室内超声波三维定位系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种室内超声波三维定位系统，该系统包括信标端和目标节点，信标端包括原点信标和节点信标组，节点信标组包括两个节点信标，原点信标及两个节点信标布置于同一平面；原点信标用于向目标节点发送定位超声波，按预定的时间间隔向目标节点及两个节点信标发送红外光同步信号；两个节点信标用于接收原点信标发送的红外光同步信号，并向目标节点发送定位超声波；目标节点用于接收原点信标发送的定位超声波、红外光同步信号、以及两个节点信标发送的定位超声波，并获得所述目标节点的三维坐标。本实用新型专利技术具有成本低、安装使用方便、抗电磁干扰能力强、不受外界环境因素影响和时间信息直观等优点。

【技术实现步骤摘要】
室内超声波三维定位系统
本技术涉及导航定位
，尤其涉及一种室内超声波三维定位系统。
技术介绍
室内定位是指在室内环境中实现对室内人员、物体进行位置定位，目前的室内定位技术主要是采用红外线技术、ZigBee技术、无线蓝牙技术、射频识别技术、超宽带技术和光跟踪技术。然而，采用目前的定位方法对室内人员、物体进行定位不仅容易受到室内复杂环境的影响，定位稳定性差，而且总体成本高。由此，有必要提出一种受外界环境影响小，定位准确性高的解决方案。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种成本低、安装使用方便、抗电磁干扰能力强、不受外界环境因素影响和时间信息直观的室内超声波三维定位系统，旨在克服现有室内定位技术中信息误差大、时间反应慢的缺点。为实现上述目的，本技术是这样实现的，本技术提供一种室内超声波三维定位系统，包括信标端和目标节点，所述信标端包括原点信标和节点信标组，所述节点信标组包括两个节点信标，所述原点信标及所述两个节点信标布置于同一平面；所述原点信标用于向所述目标节点发送定位超声波，按预定的时间间隔向所述目标节点及两个节点信标发送红外光同步信号；所述两个节点信标用于接收所述原点信标发送的红外光同步信号，并向所述目标节点发送定位超声波；所述目标节点用于接收所述原点信标发送的定位超声波、红外光同步信号、以及所述两个节点信标发送的定位超声波，并获得所述目标节点的三维坐标。本技术的进一步的技术方案是，所述原点信标与所述两个节点信标呈等腰直角三角形布置于同一平面。本技术的进一步的技术方案是，所述原点信标包括第一控制器、第一超声波发生传感器、第一超声波发射电路以及红外光同步信号发生器，所述第一超声波发射电路及红外光同步信号发生器分别与所述第一控制器连接，所述第一超声波发射电路与所述第一超声波发生传感器连接；其中，所述第一控制器用于控制所述第一超声波发生传感器、第一超声波发射电路向所述节点信标及目标节点发送定位超声波，控制所述红外光同步信号发生器按预定的时间间隔向所述目标节点及两个节点信标发送红外光同步信号；所述节点信标组中的每一个节点信标包括第二控制器、第二超声波发生传感器、第二超声波发射电路以及第一红外光同步信号接收器，所述第二超声波发射电路及红外光同步信号接收器分别与所述第二控制器连接，所述第二超声波发射电路与所述第二超声波发生传感器连接；其中，所述第二控制器用于根据所述第一红外光同步信号接收器接收到的红外光同步信号控制所述第二超声波发生传感器、第二超声波发射电路向所述目标节点发送定位超声波；所述目标节点包括第三控制器、两个超声波接收器、对应于所述两个超声波接收器的两个超声波检测电路以及第二红外光同步信号接收器，所述两个超声波接收器间隔设置；所述两个超声波检测电路、第二红外光同步信号接收器分别与所述第三控制器连接，所述两个超声波接收器分别与所述两个超声波检测电路中对应的超声波检测电路连接。本技术的进一步的技术方案是，所述目标节点还包括与外界应用主机连接的通信模块，所述通信模块与所述第三控制器连接，所述通信模块用于将所述三维坐标发送至所述外界应用主机。本技术的有益效果是：本技术提出的室内超声波三维定位系统通过原点信标向目标节点发送定位超声波，按预定的时间间隔向目标节点及两个节点信标发送红外光同步信号，两个节点信标接收到同步信号后，向目标节点发送定位超声波，目标节点接收到原点信标及两个节点信标发送的定位超声波后，获得目标节点的三维坐标，克服了现有室内定位技术中信息误差大、时间反应慢的缺点，另外，使用超声波定位技术，具有成本低、安装使用方便、抗电磁干扰能力强、不受外界环境因素影响和时间信息直观等优点。附图说明图1是本技术提出的室内超声波三维定位系统较佳实施例的结构示意图；图2是本技术提出的室内超声波三维定位系统较佳实施例采用三边定位算法三维定位的原理示意图；图3是本技术提出的室内超声波三维定位系统较佳实施例原点信标的功能模块示意图；图4是本技术提出的室内超声波三维定位系统较佳实施例节点信标的功能模块示意图；图5是本技术提出的室内超声波三维定位系统较佳实施例目标节点的功能模块示意图。附图标号：目标节点-10；第三控制器-101；超声波接收器-102；超声波检测电路-103；第二红外光同步信号接收器-104；通信模块-105；原点信标-20；第一控制器-201；第一超声波发生传感器-202；第一超声波发射电路-203；红外光同步信号发生器-204；节点信标-30；第二控制器-301；第二超声波发生传感器-302；第二超声波发射电路-303；第一红外光同步信号接收器-304。为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。本技术的主要解决方案是：本技术通过原点信标向目标节点发送定位超声波，按预定的时间间隔向目标节点及两个节点信标发送红外光同步信号，两个节点信标接收到同步信号后，向目标节点发送定位超声波，目标节点接收到原点信标及两个节点信标发送的定位超声波后，获得目标节点的三维坐标，克服了现有室内定位技术中信息误差大、时间反应慢的缺点，另外，使用超声波定位技术，具有成本低、安装使用方便、抗电磁干扰能力强、不受外界环境因素影响和时间信息直观等优点。目前的室内定位方法对室内人员、物体进行定位不仅容易受到室内复杂环境的影响，定位稳定性差，而且总体成本高。由此，本技术提出一种受外界环境影响小，定位准确性高的室内超声波三维定位系统。具体地，请参照图1至图5，本技术较佳实施例提出一种室内超声波三维定位系统。本技术较佳实施例提出的室内超声波三维定位系统，包括信标端和目标节点10，其中，所述信标端包括原点信标20和节点信标组，所述节点信标组包括两个节点信标30，所述原点信标20及所述两个节点信标30布置于同一平面。为了便于计算所述原点信标20、两个节点信标30相互之间的距离，本实施例将所述原点信标20及两个节点信标30布置为倒立的等腰直角三角形。所述原点信标20用于向所述目标节点10发送定位超声波，按预定的时间间隔向所述目标节点10及两个节点信标30发送红外光同步信号；所述两个节点信标30用于接收所述原点信标20发送的红外光同步信号，并向所述目标节点10发送定位超声波；所述目标节点10用于接收所述原点信标发送的定位超声波、红外光同步信号、以及所述两个节点信标30发送的定位超声波，并计算出所述原点信标20以及所述两个节点信标30与所述目标节点10的距离，根据所述距离计算出所述目标节点10的三维坐标。需要说明的是，为了区分所述原点信标20和两个节点信标30，便于所述目标节点10区分并计算所述原点信标20以及所述两个节点信标30与所述目标节点10的距离，可以预先对所述原点信标20及两个节点信标30进行32Bits地址编码和8Bits控制编码。比如，所述原点信标20首先发送红外光同步信号和定位超声波信号至所述目标节点10，所述目标节点10接收到红外光同步信号后，开始计时，计算定位超声波到达所述目标节点10的时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种室内超声波三维定位系统，其特征在于，包括信标端和目标节点，所述信标端包括原点信标和节点信标组，所述节点信标组包括两个节点信标，所述原点信标及所述两个节点信标布置于同一平面；所述原点信标用于向所述目标节点发送定位超声波，按预定的时间间隔向所述目标节点及两个节点信标发送红外光同步信号；所述两个节点信标用于接收所述原点信标发送的红外光同步信号，并向所述目标节点发送定位超声波；所述目标节点用于接收所述原点信标发送的定位超声波、红外光同步信号、以及所述两个节点信标发送的定位超声波，并获得所述目标节点的三维坐标。

【技术特征摘要】
1.一种室内超声波三维定位系统，其特征在于，包括信标端和目标节点，所述信标端包括原点信标和节点信标组，所述节点信标组包括两个节点信标，所述原点信标及所述两个节点信标布置于同一平面；所述原点信标用于向所述目标节点发送定位超声波，按预定的时间间隔向所述目标节点及两个节点信标发送红外光同步信号；所述两个节点信标用于接收所述原点信标发送的红外光同步信号，并向所述目标节点发送定位超声波；所述目标节点用于接收所述原点信标发送的定位超声波、红外光同步信号、以及所述两个节点信标发送的定位超声波，并获得所述目标节点的三维坐标。2.根据权利要求1所述的室内超声波三维定位系统，其特征在于，所述原点信标与所述两个节点信标呈等腰直角三角形布置于同一平面。3.根据权利要求2所述的室内超声波三维定位系统，其特征在于，所述原点信标包括第一控制器、第一超声波发生传感器、第一超声波发射电路以及红外光同步信号发生器，所述第一超声波发射电路及红外光同步信号发生器分别与所述第一控制器连接，所述第一超声波发射电路与所述第一超声波发生传感器连接；其中，所述第一控制器用于控制所述第一超声波发生传感器、第一超声波发射电路向所述节点信标及目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐源，张东升，
申请(专利权)人：深圳爱络凯寻科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44