[实用新型]一种无线、超声波复合定位系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及定位导航技术领域，特别是一种无线、超声波复合定位系统。

背景技术

室内是人类活动最密集，与人类生活生产最相关的场合。室内定位可视为定位技术与人联系最紧密的一个组成部分，其存在的重要潜在应用，近年来吸引了大量的研究和关注。室内由于有大量墙体、屏风等障碍存在，多径效应严重，场强分布不均甚至有盲区存在。人员的频繁移动、电子设备和门窗的开关等也给信号传输带来大量随机，不可测的干扰和波动。因此针对复杂室内环境的定位技术一直是研究的难点，也是学术界一直关注的热点问题。

室内定位技术大多采用短距无线定位技术，包含WLAN、RFID、蓝牙、UWB等。但总体而言它们都存在精度差的问题而不能用于机器人定位。当前采用这些技术的定位系统，最高标称能达到10cm，该精度基本上也是使用无线定位技术所能达到的极限精度。

现有的超声波定位技术主要存在以下缺陷：（1）超声波传输过程衰减明显；（2）超声波受多径效应和非视距传播影响。这些缺点导致现在的这些技术基本只能用于无人且环境较空的场所。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种定位精度高，成本低的无线、超声波复合定位系统。

本实用新型的技术方案是：

一种无线、超声波复合定位系统，包括若干个固定位置的信标模块、至少一个移动定位模块和电子定位平台；

所述信标模块包括：

第一无线收发模块，用于以无线的方式与移动定位模块和/或电子定位平台联络，收发指令和同步信号；

超声波发射模块，用于发出已编址的超声波信号；

第一智能处理模块，用于处理接收的指令和储存超声波编码，处理同步时序安排；

所述移动定位模块安装于移动体上，包括：

第二无线收发模块，用于负责与信标模块和电子定位平台联络，收发无线同步信号，以及接收对待接收的超声波信号做出的时序安排；

超声波接收阵列，用于接收来自不同角度的超声波信号；

第二智能处理模块，包括阵列处理模块和中央处理器；

所述阵列处理模块用于将接收的超声波信号放大，根据其信号的强弱自动进行增益控制，使输出的超声波模拟信号强度保持相对稳定，并将接收到的模拟信号转换成数字信号；

所述中央处理器用于处理接收到的指令、模块各部分的逻辑关系、做出同步时序安排、识别编码、储存和分析接收到的超声波数据信息，并将超声波数据会同电子定位平台发送来的电子地图一起放入计算单元中进行计算处理，得到位置坐标数据；

所述电子定位平台用于构建电子地图，并向移动定位模块发送电子地图，以无线方式传给移动定位模块进行移动体的调度；还用于协调信标模块和移动定位模块的同步，接收从各个移动定位模块上传的位置坐标数据。

进一步，所述阵列处理模块包括前置放大模块和A/D转换模块；

所述前置放大模块用于将接收的超声波信号放大，根据其信号的强弱自动进行增益控制，使输出的超声波模拟信号强度保持相对稳定；

所述A/D转换模块用于将检测时间段内的超声波模拟信号连续转换成数字信号并存储；通过中央处理器扫描采集到的超声波信号幅度，处理该组超声波数据；根据接收到的超

声波脉冲群的平均幅值，来计算用于判断的阈值；达到判断阈值的点则认为当前测试的超声波信号到达起始点，否则认为是噪声信号。

进一步，所述移动体为机器人或智能车。

进一步，所述电子定位平台包括：

搭载电子地图的计算机，用于向移动定位模块发送电子地图；

第三无线收发模块，用于传送电子地图，并发送定位同步信号，协调信标模块和移动定位模块的时序，接收各个移动定位模块上传的位置坐标数据；

显示器，用于显示电子地图。

进一步，所述第一无线收发模块和第二无线收发模块为WIFI模块、蓝牙通信模块或ZigBee通讯模块。

进一步，所述超声波收发阵列为具有至少四个超声波感应元的集成阵列，或由至少四个独立的超声波传感器分散而成的阵列；所述前置放大模块和A/D转换模块的通道数量与超声波感应元的数量相对应。

本实用新型与现有技术相比具有如下特点：

（1）将接收到的超声波信号根据其信号的强弱进行自动增益控制，输出稳定的动态范围，并转换成数字信号，计算出判断阈值，根据判断阈值判断当前信号为超声波信号还是噪声信号，从而实现超声波检测，解决了超声波信号在传输过程中的衰减问题；