一种基于超声波传感器的运动物体识别方法技术

本发明专利技术提出的一种基于超声波传感器的运动物体识别方法，属于识别技术领域。本方法将包括超声波发射器和超声波接收器的位置识别装置安装到测量主体之上，并使超声波发射端与接收端朝向待测方向；测量时，测量主体与待识别物体相对运动，超声波发射器发出超声波，超声波接收器接收待识别物体返回的超声波；测量主体根据获取的发射超声波的信息和接收的超声波信息，通过测量发射器发射超声波与各接收器接收超声波之间的时间差,并根据超声波的传播速度得到待识别物体与各个超声波接收器的距离；再根据各超声波接收器的相对位置，计算得到待识别物体所在范围区域。本发明专利技术不需在待识别物体之上安装任何设备，便可对其运动状态进行识别。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于识别
,特别涉及一种基于超声波传感器的运动物体识别的方法。
技术介绍
随着传感器技术的不断进步，用于识别物体空间位置及运动的传感器种类越来越多。传感器通过增强对环境中物体的识别，可以增强机器人对环境的感知能力，有利于机器人躲避障碍物及可能存在的危险物体。除应用于机器人之外，传感器也可以用于人体姿态识别。现有识别技术通常包括红外传感器、光学传感器等。光学传感器的精度较高，但无法应用于透明介质的识别，如玻璃，镜面等。且现有光学传感器基于激光技术，由于受到太阳光的影响，在室外环境使用效果不佳。PCT/CN2013/080457号专利提出了一种姿态识别的方法及装置，该专利技术装置由超声波发射器和超声波接收器组成。超声波发射器固定在被识别物体上，且发射器的数量至少为一个；超声波接收器的数量至少为三个。通过获取声波从发射器到接收器的间隔时间，计算得到发射器到接收器的距离，进而根据此距离对被识别物体进行识别。该专利技术的不足之处在于需要将发射器固定在被识别物体之上，因而只能应用于人体等自愿携带发射器的物体之上，对于空中未知障碍物等无法安装发射器的物体无法得到其位置及运动信息。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处，提出了一种基于超声波传感器的运动物体识别方法。本专利技术不需要在待识别物体之上安装任何设备，便可对其运动状态进行识别，方法简便易行，应用前景广阔。本专利技术提出的一种基于超声波传感器的运动物体识别方法，具体包括以下步骤：(1)设备安装；将位置识别装置安装到测量主体之上，所述位置识别装置包括一个超声波发射器和至少两个超声波接收器，并使其超声波发射端与接收端朝向待测方向；(2)测量开始；测量主体与待识别物体开始相对运动，超声波发射器发出超声波，超声波接收器接收待识别物体返回的超声波；(3)接收信息；测量主体连续固定间隔时间获取超声波发射器发射超声波的信息，并获取超声波接收器接收所述超声波的信息；(4)分析和识别；测量主体根据获取到的超声波发射器发射超声波的信息和获取到的超声波接收器接收的超声波信息，通过测量所述发射器发射超声波与各接收器接收超声波之间的时间差，并根据超声波在空气中的传播速度计算得到待识别物体与各个超声波接收器的距离；根据位置识别装置各超声波接收器的相对位置即几何关系，以及所测得的待识别物体与各个超声波接收器的距离，计算得到待识别物体所在的范围区域。本专利技术的特点和有益效果是：本专利技术方法可以确定超声波覆盖范围内的待识别物体所处空间位置，并通过计算不同时间点待识别物体的空间位置计算出其运动速度。对于机器人来说，本专利技术方法可以帮助机器人获取周围移动物体的速度和位置信息，增加机器人对周围世界的感知能力，使机器人可以躲避可能出现的危险。附图说明图1为本专利技术的基于超声波传感器的运动物体识别方法的流程框图图2为本专利技术实施例中单个超声波发射器和三个超声波接收器组成的装置结构示意图。图3为本专利技术实施例中单个超声波发射器和三个超声波接收器所组成的装置应用于机器人检测障碍物的示意图。图4为本专利技术实施例中单个超声波发射器和两个超声波接收器组成的装置结构示意图。图5为单个超声波发射器，两个超声波接收器所组成的装置应用于机器人检测障碍物的示意图。具体实施方式本专利技术提出的一种基于超声波传感器的运动物体识别方法，下面结合附图和具体实施例进一步详细说明如下。本专利技术提出的一种基于超声波传感器的运动物体识别方法，流程框图如图1所示，该方法具体步骤如下：(1)设备安装；将位置识别装置安装到测量主体之上，所述位置识别装置包括一个超声波发射器和至少两个超声波接收器，并使其超声波发射端与接收端朝向待测方向；(2)测量开始；测量主体与待识别物体开始相对运动，超声波发射器发出超声波，超声波接收器接收待识别物体返回的超声波；(3)接收信息；测量主体连续固定间隔时间获取超声波发射器发射超声波的信息，并获取超声波接收器接收所述超声波的信息；(4)分析和识别；测量主体根据获取到的超声波发射器发射超声波的信息和获取到的超声波接收器接收的超声波信息，通过测量所述发射器发射超声波与各接收器接收超声波之间的时间差，并根据超声波在空气中的传播速度计算得到待识别物体与各个超声波接收器的距离；根据位置识别装置各超声波接收器的相对位置即几何关系，以及所测得的待识别物体与各个超声波接收器的距离，计算得到待识别物体所在的范围区域；(5)测量主体继续前进，在固定时间间隔的下一采样时刻，测量主体重复步骤(2)至步骤(4)，计算得到待识别物体新的范围区域；(6)根据步骤(4)和(5)的计算结果，进而计算得到待识别物体的运动方向以及移动速度。本专利技术方法的工作原理：位置识别装置中超声波的发射波形呈喇叭形向外扩散，相较于激光传感器具有较宽的覆盖范围，当超声波接收器接收到反射回的超声波时，说明该覆盖范围内存在可以反射超声波的物体。当两个超声波接收器中同时接收到反射的超声波时，说明两个超声波接收器覆盖范围的交集内存在反射超声波的物体。通过连续固定间隔时间采集超声波接收器的数据，根据接收器的历史数据及不少于两个的接受器数据，可以判断出物体的运动方向及计算出物体的运动速度。上面所述的超声波发射器与超声波接收器均为常规设备。本专利技术提出的一种基于超声波传感器的运动物体识别的方法，下面结合两个具体实施例进一步说明如下。实施例1：实施例1采用的位置识别装置结构，如图2所示，包括1个超声波发射器和3个超声波接收器。图2中，101为超声波发射器，102、103、104为超声波接收器；101、102、103、104固定于一平面上。103、101、104位于同一条直线上，103与104的连线垂直于102与101的连线。101距103、104的距离相等，分别为5厘米；101与102之间的距离为5厘米。实际应用中，超声波发射器与三个超声波接收器之间的距离可以相等或不相等。101超声波发射器连接超声波发射电路，可以发出固定频率的超声波，超声波发射电路为一般的超声波发射电路即可；102、103、104超声波接收器连接超声波接收电路，超声波接收电路将接收到的超声波信号转换为电压信号。本实施例中，超声波发射电路和超声波接收电路安装在机器人上。超声波发射电路与超声波接收电路均通过安装在机器人身上的处理芯片进行控制，在处理芯片内部存有测量从发射超声波到接收超声波之时间间隔的程序。如图2所示装置应用于机器人检测障碍物时，如图3所示，具体步骤包括：(1)设备安装；将具有如图2所示结构的位置识别装置301安装到机器人302之上，将位置识别装置通过导线连接到机器人电路，并使位置识别装置的超声波发射与接收端朝向待测方向；位置识别装置由超声波发射器101和超声波接收器102,103和104构成:超声波发射器101连接安装在机器人身上的超声波发射电路，发出固定频率的超声波；超声波接收器102,103和104连接安装在机器人身上的超声波接收电路，超声波接收电路将接收到的超声波信号转换为电压信号，超声波发射电路与超声波接收电路均通过安装在机器人上的处理芯片进行控制。(2)测量开始；在某一采样时刻，机器人302与障碍物303开始相对运动，打开电路，机器人上的位置识别装置301开始工作，超声波发射器101开始以固本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于超声波传感器的运动物体识别的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：(1)设备安装；将位置识别装置安装到测量主体之上，所述位置识别装置包括一个超声波发射器和至少两个超声波接收器，并使其超声波发射端与接收端朝向待测方向；(2)测量开始；测量主体与待识别物体开始相对运动，超声波发射器发出超声波，超声波接收器接收待识别物体返回的超声波；(3)接收信息；测量主体连续固定间隔时间获取超声波发射器发射超声波的信息，并获取超声波接收器接收所述超声波的信息；(4)分析和识别；测量主体根据获取到的超声波发射器发射超声波的信息和获取到的超声波接收器接收的超声波信息，通过测量所述发射器发射超声波与各接收器接收超声波之间的时间差，并根据超声波在空气中的传播速度计算得到待识别物体与各个超声波接收器的距离；根据位置识别装置各超声波接收器的相对位置即几何关系，以及所测得的待识别物体与各个超声波接收器的距离，计算得到待识别物体所在的范围区域。

【技术特征摘要】
1.一种基于超声波传感器的运动物体识别的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：(1)设备安装；将位置识别装置安装到测量主体之上，所述位置识别装置包括一个超声波发射器和至少两个超声波接收器，并使其超声波发射端与接收端朝向待测方向；(2)测量开始；测量主体与待识别物体开始相对运动，超声波发射器发出超声波，超声波接收器接收待识别物体返回的超声波；(3)接收信息；测量主体连续固定间隔时间获取超声波发射器发射超声波的信息，并获取超声波接收器接收所述超声波的信息；(4)分析和识别；测量主体根据获取到的超声波发射器发射超声波的信息和获取到的超声波接收器接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：王滨，邵萌，郭璇，
申请(专利权)人：北京小轮科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11