[发明专利]一种复合测距仪及其测距方法

权利要求书

1.一种复合测距仪的测距方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)由主测模块发起建立无线信号请求，呼唤需要的信标模块，被呼唤到的信标模块发送无线信号回应，主测模块收到回应后完成无线握手；

(2)主测模块再次发射无线信号启动测距命令，信标模块收到命令后，先发射无线起始同步信号，再发射已编址的超声波信号；

(3)主测模块在收到信标模块发射的无线起始同步信号时开启数据采集时间窗口T，实时采集数据并存储，处理计算接收到的超声波信号数据段，识别其编码，若接收到多组相同编码的超声波信号，只取最先到达的一组超声波编码信号，剔除其余杂波，再经计算找到最先到达的此组超声波编码信号的起头时间T’；

(4)计算得到超声波接收阵列与该信标模块发射源之间的距离d为d＝T’×c，其中，c为超声波信号在常温下的传播速度；

(5)检测超声波接收阵列的不同超声波感应元所接收到的超声波的编码是否相同，若不相同则放弃，若相同则甄选出该编码的信标模块发射的超声波信号到达超声波感应元时间最短的两路信号，并结合相对应的两个超声波感应元的固定位置和固定角度，计算得出超声波接收阵列理论中心与信标模块的距离以及该信标模块与超声波接收阵列理论中心的右旋角γ；所述超声波接收阵列理论中心是指超声波接收阵列的几何中心点；右旋角γ是指该信标模块与超声波接收阵列理论中心之间的距离直线沿超声波接收阵列理论中心的中轴线向右旋转所呈的夹角。

2.根据权利要求1所述复合测距仪的测距方法，其特征在于：步骤(3)中，所述实时采集数据包括：将在T时刻内接收的超声波信号根据其信号的强弱自动进行增益控制，输出稳定的超声波幅值动态范围；再将该超声波模拟信号转换为数字信号并存储；所述处理计算接收到的超声波信号数据段包括：处理转换后的超声波数字信号，计算得到判断阈值，若采集到的超声波信号的幅值达到判断阈值则认为当前信号为超声波信号，否则认为是噪声信号。

3.根据权利要求1或2所述复合测距仪的测距方法，其特征在于：所述超声波接收阵列理论中心与信标模块的距离L由如下公式获得，

式中，d₁、d₂为接收同一编码超声波的两个超声波感应元与信标模块的直线距离，由步骤(4)计算得出，且d₂＜d₁，R为超声波感应元与超声波接收阵列理论中心的直线距离，s为两个超声波感应元之间的直线距离，a为直线d₁与直线s之间的夹角，b为与d₁相对应的超声波感应元到超声波接收阵列理论中心的直线R与直线s之间的夹角，其中，角度b和直线s均为超声波接收阵列的固定尺寸。

4.根据权利要求3所述复合测距仪的测距方法，其特征在于：所述信标模块与超声波接收阵列理论中心的右旋角γ由如下公式获得，

式中，α为与d₂相对应的超声波感应元的右旋角，右旋角α为超声波接收阵列的固定尺寸。

5.根据权利要求1或2所述复合测距仪的测距方法，其特征在于：所述复合测距仪包括主测模块和固定位置的信标模块；

所述信标模块包括：

第一无线收发模块，用于以无线的方式与主测模块联络，收发指令和发射同步信号；

超声波发射模块，用于发出已编码的超声波信号；

第一智能处理模块，用于处理接收的指令和储存超声波编码，处理同步时序安排；

所述主测模块包括：

第二无线收发模块，用于以无线的方式与信标模块联络，收发指令、收发同步信号，以及接收对待接收的超声波信号做出的时序安排；

超声波接收阵列，用于接收来自信标模块发出的不同角度的超声波信号；

第二智能处理模块，包括阵列处理模块和中央处理器；

所述阵列处理模块用于将接收到的超声波信号模拟信号，根据其信号的强弱进行自动增益调节，使接收来的模拟量的超声波信号的输出幅度保持在一定范围内，再转换成数字信号；

所述中央处理器用于处理接收的指令、模块各部分的逻辑关系、做出同步时序安排、识别编码、储存和分析接收到的超声波数据信息。