[发明专利]基于超声波的移动平台定位装置及方法

说明书

本发明提出了一种基于超声波的定位装置及方法，用于解决现有技术中定位精度低的技术问题，该定位装置包括一个超声波发射器、三个超声波接收器、一个定位解算处理器。超声波发射器安装在定位物体上，三个超声波接收器位于同一水平面上与定位解算处理器相连，超声波发射器以等间隔的方式发射超声波信号，定位解算处理器产生与超声波信号间隔相等的基准信号同时驱动三个超声波接收器接收超声波信号，超声波接收器按照基准信号实时检测超声波信号，并将检测到的超声波传播时间上传给定位解算处理器，用于计算测量距离，并通过距离补偿的方式完成位置的计算。本发明能将室内移动物体的定位精度提升到十厘米以内，可用于室内运动平台的定位。

技术领域

本发明属于定位检测技术领域，涉及一种移动平台定位方法，可用于室内运动平台的定位。

背景技术

随着科学技术的发展，对定位系统的要求也日益增高，定位范围从室外延伸到室内，而且对室内的定位精度要求更高，目前室外定位技术已经比较成熟，由于室内环境的特殊性、复杂性，精确性，对于室外定位技术往往又不能直接应用于室内定位，因此针对室内环境设计定位系统很有必要。

目前的室内定位技术主要有蓝牙、红外线、ZigBee、UWB等。

蓝牙技术的主要优点是功耗低，而且易于实现，但是蓝牙技术的成本比较高，而且稳定性不高，易受特殊环境的影响。

红外线定位技术的定位原理是，红外线标识发射调制的红外线，通过光学传感器接收进行定位，其缺点是红外线受光线的干扰较大，这就导致其在精度上有局限性，而且发射红外线的功耗较大。

ZigBee是一种低速率、短距离的无线网络技术，工作效率非常高，缺点是ZigBee信号传输受多径效应影响较大且对移动物体的定位精度低。

UWB技术是现阶段应用较好的室内定位技术，具有功耗低，抗干扰能力强，但是精度一般只能达到几十厘米，精度偏低。

发明内容

本发明的目的在于针对上述所现有技术的不足，提出一种基于超声波的移动平台定位装置及方法，以降低功耗，提高稳定性和定位精度。

本发明的基本思想是：通过超声波接收器对超声波发射器发射的超声波信号进行检测，根据检测结果通过定位算法确定出超声波发射器的实时位置。其实现方案如下：

1.基于超声波的移动平台定位装置，其特征在于，包括：

一个超声波发射器，用于发出超声波信号；

三个结构相同的超声波接收器，用于接收超声波信号；

一个定位解算处理器，用于产生基准信号和计算超声波发射器的位置；

所述超声波发射器和三个超声波接收器位于同一个空间直角坐标系OXYZ上，且三个超声波接收器固定在同一平面上，超声波发射器固定在移动平台上，随移动平台移动；

所述定位解算处理器分别与三个超声波接收器通过电连接；

2.利用上述装置进行超声波的定位方法，包括如下步骤：

(1)初始化

(1a)超声波发射器以等间隔方式发射一组频率为40kHz超声波信号；

(1b)定位解算处理器同时向三个超声波接收器发送与超声波信号等时间间隔的定位基准信号；

(2)计算测量距离

(2a)超声波接收器每收到定位基准信号后开始进行超声波信号检测；

(2b)超声波接收器同时采用硬件电路滤波和滤波算法对接收到的信号进行滤波，得到滤波后的超声波信号x(k)；