[发明专利]空间相对位移变化监测系统及方法

摘要

本发明揭示了一种空间相对位移变化监测系统及方法，监测系统包括设置于第一装置的第一时间同步机构、第一超声波机构，设置于第二装置的第二时间同步机构、至少三个中心不共线的第二超声波机构，距离计算模块，实时位置确定模块；距离计算模块用以计算各个第二超声波机构与第一超声波机构之间的距离，通过各个计时器获取的时间T乘以超声波在空气中的传播速度V，得到超声波接收器和超声波发生器之间的距离S；实时位置确定模块包括第一位置确定单元；第一位置确定单元用以根据各第二超声波机构与第一超声波机构之间的距离、三个第二超声波机构的位置，确定第一装置与第二装置之间的位置关系。本发明可精确获取空间内两物体的相对运动和位移变化。

主权项

1.一种空间相对位移变化监测系统，其特征在于，所述监测系统包括：设置于第一装置的第一电脉冲机构、第一超声波机构，设置于第二装置的第二电脉冲机构、至少三个中心不共线的第二超声波机构，时序控制模块，距离计算模块，实时位置确定模块，转动角度获取模块；其中，第一装置或/和第二装置为移动装置；时序控制模块用来控制电脉冲信号和超声波信号的时序关系；所述第一电脉冲机构为电脉冲发生器，第二电脉冲机构为电脉冲接收器；所述第一超声波机构为超声波发生器，第二超声波机构为超声波接收器；所述超声波接收器连接计时器；时序控制模块控制超声波发生器和电脉冲发生器，在超声波发生器发送超声波脉冲时，或发送前设定短时间内，电脉冲发生器发送同步用电脉冲，以同步各个超声波接收器的计时器；电脉冲接收器在收到电脉冲后，在时序控制模块控制下，清零计时器，同时启动计时，在接收到超声波脉冲后停止计时器，通过获得计时器的计时值、即时间T；计时器的计数值达到设定的特定阈值数值后将不再计数，此设定的特定阈值用以表示超声波接收器由于设定原因没有成功检测到超声波脉冲，计时器的计时值为无效值，该超声波接收器在此次检测工作为无效，无法参与距离计算；所述距离计算模块用以计算各个第二超声波机构与第一超声波机构之间的距离，通过各个计时器获取的时间T乘以超声波在空气中的传播速度V，得到超声波接收器和超声波发生器之间的距离S，距离S＝速度V*时间T；所述实时位置确定模块包括第一位置确定单元、第二位置确定单元；所述第一位置确定单元用以根据各第二超声波机构与第一超声波机构之间的距离、三个第二超声波机构的位置，确定第一装置与第二装置之间的初步位置关系；所述第二位置确定单元包括第三超声波机构、第三电脉冲机构、计时器，第三超声波机构的中心与上述至少三个第二超声波机构中心不共面；第三超声波机构与第一超声波机构配合，通过距离计算模块获取第三超声波机构与第一超声波机构之间的距离；从而进一步确认第一装置在三个第二超声波机构所呈平面的哪一侧，具体确定第一装置与第二装置之间的位置关系；所述第二装置还设有至少一个辅助超声波机构；所述辅助超声波机构为超声波接收器；在存在无法参与距离计算的第二超声波机构时，将辅助超声波机构代替对应无法参与距离计算的第二超声波机构参与距离计算；利用部分第二超声波机构及辅助超声波机构确定第一装置与第二装置之间的位置关系，参与距离计算的第二超声波机构与辅助超声波机构的数量大于等于3；或者仅利用至少三个辅助超声波机构确定第一装置与第二装置之间的位置关系；所述转动角度获取模块设置于移动装置，用以通过运动传感器通过融合算法获得移动装置的角度旋转信息；运动传感器包括加速度计、陀螺仪、磁场计中的一种或多种。