[发明专利]一种移动体的姿态定位系统

权利要求书

1. 一种移动体的姿态定位系统，其特征在于该系统包括：微处理器，无线系统部分，发射信号处理电路，接收信号处理电路，超声波接收器和超声波发射器；该定位系统为对称方式，即装载于移动体的一套系统可以根据需要主动发出定位信号与周围的载于另一移动体的定位系统之间进行定位，同时也可以被动的检测周围定位系统发来的定位信号进行定位；现将主动定位方定义为A方, 被动定位方定义为P方， A方与P方之间的距离定义为AP；系统各部分的工作内容如下：

微处理器，接受上位系统的测位命令；加载发送者A的地址及测位ID码信息，负责控制同步信号和超声波信号的发送；根据接收信号处理电路送来的信号，比较由超声波送来的测位ID码和无线信号送来的测位ID码，并计算AP距离；之后，由无线系统部分与P方交换测位结果，并确定姿态；然后，将结果返送上位系统；所述上位系统是级别较高的软件系统，或者是人或其他外部设备；

无线系统部分，负责A方与P方的时间同步；负责同步信号的发送，同步信号包括发送者地址，测位ID码；通过无线通信交换超声波测距结果，用以确定姿态；负责接收无线测位信号，读取测位ID码等信息；负责超声波测距范围外的远距离测距；

发射信号处理电路，接收微处理器发来的指令，并进行调制，增幅，将结果传送给超声波发射器；

接收信号处理电路，将超声波接收器接收的信号进行解调，滤波，增幅，并读取测位ID码信息；将结果传送给微处理器；

超声波接收器和超声波发射器，采用1个超声波发射器，2超声波接收器，即1发2收的方式。

2. 根据权利要求1所述的移动体的姿态定位系统，其特征在于所述微处理器中，A方测位流程如下：

步骤1：等待测位命令；

步骤2：微处理器接到上位系统的测位命令之后，首先产生一个测位ID码；

步骤3：作成一个定位同步信号，并控制无线系统部分以广播方式发送该信号；

步骤4：同时控制超声波电路，将测位ID码载于超声波发送出去。

3. 根据权利要求2所述的移动体的姿态定位系统，其特征在于所述微处理器中，接受信号的处理流程为：当微处理器接到由无线系统部分传来的信号时，微处理器将接受时刻t₁开始计时，直到接收到超声波信号t₂或者超过最大计时阈值；在前者的情况下，首先将同步测位ID码与超声波同步测位ID码进行比较，如果一致，计算时间间隔△t=t₂-t₁, 然后计算送信者与接受者之间的距离；具体步骤如下： 

步骤1：等待无线电部分测位信号；

步骤2：当微处理器接到由无线系统部分传来的信号时，将信号中的测位ID存储；

步骤3：启动计时器计时；

步骤4：等待超声波测位信号的到来；如果未检测到超声波信号，并且计时器超过预定极限阈值，则意味测位失败，返回初始测位状态；

步骤5：如果接收到超声波信号，计算时间间隔△t，将超声波信号中的测位ID存储；

步骤6：将超声波信号中的测位ID与无线信号中的测位ID进行比较，如不一致，则测位失败；

步骤7：如超声波信号中的测位ID与无线信号中的测位ID一致，则计算AP距离。

4. 根据权利要求3所述的移动体的姿态定位系统，其特征在于微处理器通过确定接收信号强度并与送信信号强度进行比较计算距离,距离计算公式如下：   

L = (331.5 + 0.6T) ×△t[m]

其中，T为温度，△t为超声波的传播时间,[m]是距离单位米。

5. 根据权利要求4所述的移动体的姿态定位系统，其特征在于所述无线系统用来电波同步，采用的是微弱无线module；

其同步信号的构成如下：

（1）发送的同步信号frame包括：送信者地址， 测位ID码以及送信信号强度；

最初的测位者以广播方式发送此信息；无线系统部同时负责接收同步信号，在接收到同步信号的情况下，微处理器将测位ID码读取并保存；

（2）接收到的送信者地址被保存，用于进一步信息交换。