CN106371068B - 多式定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多式定位装置，包括主机系统和携带机系统；主机系统包括上位机、通信控制器、无线编码发射电路模块、至少三个超声波接收电路模块、数量与超声波接收电路模块相等的单片机和RS422协议模块；携带机系统包括无线解码接收电路模块、单片机、超声波发射电路模块和电池盒。主机系统与携带机系统之间通过无线射频信号连接，携带机系统安装在目标物上，采用超声波单向测距法，可以克服超声波信号由于往返而加大衰减的缺陷，能够有效增加定位距离。

Description

多式定位装置

本发明涉及一种定位装置，更详细地，涉及一种多式定位装置。

背景技术

随着社会各行各业的快速发展，人们对定位与导航的需求日益增大，尤其在复杂的室内环境，常常需要确定各种设施与物品在室内的位置信息。但是受定位时间、定位精度以及复杂室内环境等条件的限制，比较完善的室内定位技术目前还无法很好地利用。因此，专家学者提出了许多室内定位技术解决方案，如GPS技术、红外线技术、蓝牙技术、射频识别技术、Wi-Fi技术等等。GPS是目前应用最为广泛的定位技术，缺点是定位信号到达地面时较弱，不能穿透建筑物，而且定位器终端的成本较高。红外线定位技术只能在直线视距内传播，且传输距离较短，另外，还容易被荧光灯或者房间内的灯光干扰，在精确定位上有局限性。蓝牙器件和设备的价格比较昂贵，而且对于复杂的空间环境，蓝牙系统的稳定性稍差，受噪声信号干扰大。Wi-Fi技术只能覆盖半径90米以内的区域，而且很容易受到其他信号的干扰，从而影响定位精度。

虽然超声波具有穿透力强、抗干扰性好以及传输能量集中的特点，但是传统的超声波测距定位都采用反射式测距法，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待测距离，超声波信号在往返过程中会产生较大的衰减，缩短了定位距离。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种多式定位装置，该装置将超声波发生器直接装在被定位物体上，克服了超声波信号由于衰减而影响其传输距离的缺陷，可以有效加长定位距离。

一种多式定位装置，包括主机系统和携带机系统；主机系统包括上位机、通信控制器、无线编码发射电路模块、至少三个超声波接收电路模块、数量与超声波接收电路模块相等的至少三个单片机和RS422协议模块；携带机系统包括无线解码接收电路模块、单片机、超声波发射电路模块和电池盒；上位机用于发送命令给通信控制器，上位机还用于接收通信控制器传送的信息；通信控制器用于接收上位机的命令并触发无线编码发射电路模块发出无线信号，通信控制器还用于接收RS422协议模块的信息并将处理后的信息传送给上位机；RS422协议模块用于接收通信控制器的信息并将信息传送给主机系统的每个单片机，RS422协议模块还用于接收主机系统中每个单片机的信息并将信息传送给通信控制器；每一个超声波接收电路模块分别与一个单片机相连，超声波接收电路模块用于接收所述携带机系统中超声波发射电路模块的超声波信号并将处理后的信息传送给与之相连的单片机；每一个单片机用于接收与之相连的超声波接收电路模块的信息并将处理后的信息传送给RS422协议模块；无线解码接收电路模块用于接收主机系统中无线编码发射电路模块的无线信号并将处理后的信息传送给携带机系统中的单片机；携带机系统中的单片机用于接收无线解码接收电路模块的信息并将触发超声波发射电路模块发射超声波信号；电池盒用于为携带机系统中的单片机供电。本发明将超声波技术和无线射频技术相结合，通过将超声波发射电路模块安装在被测物上，使超声波接收电路模块直接接收未经反射的超声波信号，可以克服超声波信号由于往返而加大衰减的缺陷，能够有效增加定位距离。

进一步地，还包括稳压模块，所述稳压模块连接在携带机系统的单片机与电池盒之间。稳压模块可以为携带机系统中的单片机提供稳定的电压，保证所述单片机连续可靠的工作。

进一步地，还包括测温模块，所述测温模块用于检测周围环境的温度并将处理后的信号传送给主机系统中的一个单片机。由于温度对波速有一定影响，在使用本发明时，上位机可以根据环境温度对超声波的传播速度作出修正，使定位更加精准。

本发明的有益效果在于：

1、本发明采用单向测距法，将超声波发射电路模块直接安装在被测物体上，使超声波接收电路模块直接接收未经反射的超声波信号，可以克服超声波信号由于往返而加大衰减的缺陷，能够有效增加定位距离。

2、本发明通过将超声波技术和无线射频技术相结合，只有当定位目标接收到无线电信号并确认ID正确后，超声波发射电路模块才发射超声波，目标准确；而且超声波具有频率高、波长短、绕射现象小和对外界光线及电磁场不敏感的特点，可以使超声波信号沿着一定方向传播、传播能量集中且有效抗干扰，使超声波接收电路模块接收到准确可靠的信号，提高定位精准度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种多式定位装置，包括主机系统和携带机系统；主机系统包括上位机、通信控制器、无线编码发射电路模块、三个超声波接收电路模块、三个单片机和RS422协议模块；携带机系统包括无线解码接收电路模块、单片机、超声波发射电路模块、稳压电路和电池盒；上位机用于发送命令给通信控制器，上位机还用于接收通信控制器传送的信息；通信控制器用于接收上位机的命令并触发无线编码发射电路模块发出无线信号，通信控制器还用于接收RS422协议模块的信息并将处理后的信息传送给上位机；RS422协议模块用于接收通信控制器的信息并将信息传送给主机系统的每个单片机，RS422协议模块还用于接收主机系统中每个单片机的信息并将信息传送给通信控制器；每一个超声波接收电路模块分别与一个单片机相连，超声波接收电路模块用于接收所述携带机系统中超声波发射电路模块的超声波信号并将处理后的信息传送给与之相连的单片机；每一个单片机用于接收与之相连的超声波接收电路模块的信息并将处理后的信息传送给RS422协议模块；无线解码接收电路模块用于接收主机系统中无线编码发射电路模块的无线信号并将处理后的信息传送给携带机系统中的单片机；携带机系统中的单片机用于接收无线解码接收电路模块的信息并将触发超声波发射电路模块发射超声波信号；稳压模块连接在携带机系统的单片机与电池盒之间，用于使电池盒为携带机系统提供持续稳定的电压。

本实施例还设置有测温模块，测温模块用于检测周围环境的温度并将处理后的信号传送给主机系统中的一个单片机。

本实施例采用三个超声波接收电路模块和三个分别与超声波接收电路模块相连的单片机。

实施本实施例时，主机系统和携带机系统通过无线射频信号连接，主机系统的三个超声波接收模块分别安装在三个不在同一直线上的测量点上，携带机系统安装于目标物体上；首先由上位机发出发射无线电信号命令，通信控制器接收命令后触发无线编码发射电路模块发出无线电信号，同时主机系统的各个单片机控制点开时计时，当安装在目标物体上的无线解码接收电路模块接收到无线电信号并确认ID正确后，由携带机系统上的单片机控制超声波发射模块发射超声波，当测量点接收到超声波信号后主机系统的各个单片停止计时，并把时间和环境温度以数据包的形式通过RS—442接口传回上位机，上位机的主控制系统开始计算并计算结果显示在上位机界面上。

由于一个控制点只能完成本控制点与物体之间的距离测量，所以本系统至少需要三个不在同一直线上的控制点，也就至少需要三个超声波接收电路模块。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.多式定位装置，其特征在于，包括主机系统和携带机系统；所述主机系统包括上位机、通信控制器、无线编码发射电路模块、RS422协议模块、至少三个超声波接收电路模块以及数量与超声波接收电路模块相等的至少三个单片机；所述携带机系统包括无线解码接收电路模块、单片机、超声波发射电路模块和电池盒；

所述上位机用于发送命令给通信控制器，上位机还用于接收通信控制器传送的信息；

所述通信控制器用于接收上位机的命令并触发无线编码发射电路模块发出无线信号，通信控制器还用于接收RS422协议模块的信息并将处理后的信息传送给上位机；

所述RS422协议模块用于接收通信控制器的信息并将信息传送给主机系统的每个单片机，RS422协议模块还用于接收主机系统中每个单片机的信息并将信息传送给通信控制器；

所述每一个超声波接收电路模块分别与一个单片机相连，超声波接收电路模块用于接收所述携带机系统中超声波发射电路模块的超声波信号并将处理后的信息传送给与之相连的单片机；

所述每一个单片机用于接收与之相连的超声波接收电路模块的信息并将处理后的信息传送给RS422协议模块；

所述无线解码接收电路模块用于接收主机系统中无线编码发射电路模块的无线信号并将处理后的信息传送给携带机系统中的单片机；

所述携带机系统中的单片机用于接收无线解码接收电路模块的信息并将触发超声波发射电路模块发射超声波信号；

所述电池盒用于为携带机系统中的单片机供电。

2.根据权利要求1所述的多式定位装置，其特征在于，还包括稳压模块，所述稳压模块连接在携带机系统的单片机与电池盒之间。

3.根据权利要求1所述的多式定位装置，其特征在于，还包括测温模块，所述测温模块用于检测周围环境的温度并将处理后的信号传送给主机系统中的一个单片机。