，与现有技术相比，本发明具有抗干扰能力强、无测量盲区、测量精度高的优点。

附图说明

图1为本发明产生波测距系统的结构原理图。

具体实施方式

以下结合附图，具体说明本发明。