[发明专利]一种多目标超声波三维定位系统及方法

说明书

本发明公开了一种多目标超声波三维定位系统及方法，通过对多个目标进行红外编码，产生不同的目标码字，同时采用随机延时的方法发送红外/超声波信号，使接收单元既能够防止信号之间串扰又能够正确区分不同的目标，同时采用最小二乘定位算法和泰勒级数展开算发对目标进行定位，提高了定位的精度。

技术领域

本发明涉及定位技术领域，特别是一种多目标超声波三维定位系统及方法。

背景技术

现有的定位技术例如射频识别技术、ZigBee定位技术、WiFi定位技术、超声带技术等，功耗较大，易受环境干扰，应用范围有所限制，所以利用超声波进行定位的方式得到为广泛的应用，超声波定位方案包括反射式定位和单向式定位，反射式定位方式定位范围小，误差大，单向式定位虽然较为常用，但是其硬件设计和算法设计都较为复杂，并且在进行多目标定位时，接收端接收的信号容易发生串扰而使得不能正确区分不同的目标，同时传统的超声波定位算法都是在较为理想情况下推导得到，在实际应用过程中需要对其进行修正以符合实际定位系统，得到的定位结果往往不是很精确。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种多目标超声波三维定位系统及方法，在发射端对不同的目标进行红外编码，并采用随机延时的方式发射信号，可以防止接收端信号的串扰，保证可以正确区分不同的目标，并通过采用最小二乘定位算法和泰勒级数展开算法的结合来进行目标定位的处理，可以提高定位的精度。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

第一方面，本发明提出了一种多目标超声波三维定位系统，包括：发射单元，设置在多个目标上，发射同步信号和超声波信号，不同目标上的发射单元对不同的目标进行红外编码，产生不同的目标码字；接收单元，接收发射单元发射的同步信号和超声波信号；

处理单元，对目标进行定位；

所述接收单元对接收到的同步信号和超声波信号进行处理并发送给处理单元，所述处理单元根据接收到的信号对目标进行定位；

所述发射单元包括用于发射同步信号和超声波信号的信号发射单元以及用于控制信号发射单元发射信号的发射控制单元，不同目标上的发射控制单元控制信号发射单元以随机延时的方式发射同步信号或超声波信号。

进一步，所述信号发射单元包括同步信号发射器以及超声波发射器，所述发射控制单元分别与同步信号发射器、超声波发射器连接。

进一步，所述接收单元包括超声波接收单元以及同步信号接收单元，所述超声波接收单元对超声波信号进行处理后发送到处理单元，所述同步信号接收单元对同步信号进行处理后发送到处理单元。

进一步，所述接收单元还包括对接收到的超声波信号进行处理的超声处理单元，所述超声处理单元设置在处理单元和超声波接收单元之间。

进一步，还包括用于补偿温度对超声波测距结果影响的温度补偿单元，所述温度补偿单元与处理单元连接。

进一步，所述处理单元包括定位单元以及对同步信号和超声波信号进行处理的数据处理单元，所述数据处理单元分别与接收单元、定位单元连接。

进一步，还包括用于显示目标位置的显示单元，所述显示单元与定位单元连接。

第二方面，本发明还提出了一种多目标超声波三维定位方法，包括以下步骤：

根据接收到的同步信号和超声波信号的时间间隔计算得到收发两端的距离信息；

采用最小二乘定位算法对距离信息进行处理得到定位目标的初步坐标值；

采用泰勒级数展开算法对初步坐标值进行滤波处理得到定位目标的坐标值。

进一步，根据前后接收到的同步信号和超声波信号的时间间隔计算得到收发两端的距离信息的具体步骤为：