一种超声波空间定位系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种超声波空间定位系统，包括被测物体和定位桩，所述被测物体为动态模式，所述定位桩有若干个，且不在同一直线上；还包括主测距器和应答器；所述主测距器安装于所述被测物体上，包括单片机模块、超声波收发模块和时序模块；所述应答器安装于所述定位桩上，包括单片机模块和超声波收发模块；还包括超声波收发一体探头，所述超声波收发一体探头分别设置于所述主测距器和应答器上，连接所述超声波收发模块；本实用新型专利技术通过更简单节约的超声波信号传输方式提高了传输效率和传输精度，同时减少了传输成本，一举多得。

An ultrasonic spatial positioning system

【技术实现步骤摘要】
一种超声波空间定位系统
本技术涉及自动充电领域，具体为一种超声波空间定位系统。
技术介绍
超声波定位技术具有成本低、结构简单易于实现的特点。主要应用在短距离、室内、精度要求高的场合。定位的原理是通过获取被测点与基准点的相对距离来确定被测点的位置。超声波定位获取相对距离有两种方法：一种是反射式测距法，即发射超声波并接收由被测物产生的回波，根据回波与发射波的时间差计算出距离；另一种是单向测距法，主测距器放置在被测物体上，在单片机指令信号的作用下向位置固定的应答器发射无线电信号，应答器在收到无线电信号的同时向主测距器发射超声波信号，主测距器通过发射无线电信号和收到超声波信号的时间差，计算得到与应答器之间的距离。然而，现有的测距方法中依靠超声波反射接收信号过程中会产生衰减，不利于信号判断的精确，且干扰较大；而单向测距法对超声波信号的衰减与反射式测距法相比更小，测距范围相对更大，但其缺点是需要设计用于超声波信号同步的无线电收发电路，电路比较复杂，成本高。
技术实现思路
由于本技术的被测物体为动态移动物体，因此使用超声波反射检波和单向测距法的精确度更难以得到保证。为解决上述问题，本技术提供如下技术方案：超声波空间定位系统，包括被测物体和定位桩，所述被测物体为动态模式，所述定位桩有若干个，且不在同一直线上；还包括主测距器和应答器；所述主测距器安装于所述被测物体上，包括单片机模块、超声波收发模块和时序模块；所述应答器安装于所述定位桩上，包括单片机模块和超声波收发模块；还包括超声波收发一体探头，所述超声波收发一体探头分别设置于所述主测距器和应答器上，连接所述超声波收发模块。较佳的，还包括继电器模块和电源模块，所述继电器模块设置于所述应答器上，连接所述应答器与所述电源模块。较佳的，还包括定位模块，所述定位模块设置于所述主测距器上，通过所述继电器模块与所述单片机模块相连接。较佳的，所述主测距器外接一个移动电源。较佳的，还包括反馈模块，所述反馈模块为若干个，分别安装于所述主测距器和应答器上。较佳的，所述反馈模块包括显示屏、警示灯和扬声器。与现有技术相比，本技术的有益效果如下：1.主测距器和应答器只接收对方超声波探头的发出的超声波，不用检自身发射的回波，因此检测范围较远，与单向测距法相比不会缩短距离，同时单次超声波的发送与接收可以缩短所需时间，避免接收回波时所产生的各种干扰和波长衰减，提升了动态定位的精确度。2.主测距器通过超声波发射和接收的时间差实现对被测物体的定位，不用单独设计无线电或红外线等其他同步电路，简化了电路设计，节约成本。3.主测距器和应答器中超声波收发电路、超声波收发一体探头可采用相同的模块化设计，方便调试与测试，有利于提升产品可靠性。4.继电器模块放大驱动电流，提供足够的功率，同时防止继电器中的感性原件失电时产生反向电压，反馈模块作用在于可实时将状态反映给使用者，突发状况下保证及时做出判断。附图说明图1为本技术主测距器模块图；图2为本技术应答器模块图；图3为本技术原理图，箭头为超声波信号传输方向；图4为本技术外接单片机原理图，箭头为超声波信号传输方向；图5为本技术空间定位坐标图；图中：1被测物体、2定位桩、3主测距器、4应答器、5单片机模块、6超声波收发模块、61超声波收发一体探头、7时序模块、8继电器模块、9电源模块、10反馈模块、101显示屏、102警示灯、103扬声器、11定位模块。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例1：如图1-5，本实施例的超声波空间定位系统，包括主测距器3和三个应答器4，用以实现精准定位。主测距器3放置在被测物体1上，应答器3布置在定位桩2所在的固定位置，由于所述应答器3需要构成平面，因此三个所述应答器4设置于不在同一直线上，二者同时接通电源。主测距器3由单片机模块5、超声波收发模块6和超声波收发一体探头61、定位模块11、时序模块7和继电器模块8组成，单片机模块5接超声波收发模块6，超声波收发模块6接超声波收发一体探头61。应答器4内部不设置定位模块11与时序模块7，其余与主测距器3结构相近。为了避免应答器4发送的超声波信号叠加，使得主测距器3无法识别收到的是哪一个应答器4发射的超声波信号，主测距器3内部设置时序模块7，同一时间只与单个应答器4进行超声波信号的收发，主测距器的单片机记录信号接收时间t1、t2、t3…tN根据时间差t1-t、t2-t和t3-t到tN-t，根据现有公式S＝v(t2-t1)/2计算两点之间的距离，第一次确定与应答器4（1）的距离S1，间隔一段时间后，再通过超声波信号确定与应答器4（2）的距离S2，直到确定与应答器4（N）的距离SN，主测距器根据S1、S2、S3…SN和应答器4（1）、应答器4（2）、应答器4（3）…应答器4（N）的位置坐标数据，可通过定位模块11中的算法计算出被测物的空间位置，主测距器3根据S1、S2、S3，超声波收发一体探头1、2、3的位置坐标A(a,0,0)、B(0,b,0)和C(0,0,c)，假设被测物体在D(x,y,z)处，根据所述定位模块11中现有距离交会公式:S12=(a-x)2+y2+z2，S22=x2+（b-y）2+z2，S22=x2+y2+z2其中代入已知坐标点公式连列可得x=S32-S12+a2/2a，y=S32-S22+b2/2b，z=S32-x2-y2计算出被测物的空间位置。此时反馈模块9中也可随时对接收到的信号波进行转换定位，显示屏101安装于被测物体1上可为使用者形成实际坐标画面，警示灯102与扬声器103可安装于应答器4所在的定位桩2上，在被测物体1进入待测范围时可启动起到提示作用。实施例2如图1-5，本实施例的超声波空间定位系统，包括主测距器3和三个或三个以上应答器4，用以实现平面间的精准定位，当设置为四个不共面应答器4时可以实现立体空间上的定位。主测距器3放置在被测物体1上，应答器3布置在定位桩2所在的固定位置，由于所述应答器3需要构成平面，因此三个所述应答器4设置于不在同一直线上，二者同时接通电源。主测距器3由单片机模块5、超声波收发模块6和超声波收发一体探头61、定位模块11、时序模块7和继电器模块8组成，单片机模块5接超声波收发模块6，超声波收发模块6接超声波收发一体探头61。由于应答器4所在定位桩2的位置固定，因此可全部使用同一外接单片机完成对各应答器4的控制。这样的架构有利于节约成本，便于进行协调控制。为了避免应答器4发送的超声波信号叠加，使得主测距器3无法识别收到的是哪一个应答器4发射的超声波信号，主测距本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声波空间定位系统，包括被测物体（1）和定位桩（2），所述被测物体（1）为动态模式，所述定位桩（2）有若干个，且不在同一直线上；其特征在于：还包括主测距器（3）和应答器（4）；所述主测距器（3）安装于所述被测物体（1）上，包括单片机模块（5）、超声波收发模块（6）和时序模块（7）；所述应答器（4）安装于所述定位桩（2）上，包括单片机模块（5）和超声波收发模块（6）；还包括超声波收发一体探头（61），所述超声波收发一体探头（61）分别设置于所述主测距器（3）和应答器（4）上，与所述超声波收发模块（6）相连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种超声波空间定位系统，包括被测物体（1）和定位桩（2），所述被测物体（1）为动态模式，所述定位桩（2）有若干个，且不在同一直线上；其特征在于：还包括主测距器（3）和应答器（4）；所述主测距器（3）安装于所述被测物体（1）上，包括单片机模块（5）、超声波收发模块（6）和时序模块（7）；所述应答器（4）安装于所述定位桩（2）上，包括单片机模块（5）和超声波收发模块（6）；还包括超声波收发一体探头（61），所述超声波收发一体探头（61）分别设置于所述主测距器（3）和应答器（4）上，与所述超声波收发模块（6）相连接。


2.根据权利要求1所述超声波空间定位系统，其特征在于：还包括继电器模块（8）和电源模块（9），所述继电器模块（8）设置于所述应答器（4）上，连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：周昌，王钰鸣，钱磊，邵丹薇，郑隽一，张育铭，李德胜，
申请(专利权)人：国创新能源汽车智慧能源装备创新中心江苏有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32