【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及三维定位
,尤其涉及一种。
技术介绍
近年来,户外定位技术已经十分成熟,无论是美国的GPS (全球定位系统)、俄罗斯的GL0NASS(格洛纳斯),还是欧洲的“伽利略”全球定位系统,中国的“北斗”,均已得到大量的应用。然而,对于室内定位这类小范围、高精度的定位需求,囿于成本和环境的限制,一直以来都没有得到很好的解决。总的来说,目前小范围(诸如室内)定位技术主要是三种:①无线电定位,各个频段的都有(RFID技术也可以归为此类),其原理是通过测量无线电信号的强度来确定位置,系统复杂、定位精度不高(米级);②视觉定位,这种方法主要是基于摄像机采集到的地标的图像,采用几何方法来确定位置,其缺陷主要在于对摄像头要求较高(需要标定),对计算能力要求较高(需要进行图像处理),一旦地标脱离摄像机的视野则无法定位,因而这类系统成本高、功耗大、结构复杂;③超声波定位,这种方法的原理主要是测试通过测量超声波从多个发射点到接收点的传送时间,计算多个发射点到接收点之间的距离,然后利用几何的方法求出接收点的位置,这类系统的结构简单、成本低、定位精度较高(厘米级),已经在室内机器人定位中得到应用。然而,已有超声波定位系统多为时分制系统,也就是各个超声波发射点发射的超声波的频率是一样的,为了避免互相干扰,需要在一段时间内依次轮流发射同步信号和超声波(譬如,发射点有5个,在I秒中内,各占0.2秒),相对于频分制系统,这种方法最大缺陷在于:①定位精度低,尤其是对于快速移动的物体;②实时性较低,主要是由于其依次轮流发射的工作方式,每一个发射点都要占用一个时间片; ...
【技术保护点】
一种频分制超声波定位系统,其特征在于,具有:超声波发送端,按照预定周期同时发射第一频率、第二频率、第三频率的超声波信号和同步信号;超声波接收端,接收由所述超声波发送端发送过来的同步信号和超声波信号,根据同步信号和超声波信号,确定所述超声波发送端与所述超声波接收端的相对位置,所述超声波发送端,在第一位置发射第一频率的超声波信号,在第二位置发射第二频率的超声波信号,在第三位置发射第三频率的超声波信号,所述第一频率、第二频率、第三频率为彼此不同的频率,所述第一位置、第二位置、第三位置为空间中不共线的三点。
【技术特征摘要】
1.一种频分制超声波定位系统,其特征在于, 具有:超声波发送端,按照预定周期同时发射第一频率、第二频率、第三频率的超声波信号和同步信号; 超声波接收端,接收由所述超声波发送端发送过来的同步信号和超声波信号,根据同步信号和超声波信号,确定所述超声波发送端与所述超声波接收端的相对位置, 所述超声波发送端,在第一位置发射第一频率的超声波信号,在第二位置发射第二频率的超声波信号,在第三位置发射第三频率的超声波信号, 所述第一频率、第二频率、第三频率为彼此不同的频率,所述第一位置、第二位置、第三位置为空间中不共线的三点。2.根据权利要求1所述的频分制超声波定位系统,其特征在于, 所述同步信号是光、红外线、无线电的任意一种。3.根据权利要求1所述的频分制超声波定位系统,其特征在于, 所述超声波发送端包含:发送端中央控制器、第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路、第一超声波发送器、第二超声波发送器、第三超声波发送器、同步信号发送器、发送端电源, 所述发送端中央控制器,全面控制第一超声波发送器、第二路超声波发送器、第三路超声波发送器及同步信号发送器的工作, 所述第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路,对发送端中央控制器发出的相应通道的控制信号分别进行功率放大,以驱动第一超声波发送器、第二超声波发送器、第三超声波发送器, 所述第一超声波发送器、第二超声波发送器、第三超声波发送器,分别位于第一位置、第二位置、第三位置,接收到其对应通道驱动电路的驱动信号时,发送出第一频率、第二频率、第三频率的超声波信号, 所述同步信号发送器,发送同步信号, 所述发送端电源,给整个超声波发送端供电。4.根据权利要求3所述的频分制超声波定位系统,其特征在于, 所述超声波接收端包括:第一超声波接收器、第二超声波接收器、第三超声波接收器、第一放大器、第二放大器、第三放大器、第一带通滤波器、第二带通滤波器、第三带通滤波器、第一检波器、第二检波器、第三检波器、同步信号接收器、人机交互接口、接收端中央控制器、接收端电源, 所述第一超声波接收器、第二超声波接收器、第三超声波接收器,分别对第一频率、第二频率、第三频率敏感,接收超声波发送端传送过来的超声波信号,并转换成电压信号, 所述第一放大器、第二放大器、第三放大器,分别对由第一超声波接收器、第二超声波接收器、第三超声波接收器传过来的电压信号进行放大, 所述第一带通滤波器、第二带通滤波器、第三带通滤波器,分别对由第一放大器、第二放大器、第三放大器传送过来的信号进行带通滤波,其通频段的中心频率分别为第一频率、第二频率、第三频率, 所述第一检波器、第二检波器、第三检波器,当检测到频率分别为第一频率、第二频率、第三频率时,在对应的通道上向接收端中央控制器发送表示收到了对应频率的超声波信号的信号, 所述同步信号接收器接收同步信号,并传递给接收端中央控制器以表征超声波发送端已经发送超声波信号,使接收端中央控制器开始计时, 所述人机交互接口,用于参数输入和结果输出, 所述接收端中央控制器,接收同步信号和各个通道表征收到超声波的信号并完成测距,从而计算出超声波接收端的位置并由人机交互接口完成输入和输出, 所述接收端电源给整个超声波接收端供电。5.根据权利要求3...
【专利技术属性】
技术研发人员:谭湘敏,袁如意,易建强,范国梁,
申请(专利权)人:中国科学院自动化研究所,
类型:发明
国别省市:
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