一种基于声波的自动定位装置及定位方法制造方法及图纸

一种基于声波的自动定位装置，设置有待测端、数据端以及三个固定端，三个固定端位于同一水平面，待测端设置于三个固定端所在水平面的下方，待测端和数据端均与固定端信号连接。待测端，用于向固定端发送声波信号。固定端，用于接收待测端发送的声波信号并向数据端发送角度测量信号。数据端，用于接收固定端发送的角度测量信号并计算待测端的位置坐标。待测端设置有声波安装盘，声波发射盘的上半圆均匀安装6个声波发射头。固定端设置有用于沿水平面转动接收声波信号的第一传感器和用于沿垂直面转动接收声波信号的第二传感器。本发明专利技术的基于声波的自动定位装置，能够实现局部范围特殊环境中的精确定位，且定位过程稳定。且定位过程稳定。且定位过程稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种基于声波的自动定位装置及定位方法


[0001]本专利技术涉及水下定位
，特别是涉及一种基于声波的自动定位装置及定位方法。

技术介绍

[0002]地球上海洋面积是地球表面积的71％左右，海洋在我们在生产和生活有着十分重要的作用。水下机器人在开发海洋资源、保护海洋和谋求海洋新的发展等方面发挥着重要作用，水下机器人可以代替人工进行水下作业和水下监控等工作。
[0003]水下机器人工作时需要进行定位，现有的对水下机器人进行定位的方法是通过GPS或北斗等定位系统进行定位，能够进行实时定位。但是GPS或北斗等定位系统是利用电磁波进行定位和导航的，由于电磁波在水中呈指数规律衰减，使得水下机器人接收的信号不稳定，GPS或北斗等定位系统在局部范围的特殊环境内难以实现对水下机器人的精确定位。
[0004]因此，针对现有技术不足，提供一种基于声波的自动定位装置及定位方法以克服现有技术不足甚为必要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于避免现有技术的不足之处而提供一种基于声波的自动定位装置，定位稳定，且可以在局部范围的特殊环境中实现精准定位。
[0006]本专利技术的上述目的通过以下技术措施实现。
[0007]提供一种基于声波的自动定位装置，设置有待测端、数据端以及三个固定端，三个固定端位于同一水平面，所述待测端设置于三个固定端所在水平面的下方，所述待测端和数据端均与固定端信号连接；
[0008]所述待测端，用于向固定端发送声波信号；
[0009]所述固定端，用于接收待测端发送的声波信号并向数据端发送角度测量信号；
[0010]所述数据端，用于接收固定端发送的角度测量信号并计算待测端的位置坐标。
[0011]优选的，所述待测端设置有声波安装盘，所述声波发射盘的上半圆均匀安装6个声波发射头。
[0012]优选的，所述固定端设置有用于沿水平面转动接收声波信号的第一传感器和用于沿垂直面转动接收声波信号的第二传感器。
[0013]优选的，所述第一传感器设置有声波套、接收头和罗盘仪，所述声波套设置有安装槽，接收头和罗盘仪均固定装配于安装槽的底部。
[0014]优选的，所述第二传感器设置有声波套、接收头和角度仪，所述声波套设置有接收槽，接收头和角度仪均固定装配于接收槽的底部。
[0015]优选的，所述固定端还设置有定位立柱、浮台、支架和智能模块，所述浮台和支架均套接于定位立柱，所述支架与浮台固定连接，智能模块固定装配于所述浮台，接收头、罗
盘仪和角度仪均与智能模块信号连接。
[0016]优选的，所述支架设置有套柱、第一安装臂和第二安装臂，所述套住套接于所述定位立柱，所述浮台与套柱固定连接，所述第一传感器与第一安装臂固定连接，所述第二传感器与第二安装臂固定连接；
[0017]所述第一安装臂和第二安装臂的尾端均设置有集电环和电机，所述集电环与安装臂固定连接，电机与集电环固定连接。
[0018]第一传感器与第一安装臂的电机固定连接，第二传感器与第二安装臂的电机固定连接。
[0019]优选的，所述待测端还设置有固定架，所述固定架设置有用于连接杆和与待测物体连接的固定盘，所述固定盘和声波安装盘固定装配于连接杆的两端。
[0020]本专利技术的基于声波的自动定位装置，设置有待测端、数据端以及三个固定端，三个固定端位于同一水平面，待测端设置于三个固定端所在水平面的下方，待测端和数据端均与固定端信号连接；待测端，用于向固定端发送声波信号；固定端，用于接收待测端发送的声波信号并向数据端发送角度测量信号；数据端，用于接收固定端发送的角度测量信号并计算待测端的位置坐标。固定端通过接收待测端的声波信号，确定出待测端在基于三个固定端和待测端建立的空间坐标系中的角度关系，数据端能够根据角度关系以及三个固定端之间的距离计算出待测端在所建立的空间坐标系中的位置坐标，实现对待测端的定位。本专利技术的基于声波的自动定位装置可以在局部范围特殊环境精确定位，且定位过程中不需要依赖GPS或北斗等定位系统，定位稳定。
[0021]本专利技术的另一目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种基于声波的自动定位方法，可以在局部范围的特殊环境中实现精准定位，且定位过程稳定。
[0022]本专利技术的上述目的通过以下技术措施实现。
[0023]提供一种基于声波的自动定位方法，采用上述基于声波的自动定位装置进行。
[0024]优选的，包括以下步骤：
[0025]S1：建立空间坐标系；
[0026]具体是，定义第一个固定端所在点为A点，第二个固定端所在点为B点，安放在A点的正东方向，第三个固定端所在点为C点，安放在A点的正北方向，待测端所在点为O点，以A点、B点和C点所构成的水平面为坐标系的XY平面。则A点为坐标原点，B点为X轴上一点，C点为Y轴上一点，O点为定位坐标点建立空间坐标系；
[0027]S2：测量A点和B点之间的距离记为L，测量A点和C点之间的距离记为L
’
；
[0028]S3：记O点在XY平面上的投影点为O
XY
点，O点在XZ平面上的投影点为O
XZ
点，O
XY
点在X轴上的投影点为O
X
点，O
XY
点在Y轴上的投影点为O
Y
点，O
XY
A与X轴的夹角∠1，O
XY
B与X轴的夹角∠2，O
XZ
A与X轴的夹角∠3，O
XY
C与Y轴的夹角∠4；
[0029]S4：定义位于A点的固定端的罗盘仪的读数为∠1
’
，位于B点的固定端的罗盘仪的读数为∠2
’
，位于A点的固定端的角度仪的读数为∠3
’
，位于C点的固定端的罗盘仪的读数为∠4
’
；
[0030]测量获得∠1
’
、∠2
’
、∠3
’
和∠4
’
，具体包括如下步骤：
[0031]S41：在A点的固定端控制电机带动第一传感器转动，当第一传感器装配的接收头接收到声波信号，智能模块将罗盘仪的读数附值给∠1
’
，控制电机带动第二传感器转动，当
第二传感器装配的接收头接收到声波信号，智能模块将角度仪的读数附值给∠3
’
；
[0032]S42：在B点的固定端控制电机带动第一传感器转动，当第一传感器装配的接收头接收到声波信号，智能模块将罗盘仪的读数附值给∠2
’
；
[0033]S43：在C点的固定端控制电机带动第一传感器转动，当第一传感器装配的接收头接收到声波信号，智能模块将罗盘仪的读数附值给∠4
’
；
[0034]S5：智能模块将∠1
’
、∠2
’
、∠3
’
和∠4
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于声波的自动定位装置，其特征在于：设置有待测端、数据端以及三个固定端，三个固定端位于同一水平面，所述待测端设置于三个固定端所在水平面的下方，所述待测端和数据端均与固定端信号连接；所述待测端，用于向固定端发送声波信号；所述固定端，用于接收待测端发送的声波信号并向数据端发送角度测量信号；所述数据端，用于接收固定端发送的角度测量信号并计算待测端的位置坐标。2.根据权利要求1所述的基于声波的自动定位装置，其特征在于：所述待测端设置有声波安装盘，所述声波发射盘的上半圆均匀安装6个声波发射头。3.根据权利要求2所述的基于声波的自动定位装置，其特征在于：所述固定端设置有用于沿水平面转动接收声波信号的第一传感器和用于沿垂直面转动接收声波信号的第二传感器。4.根据权利要求3所述的基于声波的自动定位装置，其特征在于：所述第一传感器设置有声波套、接收头和罗盘仪，所述声波套设置有安装槽，接收头和罗盘仪均固定装配于安装槽的底部。5.根据权利要求3所述的基于声波的自动定位装置，其特征在于：所述第二传感器设置有声波套、接收头和角度仪，所述声波套设置有接收槽，接收头和角度仪均固定装配于接收槽的底部。6.根据权利要求1至5任意一项所述的基于声波的自动定位装置，其特征在于：所述固定端还设置有定位立柱、浮台、支架和智能模块，所述浮台和支架均套接于定位立柱，所述支架与浮台固定连接，智能模块固定装配于所述浮台，接收头、罗盘仪和角度仪均与智能模块信号连接。7.根据权利要求6所述的基于声波的自动定位装置，其特征在于：所述支架设置有套柱、第一安装臂和第二安装臂，所述套住套接于所述定位立柱，所述浮台与套柱固定连接，所述第一传感器与第一安装臂固定连接，所述第二传感器与第二安装臂固定连接；所述第一安装臂和第二安装臂的尾端均设置有集电环和电机，所述集电环与安装臂固定连接，电机与集电环固定连接；第一传感器与第一安装臂的电机固定连接，第二传感器与第二安装臂的电机固定连接。8.根据权利要求7所述的基于声波的自动定位装置，其特征在于：所述待测端还设置有固定架，所述固定架设置有用于连接杆和与待测物体连接的固定盘，所述固定盘和声波安装盘固定装配于连接杆的两端。9.一基于声波的自动定位方法，其特征在于：采用如权利要求1
‑
8任意一项所述的基于声波的自动定位装置进行。10.根据权利要求1所述的基于声波的自动定位方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：建立空间坐标系；具体是，定义第一个固定端所在点为A点，第二个固定端所在点为B点，安放在A点的正东方向，第三个固定端所在点为C点，安放在A点的正北方向，待测端所在点为O点，以A点、B点和C点所构成的水平面为坐标系的XY平面，则A点为坐标原点，B点为X轴上一点，C点为Y轴上一点，O点为定位坐标点建立空间坐标系；
S2：测量A点和B点之间的距离记为L，测量A点和C点之间的距离记为L
’
；S3：记O点在XY平面上的投影点为O
XY
点，O点在XZ平面上的投影点为O
XZ
点，O
XY
点在X轴上的投影点为O
X
点，O
XY
点在Y轴上的投影点为O
Y
点，O
XY
A与X轴的夹角∠1，O
XY
B与X轴的夹角∠2，O
XZ
A与X轴的夹角∠3，O
XY
C与Y轴的夹角∠4；S4：定义位于A点的固定端的罗盘仪的读数为∠1
’
，位于B点的固定端的罗盘仪的读数为∠2
’
，位于A点的固定端的角度仪的读数为∠3
’
，位于C点的固定端的罗盘仪的读数为∠4
’
；测量获得∠1
’
、∠2
’
、∠3
’
和∠4
’
，具体包括如下步骤：S41：在A点的固定端控制电机带动第一传感器转动，当第一传感器装配的接收头接收到声波信号，智能模块将罗盘仪的读数附值给∠1
’
，控制电机带动第二传感器转动，当第二传感器装配的接收头接收到声波信号，智能模块将角度仪的读数附值给∠3
’
；S42：在B点的固定端控制电机带动第一传感器转动，当第一传感器装配的接收头接收到声波信号，智能模块将罗盘仪的读数附值给∠2
’
；S43：在C点的固定端控制电机带动第一传感器转动，当第一传感器装配的接收头接收到声波信号，智能模块将罗盘仪的读数附值给∠4
’
；S5：智能模块将∠1
’
、∠2
’
、∠3
’
和∠4
’
发送至数据端；S6：数据端根据位于A、B和C点的固定端智能模块分别发来的∠1
’
、∠2
’
、∠3
’
和∠4
’
的角度数据计算出O点所在坐标(X，Y，Z...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖学辉，王慧，杨东红，陈春雷，师文庆，杨文虎，杨子棵，彭彬烘，李浩然，杨蔚，
申请(专利权)人：廉江市台兴海洋生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：