[发明专利]一种基于激光测距仪的洞穴探测方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及到传感器技术、无线传感网技术等技术领域，将传感器技术和无线传感网技术应用于地洞探测中，设计了一种基于激光测距仪的洞穴探测方法。 

二、背景技术

激光测距仪(Laser Rangefinder)是利用激光对目标的距离进行准确测定(又称激光测距)的仪器。激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。 

Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。 

三、发明内容

根据上述情况，本发明提供了一种将zigbee技术和激光测距技术相结合的洞穴探测方法。 

其具体的技术方案是这样的： 

(1)采用履带式机器人小车，并且装有超声波传感器、水平陀螺仪、伺服电机和激光测距仪、zigbee无线节点。 

(2)超声波传感器用于检测小车前方是否存在障碍，进而采取绕过或者转弯的策略。 

(3)水平陀螺仪用于测量洞穴的地势起伏情况。 

(4)激光测距仪位于小车上方，它的测量方向始终位于小车的前进方向的垂直平面内，并在伺服电机的控制下，从小车一侧到另一侧进行各角度的测距。小车每前进一段距离进行一次各角度测量。 

(5)zigbee无线节点将水平陀螺仪和激光测距仪的数据不断发回洞口处的zigbee协调器，再由zigbee协调器传给电脑，电脑绘制出能表示洞穴内地貌特征和空间情况的3维图像。 

该方法的优点在于：1.节省人工成本，保护了人身安全。2.准确的绘制出洞穴内的地貌和空间情况。 

附图说明

图1为小车示意图。图中序号说明： 

1为超声波传感器 

2为激光测距仪 

3为陀螺仪 

4为zigbee节点 

5为伺服电机 

6为履带式小车 

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步说明： 

(1)将履带式机器人小车放入洞穴中。小车每一次向里面行驶一段距离后停下来。 

(2)此时安装于小车顶部的激光测距仪开始测量小车和洞壁间的距离，伺服电机会控制激光测距仪的角度。激光测距仪位于小车上方，它的测量方向始终位于小车的前进方向的垂直平面内。在伺服电机的控制下，从小车一侧到另一侧进行各角度的测距。记下多组数据和当时陀螺仪的数据。 

(3)zigbee无线节点将数据不断发回洞口处的zigbee协调器。 

(4)再由zigbee协调器传给电脑，电脑绘制出能表示洞穴内地貌特征和空间情况的3维图像。 

(5)结束以上步骤后，小车继续向前一个单位距离，再次进行步骤2到4。 

(6)如果超声波传感器检测到小车前方存在障碍，进而采取绕过或者转弯的策略，保证小车能持续的完成工作。