[发明专利]一种无线、超声波复合定位系统及其定位方法

权利要求书

1.一种无线、超声波复合定位系统的定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)由机器人定位终端依据移动体行走的起始坐标数据，结合定位后沿预设的运动轨迹可能达到的坐标，计算规划出每个可能达到的坐标处所需的至少两个信标模块，依次序分别呼唤需要的信标模块，建立信标模块和机器人定位终端的同步测试关系；

(2)收到同步信号的机器人定位终端启动数据采集时间窗口T，接收信标模块按时序发来的已编码的超声波信号，分别标记接收到的时间为T₁，T₂，…，T_i，其中，i与所呼唤信标模块的数量相同；处理计算每个时间段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，再经计算找到每个时间段最先到达的此组超声波编码信号的起头时间T₁’，T₂’，…，T_i’；

(3)计算得到超声波接收阵列与每个信标模块之间的距离z_i为z_i＝T_i’×c，其中，c为超声波信号在常温下的传播速度，并修正超声波信号的传播速度c；

(4)计算得出超声波接收阵列理论中心与每个信标模块的距离L_i以及信标模块与超声波接收阵列理论中心的右旋角γ_i；

(5)计算机器人所在位置的二维坐标数据或三维坐标数据；

(6)将所得的二维坐标数据或三维坐标数据无线传送给电子定位平台，生成机器人的位置信息。

2.一种根据权利要求1所述无线、超声波复合定位系统的定位方法，其特征在于：步骤(2)中，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；所述处理计算每个时间段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。

3.一种根据权利要求1或2所述无线、超声波复合定位系统的定位方法，其特征在于：步骤(1)中，还包括：由移动定位模块向电子定位平台申请定位，由电子定位平台查询移动定位模块所呼唤的信标模块是否被其它移动体占用，若已占用，则通知移动定位模块需间隔某一时间后再动作，间隔时间到后，继续完成后面的定位测试。

4.一种根据权利要求1或2所述无线、超声波复合定位系统的定位方法，其特征在于：步骤(4)中，具体包括：检测超声波接收阵列的不同超声波感应元接收到的超声波的编码是否相同，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；所述超声波接收阵列理论中心与信标模块的距离由如下公式获得，

其中，

式中，z_i1、z_i2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，且z_i2＜z_i1，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z_i1与直线s之间的夹角，b为与z_i1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的固定尺寸，

所述信标模块与超声波接收阵列理论中心的右旋角由如下公式获得，

式中，α为与z_i2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的固定尺寸。

5.一种根据权利要求1或2所述无线、超声波复合定位系统的定位方法，其特征在于：步骤(3)中，所述超声波信号的传播速度c的修正方法为：

A.选取所需的两个信标模块，根据它们的固定坐标计算出它们之间的绝对距离；

B.在超声波有效覆盖范围内的任意一个地方，在固定的默认声速条件下，计算出超声波接收阵列理论中心与两个信标模块的相对距离和角度，进而计算出两个信标模块之间的相对距离；

C.将两个信标模块之间的绝对距离与相对距离的误差百分率作为补偿，计算出实际声速。