頻分制超聲波定位系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種頻分制超聲波定位系統(tǒng)，具有：超聲波發(fā)送端，按照預(yù)定周期同時(shí)發(fā)射第一頻率、第二頻率、第三頻率的超聲波信號(hào)和同步信號(hào)；超聲波接收端，接收由超聲波發(fā)送端發(fā)送過來的同步信號(hào)和超聲波信號(hào)，根據(jù)同步信號(hào)和超聲波信號(hào)，確定超聲波發(fā)送端與超聲波接收端的相對(duì)位置，超聲波發(fā)送端，在第一位置發(fā)射第一頻率的超聲波信號(hào)，在第二位置發(fā)射第二頻率的超聲波信號(hào)，在第三位置發(fā)射第三頻率的超聲波信號(hào)，第一頻率、第二頻率、第三頻率為彼此不同的頻率，第一位置、第二位置、第三位置為空間中不共線的三點(diǎn)。由此，實(shí)現(xiàn)了定位精度高、實(shí)時(shí)性好、抗干擾能力強(qiáng)的定位。
【專利說明】頻分制超聲波定位系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及三維定位【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種頻分制超聲波定位系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，戶外定位技術(shù)已經(jīng)十分成熟，無論是美國(guó)的GPS (全球定位系統(tǒng))、俄羅斯的GL0NASS(格洛納斯)，還是歐洲的“伽利略”全球定位系統(tǒng)，中國(guó)的“北斗”，均已得到大量的應(yīng)用。然而，對(duì)于室內(nèi)定位這類小范圍、高精度的定位需求，囿于成本和環(huán)境的限制，一直以來都沒有得到很好的解決?？偟膩碚f，目前小范圍(諸如室內(nèi))定位技術(shù)主要是三種:①無線電定位，各個(gè)頻段的都有(RFID技術(shù)也可以歸為此類)，其原理是通過測(cè)量無線電信號(hào)的強(qiáng)度來確定位置，系統(tǒng)復(fù)雜、定位精度不高(米級(jí))；②視覺定位，這種方法主要是基于攝像機(jī)采集到的地標(biāo)的圖像，采用幾何方法來確定位置，其缺陷主要在于對(duì)攝像頭要求較高(需要標(biāo)定)，對(duì)計(jì)算能力要求較高(需要進(jìn)行圖像處理)，一旦地標(biāo)脫離攝像機(jī)的視野則無法定位，因而這類系統(tǒng)成本高、功耗大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜；③超聲波定位，這種方法的原理主要是測(cè)試通過測(cè)量超聲波從多個(gè)發(fā)射點(diǎn)到接收點(diǎn)的傳送時(shí)間，計(jì)算多個(gè)發(fā)射點(diǎn)到接收點(diǎn)之間的距離，然后利用幾何的方法求出接收點(diǎn)的位置，這類系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、定位精度較高(厘米級(jí))，已經(jīng)在室內(nèi)機(jī)器人定位中得到應(yīng)用。
[0003]然而，已有超聲波定位系統(tǒng)多為時(shí)分制系統(tǒng)，也就是各個(gè)超聲波發(fā)射點(diǎn)發(fā)射的超聲波的頻率是一樣的，為了避免互相干擾，需要在一段時(shí)間內(nèi)依次輪流發(fā)射同步信號(hào)和超聲波(譬如，發(fā)射點(diǎn)有5個(gè)，在I秒中內(nèi)，各占0.2秒)，相對(duì)于頻分制系統(tǒng)，這種方法最大缺陷在于:①定位精度低，尤其是對(duì)于快速移動(dòng)的物體；②實(shí)時(shí)性較低，主要是由于其依次輪流發(fā)射的工作方式，每一個(gè)發(fā)射點(diǎn)都要占用一個(gè)時(shí)間片；③抗干擾能力較差，主要是超聲波的多次反射可能竄入另外的超聲波發(fā)射點(diǎn)的時(shí)間片中，從而干擾真實(shí)信號(hào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種頻分制超聲波定位系統(tǒng)和方法，以解決原有系統(tǒng)定位精度低、實(shí)時(shí)性低、抗干擾能力差等缺陷。
[0005]本發(fā)明的一個(gè)方面的頻分制超聲波定位系統(tǒng)，具有:超聲波發(fā)送端，按照預(yù)定周期同時(shí)發(fā)射第一頻率、第二頻率、第三頻率的超聲波信號(hào)和同步信號(hào)；超聲波接收端，接收由超聲波發(fā)送端發(fā)送過來的同步信號(hào)和超聲波信號(hào)，根據(jù)同步信號(hào)和超聲波信號(hào)，確定超聲波發(fā)送端與超聲波接收端的相對(duì)位置，超聲波發(fā)送端，在第一位置發(fā)射第一頻率的超聲波信號(hào)，在第二位置發(fā)射第二頻率的超聲波信號(hào)，在第三位置發(fā)射第三頻率的超聲波信號(hào)，第一頻率、第二頻率、第三頻率為彼此不同的頻率，第一位置、第二位置、第三位置為空間中不共線的三點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明的另一個(gè)方面的頻分制超聲波定位方法，具有:超聲波發(fā)送步驟，由超聲波發(fā)送端按照預(yù)定周期同時(shí)發(fā)射第一頻率、第二頻率、第三頻率的超聲波信號(hào)和同步信號(hào)；超聲波接收端步驟，由超聲波接收端接收由超聲波發(fā)送步驟發(fā)送的同步信號(hào)和超聲波信號(hào)，根據(jù)同步信號(hào)和超聲波信號(hào)，確定超聲波發(fā)送端與超聲波接收端的相對(duì)位置，超聲波發(fā)送步驟，在第一位置發(fā)射第一頻率的超聲波信號(hào)，在第二位置發(fā)射第二頻率的超聲波信號(hào)，在第三位置發(fā)射第三頻率的超聲波信號(hào)，第一頻率、第二頻率、第三頻率為彼此不同的頻率，第一位置、第二位置、第三位置為空間中不共線的三點(diǎn)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的頻分制超聲波定位系統(tǒng)和方法，具有下列有益效果:
[0008]①定位精度高:由于各個(gè)超聲波發(fā)射點(diǎn)發(fā)射的超聲波的頻率不同，所以根據(jù)機(jī)械波的“互不干涉原理”，各個(gè)超聲波發(fā)射點(diǎn)可同時(shí)發(fā)射頻率不同的超聲波信號(hào)和同步信號(hào)，超聲波接收點(diǎn)通過頻率區(qū)分各個(gè)超聲波發(fā)射點(diǎn)并計(jì)算各個(gè)傳送時(shí)間，從而計(jì)算出超聲波接收點(diǎn)到各個(gè)超聲波發(fā)射點(diǎn)的距離，故定位精度高，尤其是對(duì)于快速移動(dòng)的物體。
[0009]②實(shí)時(shí)性高:由于無依次輪流發(fā)射超聲波的過程，單位時(shí)間內(nèi)定位頻率提升顯著，實(shí)時(shí)性顯著提高；
[0010]③抗干擾能力強(qiáng):各個(gè)超聲波發(fā)射點(diǎn)所發(fā)射的超聲波的頻率不同，因此互相干擾的概率大大降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是根據(jù)本發(fā)明頻分制超聲波定位系統(tǒng)100的總體結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖2是根據(jù)本發(fā)明的頻分制超聲波定位系統(tǒng)100的超聲波發(fā)送端I的框圖。
[0013]圖3是根據(jù)本發(fā)明頻分制超聲波定位系統(tǒng)100的超聲波接收端2的框圖。
[0014]圖4是根據(jù)本發(fā)明頻分制超聲波定位系統(tǒng)的頻分制測(cè)距方法示意圖。
[0015]圖5是根據(jù)本發(fā)明頻分制超聲波定位系統(tǒng)的定位方法示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0017]圖1是根據(jù)本發(fā)明頻分制超聲波定位系統(tǒng)100的總體結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，該系統(tǒng)包括兩個(gè)部分:超聲波發(fā)送端1、超聲波接收端2。
[0018]超聲波發(fā)送端1，按照預(yù)定周期T同時(shí)發(fā)射三種不同頻率的超聲波信號(hào)和同步信號(hào)(可為光、紅外、無線電等)。
[0019]超聲波接收端2，接收由超聲波發(fā)送端I發(fā)送過來的同步信號(hào)和三種不同頻率的超聲波信號(hào)，經(jīng)由放大、濾波、檢波等處理測(cè)量出超聲波發(fā)送端I與超聲波接收端2的相對(duì)位置信息，從而實(shí)現(xiàn)定位。
[0020]圖2是根據(jù)本發(fā)明的頻分制超聲波定位系統(tǒng)100的超聲波發(fā)送端I的框圖。如圖2所示，超聲波發(fā)送端I包含九個(gè)部分:發(fā)送端中央控制器11、第一驅(qū)動(dòng)電路12、第二驅(qū)動(dòng)電路13、第三驅(qū)動(dòng)電路14、第一超聲波發(fā)送器15、第二超聲波發(fā)送器16、第三超聲波發(fā)送器17、同步信號(hào)發(fā)送器18、發(fā)送端電源19。
[0021]發(fā)送端中央控制器11是超聲波發(fā)送端I的核心，全面控制第一超聲波發(fā)送器15、第二路超聲波發(fā)送器16、第三路超聲波發(fā)送器17及同步信號(hào)發(fā)送器18的工作。
[0022]第一驅(qū)動(dòng)電路12、第二驅(qū)動(dòng)電路13、第三驅(qū)動(dòng)電路14，對(duì)發(fā)送端中央控制器11發(fā)出的相應(yīng)通道的控制信號(hào)分別進(jìn)行功率放大，以驅(qū)動(dòng)第一超聲波發(fā)送器15、第二超聲波發(fā)送器16、第三超聲波發(fā)送器17。
[0023]第一超聲波發(fā)送器15、第二超聲波發(fā)送器16、第三超聲波發(fā)送器17，接收到其對(duì)應(yīng)通道驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，分別發(fā)送出頻率為fl、f2、f3的超聲波信號(hào)，完成由電能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，一般情況下三者的物理位置不集中，分別安裝在空間中不共線的三點(diǎn)上。另夕卜，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，可將它們安裝在空間中虛擬的坐標(biāo)軸上。
[0024]同步信號(hào)發(fā)送器18，發(fā)送同步信號(hào)(可為光、紅外、無線電等)，由于無線電波的傳遞速度為光速，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于聲速，故當(dāng)超聲波接收端2接收到同步信號(hào)時(shí)，則認(rèn)為超聲波已同步發(fā)送，可開始計(jì)時(shí)。
[0025]發(fā)送端電源19，給整個(gè)超聲波發(fā)送端I供電，無需專門說明，專業(yè)人士可根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的需要自行選擇電壓等級(jí)、功率大小，或者可以理解為根據(jù)需要作相應(yīng)的修改。
[0026]圖3是根據(jù)本發(fā)明頻分制超聲波定位系統(tǒng)100的超聲波接收端2的框圖。如圖3所示，超聲波接收端2包括十六個(gè)部分:第一超聲波接收器21、第二超聲波接收器22、第三超聲波接收器23、第一放大器24、第二放大器25、第三放大器26、第一帶通濾波器27、第二帶通濾波器28、第三帶通濾波器29、第一檢波器2A、第二檢波器2B、第三檢波器2C、同步信號(hào)接收器2D、人機(jī)交互接口 2E、接收端中央控制器2F、接收端電源2G。
[0027]第一超聲波接收器21、第二超聲波接收器22、第三超聲波接收器23，均是接收超聲波發(fā)送端I傳送過來的超聲波信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，其敏感頻率分別為H、f2、f3，一般情況下三者的物理位置在一起。
[0028]第一放大器24、第二放大器25、第三放大器26,分別對(duì)由第一超聲波接收器21、第二超聲波接收器22、第三超聲波接收器23傳過來的微弱的電壓信號(hào)進(jìn)行放大。
[0029]第一帶通濾波器27、第二帶通濾波器28、第三帶通濾波器29，分別對(duì)由第一放大器24、第二放大器25、第三放大器26傳送過來的信號(hào)進(jìn)行帶通濾波，其通頻段的中心頻率分別為fl、f2、f3。
[0030]第一檢波器2A、第二檢波器2B、第三檢波器2C，當(dāng)檢測(cè)到頻率分別為fl、f2、f3時(shí)，在對(duì)應(yīng)的通道上向接收端中央控制器2F發(fā)送信號(hào)(上升沿或下降沿)，以表示收到了對(duì)應(yīng)頻率的超聲波信號(hào)。
[0031]同步信號(hào)接收器2D接收同步信號(hào)，并傳遞給接收端中央控制器2F，以此表征超聲波發(fā)送端I已經(jīng)發(fā)送超聲波信號(hào)，可以開始計(jì)時(shí)。
[0032]人機(jī)交互接口 2E，主要用于參數(shù)輸入和結(jié)果輸出。
[0033]接收端中央控制器2F是整個(gè)超聲波接收端2的核心，接收同步信號(hào)和各個(gè)通道表征收到超聲波的信號(hào)并完成測(cè)距，從而計(jì)算出超聲波接收端2的位置并由人機(jī)交互接口 2E完成輸入和輸出。
[0034]接收端電源2G的功能是給整個(gè)超聲波接收端2供電，無需專門說明，專業(yè)人士可根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的需要自行選擇電壓等級(jí)、功率大小，或者可以理解為根據(jù)需要作相應(yīng)的修改。
[0035]圖4是根據(jù)本發(fā)明頻分制超聲波定位系統(tǒng)的頻分制測(cè)距方法示意圖，如圖4所示，頻分制測(cè)距方法可簡(jiǎn)述如下:
[0036]步驟1:在t(l時(shí)刻，超聲波發(fā)送端I的第一超聲波發(fā)送器15、第二超聲波發(fā)送器16、第三超聲波發(fā)送器17、同步信號(hào)發(fā)送器18同時(shí)發(fā)送頻率分別為fl、f2、f3的超聲波信號(hào)及同步信號(hào)；
[0037]步驟2:超聲波接收端2在h時(shí)刻收到同步信號(hào)，則開始計(jì)時(shí)；
[0038]步驟3:超聲波接收端2在h時(shí)刻收到第一超聲波發(fā)送器15發(fā)送的頻率為Π的超聲波信號(hào)，則可以計(jì)算出超聲波從第一超聲波發(fā)送器15的位置傳遞到超聲波接收端2的時(shí)間At1 = ，由以下公式則可以計(jì)算出第一超聲波發(fā)送器15與超聲波接收端2之間的距離I1:
[0039]I1 = V.At1 (I)
[0040]式中V表示聲速，由以下公式計(jì)算:
[0041]V = 331.3+0.606.T (2)
[0042]其中T為攝氏溫度；
[0043]步驟4:超聲波接收端2在t2時(shí)刻收到第二超聲波發(fā)送器16發(fā)送的頻率為f2的超聲波信號(hào)，則可以計(jì)算出超聲波從第二超聲波發(fā)送器16的位置傳遞到超聲波接收端2的時(shí)間At2 = ，由以下公式則可以計(jì)算出第二超聲波發(fā)送器16與超聲波接收端2之間的距離I2 (V為聲速，由式⑵確定):
[0044]I2 = V.At2 (3)
[0045]步驟5:超聲波接收端2在t3時(shí)刻收到第三超聲波發(fā)送器17發(fā)送的頻率為f3的超聲波信號(hào)，則可以計(jì)算出超聲波從第三超聲波發(fā)送器17的位置傳遞到超聲波接收端2的時(shí)間At3 = ，由以下公式則可以計(jì)算出第二超聲波發(fā)送器17與超聲波接收端2之間的距離I3 (V為聲速，由式⑵確定):
[0046]I3 = V.At3 (4)
[0047]圖5是根據(jù)本發(fā)明頻分制超聲波定位系統(tǒng)的定位方法示意圖，如圖5所示，本發(fā)明定位方法可簡(jiǎn)述如下:將第一超聲波發(fā)送器15安裝在A點(diǎn)，其坐標(biāo)為(Xl Y1 Z1),將第二超聲波發(fā)送器16安裝在B點(diǎn)，其坐標(biāo)為(X2 y2 z2)，將第三超聲波發(fā)送器17安裝在C點(diǎn)，其坐標(biāo)為U3 Y3 z3)，將第一超聲波接收器21、第二超聲波接收器22、第三超聲波接收器23均安裝在D點(diǎn)，并假定其坐標(biāo)為(X4 y4 z4)，由空間點(diǎn)的歐式距離計(jì)算公式可得如下方程:
【權(quán)利要求】
1.一種頻分制超聲波定位系統(tǒng)，其特征在于， 具有:超聲波發(fā)送端，按照預(yù)定周期同時(shí)發(fā)射第一頻率、第二頻率、第三頻率的超聲波信號(hào)和同步信號(hào)； 超聲波接收端，接收由所述超聲波發(fā)送端發(fā)送過來的同步信號(hào)和超聲波信號(hào)，根據(jù)同步信號(hào)和超聲波信號(hào)，確定所述超聲波發(fā)送端與所述超聲波接收端的相對(duì)位置， 所述超聲波發(fā)送端，在第一位置發(fā)射第一頻率的超聲波信號(hào)，在第二位置發(fā)射第二頻率的超聲波信號(hào)，在第三位置發(fā)射第三頻率的超聲波信號(hào)， 所述第一頻率、第二頻率、第三頻率為彼此不同的頻率，所述第一位置、第二位置、第三位置為空間中不共線的三點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻分制超聲波定位系統(tǒng)，其特征在于， 所述同步信號(hào)是光、紅外線、無線電的任意一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻分制超聲波定位系統(tǒng)，其特征在于， 所述超聲波發(fā)送端包含:發(fā)送端中央控制器、第一驅(qū)動(dòng)電路、第二驅(qū)動(dòng)電路、第三驅(qū)動(dòng)電路、第一超聲波發(fā)送器、第二超聲波發(fā)送器、第三超聲波發(fā)送器、同步信號(hào)發(fā)送器、發(fā)送端電源， 所述發(fā)送端中央控制器，全面控制第一超聲波發(fā)送器、第二路超聲波發(fā)送器、第三路超聲波發(fā)送器及同步信號(hào)發(fā)送器的工作， 所述第一驅(qū)動(dòng)電路、第二驅(qū)動(dòng)電路、第三驅(qū)動(dòng)電路，對(duì)發(fā)送端中央控制器發(fā)出的相應(yīng)通道的控制信號(hào)分別進(jìn)行功率放大，以驅(qū)動(dòng)第一超聲波發(fā)送器、第二超聲波發(fā)送器、第三超聲波發(fā)送器， 所述第一超聲波發(fā)送器、第二超聲波發(fā)送器、第三超聲波發(fā)送器，分別位于第一位置、第二位置、第三位置，接收到其對(duì)應(yīng)通道驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，發(fā)送出第一頻率、第二頻率、第三頻率的超聲波信號(hào)， 所述同步信號(hào)發(fā)送器，發(fā)送同步信號(hào)， 所述發(fā)送端電源，給整個(gè)超聲波發(fā)送端供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的頻分制超聲波定位系統(tǒng)，其特征在于， 所述超聲波接收端包括:第一超聲波接收器、第二超聲波接收器、第三超聲波接收器、第一放大器、第二放大器、第三放大器、第一帶通濾波器、第二帶通濾波器、第三帶通濾波器、第一檢波器、第二檢波器、第三檢波器、同步信號(hào)接收器、人機(jī)交互接口、接收端中央控制器、接收端電源， 所述第一超聲波接收器、第二超聲波接收器、第三超聲波接收器，分別對(duì)第一頻率、第二頻率、第三頻率敏感，接收超聲波發(fā)送端傳送過來的超聲波信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)， 所述第一放大器、第二放大器、第三放大器，分別對(duì)由第一超聲波接收器、第二超聲波接收器、第三超聲波接收器傳過來的電壓信號(hào)進(jìn)行放大， 所述第一帶通濾波器、第二帶通濾波器、第三帶通濾波器，分別對(duì)由第一放大器、第二放大器、第三放大器傳送過來的信號(hào)進(jìn)行帶通濾波，其通頻段的中心頻率分別為第一頻率、第二頻率、第三頻率， 所述第一檢波器、第二檢波器、第三檢波器，當(dāng)檢測(cè)到頻率分別為第一頻率、第二頻率、第三頻率時(shí)，在對(duì)應(yīng)的通道上向接收端中央控制器發(fā)送表示收到了對(duì)應(yīng)頻率的超聲波信號(hào)的信號(hào)， 所述同步信號(hào)接收器接收同步信號(hào)，并傳遞給接收端中央控制器以表征超聲波發(fā)送端已經(jīng)發(fā)送超聲波信號(hào)，使接收端中央控制器開始計(jì)時(shí)， 所述人機(jī)交互接口，用于參數(shù)輸入和結(jié)果輸出， 所述接收端中央控制器，接收同步信號(hào)和各個(gè)通道表征收到超聲波的信號(hào)并完成測(cè)距，從而計(jì)算出超聲波接收端的位置并由人機(jī)交互接口完成輸入和輸出， 所述接收端電源給整個(gè)超聲波接收端供電。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的頻分制超聲波定位系統(tǒng)，其特征在于， 所述超聲波接收端在&時(shí)刻收到同步信號(hào)，超聲波接收端在^時(shí)刻收到第一超聲波發(fā)送器發(fā)送的第一頻率的超聲波信號(hào)，超聲波接收端在t2時(shí)刻收到第二超聲波發(fā)送器發(fā)送的第二頻率的超聲波信號(hào)，超聲波接收端在t3時(shí)刻收到第三超聲波發(fā)送器發(fā)送的第三頻率的超聲波信號(hào)， 則第一超聲波發(fā)送器與超聲波接收端之間的距離I1、則第二超聲波發(fā)送器與超聲波接收端之間的距離I2、則第三超聲波發(fā)送器與超聲波接收端之間的距離I3分別為:
11= V=Kvt0)
12= v*(t2-t0)
13= v*(t3-t0) 其中，V = 331.3+0.606.T，T為攝氏溫度， 若設(shè)第一位置的坐標(biāo)為(Xi Y1 Z1)、第二位置的坐標(biāo)為(X2 y2 Z2)、第三位置的坐標(biāo)為(x3 y3 z3)、超聲波接收端的坐標(biāo)為(x4 y4 z4),則根據(jù)歐式距離計(jì)算公式有:
^(X4 - X1)2 + (F4 - J1)2 + (? - Z1)2 = {
^Cr4 - X2)2 + (F4 - J2)2 + (? - Z2)2 = Ii
^Or4- X3)2 + Cf4 - Jg)2 + (^4 - ZzJ = I 通過求解如上方程組對(duì)超聲波接收端進(jìn)行定位。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻分制超聲波定位系統(tǒng)，其特征在于， 所述預(yù)定周期是0.1秒， 所述第一頻率是IOOKHz、所述第二頻率是200KHZ、所述第3頻率是300KHz。
7.一種頻分制超聲波定位方法，其特征在于， 具有:超聲波發(fā)送步驟，由超聲波發(fā)送端按照預(yù)定周期同時(shí)發(fā)射第一頻率、第二頻率、第三頻率的超聲波信號(hào)和同步信號(hào)； 超聲波接收端步驟，由超聲波接收端接收由所述超聲波發(fā)送步驟發(fā)送的同步信號(hào)和超聲波信號(hào)，根據(jù)同步信號(hào)和超聲波信號(hào)，確定超聲波發(fā)送端與超聲波接收端的相對(duì)位置，所述超聲波發(fā)送步驟，在第一位置發(fā)射第一頻率的超聲波信號(hào)，在第二位置發(fā)射第二頻率的超聲波信號(hào)，在第三位置發(fā)射第三頻率的超聲波信號(hào)， 所述第一頻率、第二頻率、第三頻率為彼此不同的頻率，所述第一位置、第二位置、第三位置為空間中不共線的三點(diǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的頻分制超聲波定位方法，其特征在于， 所述同步信號(hào)是光、紅外線、無線電的任意一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的頻分制超聲波定位方法，其特征在于， 超聲波接收步驟中，設(shè)在h時(shí)刻收到同步信號(hào)，在h時(shí)刻收到第一頻率的超聲波信號(hào)，在t2時(shí)刻收到第二頻率的超聲波信號(hào)，在t3時(shí)刻收到第三頻率的超聲波信號(hào)， 則第一位置與超聲波接收端之間的距離I1、第二位置與超聲波接收端之間的距離12、第三位置與超聲波接收端之間的距離I3分別為: 11= V=Kvt0)
12= v*(t2-t0)
13= v*(t3-t0) 其中，V = 331.3+0.606.T，T為攝氏溫度， 若設(shè)第一位置的坐標(biāo)為(Xi Y1 Z1)、第二位置的坐標(biāo)為(X2 y2 Z2)、第三位置的坐標(biāo)為(x3 y3 z3)、超聲波接收端的坐標(biāo)為(x4 y4 z4),則根據(jù)歐式距離計(jì)算公式有:
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的頻分制超聲波定位方法，其特征在于， 所述預(yù)定周期是0.1秒， 所述第一頻率是IOOKHz、所述第二頻率是200KHZ、所述第3頻率是300KHz。
【文檔編號(hào)】G01S5/22GK103698747SQ201310682354
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】譚湘敏, 袁如意, 易建強(qiáng), 范國(guó)梁 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所