[发明专利]用于机器人跟踪与避障的超声波传感器系统的控制方法

权利要求书

1.一种用于机器人跟踪与避障的超声波传感器系统的控制方法，其特征在于：所述超声波传感器系统中包括三种传感器，分别为：避障用超声波传感器、移动目标用超声波传感器和用来接收目标信息的超声波传感器，分别简称为SA、ST和SR，以上所述超声波传感器的最大测距均为S，超声波的传播速度均为V，所述控制方法包括以下步骤：

第一步，信号同步及目标位置计算，具体步骤包括：

a.t1时刻，控制器关闭SR接收功能，控制SR发送超声波信号，等待Δt时间，SR开启接收功能；

b.ST发射接收功能同时开启，ST接收到SR的超声波信号后，等待Δt时间，发射超声波信号；

c.SR在接收到ST的超声波信号后，记录当前时间t2；

d.ST相对于SR的距离为：

L＝(t2-t1-Δt)×t2

其中，Δt的取值满足：

Δt2S/V

第二步，将移动机器人上安装的SA依次编号为1，2，…，K，再将第一步中计算所得的目标位置与移动机器人中心连线，设距离连线最近的两个SA的编号为i，i+1，此时，将ST编号为i+1，编号为i+1的SA以及后续的SA重新编号为i+2，i+3，...，K+1；

第三步，为降低超声波传感器之间的干扰，对1，2，…，K+1编号的SA采用分组策略控制，具体步骤包括：

a.从i号传感器开始，以连续N个超声波传感器为一组，其中，N≥n，n满足：

$\underset{j=1}{\overset{j=n-1}{\Σ}}{\mathrm{\α}}_{i+j}\≥\mathrm{\θ}$

将每组中的N个超声波传感器重新依次编号为1，2，3，…...，N；其中，α为相邻两个ST的安装偏角；θ为超声波传感器的辐射角度；

α_i+j为第i号与第j号这两个超声波传感器之间的安装偏角；

b.第一次分组后，将整个超声波传感器系统中编号相同的超声波传感器作为一组，重新分组为G1，G2，.....，GN，不考虑超声波的折射时，Gi组的超声波传感器可同时工作而不相互影响；若取N＝n，将使得超声波传感器系统的采样频率最高；

c.相邻的Gi组工作之间插入时间间隔Δt，由于超声波传感器最大有效探测距离的限制，传感器发射的超声波将在Δt时间后能量消耗殆尽，避免了不同组之间的超声波干扰；

第四步，完成一次数据采集后，运算跟踪和避障算法，然后跳至第二步循环。

2.根据权利要求1所述的用于机器人跟踪与避障的超声波传感器系统的控制方法，其特征在于：所述第三步中取N＝n，使得超声波探测系统的采样频率最高，此时，探测系统的工作频率为：

$f=\frac{1}{N*\mathrm{\Δ}t}.$