[发明专利]一种基于超声波定位的室内定位系统

说明书

本发明公开了一种基于超声波定位的室内定位系统，包括单片机控制最小系统、超声波模块、温度补偿模块、LCD显示模块和报警模块；单片机控制最小系统连接超声波模块、温度补偿模块、LCD显示模块和报警模块；所述的超声波模块包括三个超声波探头；单片机控制最小系统根据超声波模块传输的数据计算测量距离；温度补偿模块用于测量周边温度，并通过所测得温度修正超声波速度；LCD显示模块用于显示测量的距离；报警模块根据单片机控制最小系统的信号进行报警。本发明能够精准测量出三个方位的距离并利用极大似然法取最小值，最整合出坐标并用显示屏显示。如果超声波测量的距离超出或者小于测量范围，系统发生异常警报。

技术领域

本发明属于超声波定位技术领域，具体涉及一种基于超声波定位的室内定位系统。

背景技术

随着国家经济的发展，老百姓的生活水平和收入逐年提高，对社会服务的需求也比往年更为迫切，面对着即将步入发达国家的国民，随着社会经济的发展和社会结构的变化。这几年数据业务和多媒体业务的快速增加，人们对定位与导航的需求日益增大，尤其在复杂的室内环境，如机场大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场、矿井等环境中，常常需要确定各种设施与物品在室内的位置信息。但是受定位时间、定位精度以及复杂室内环境等条件的限制，比较完善的定位技术目前还无法很好地利用。因此，各路专家学者提出了许多室内定位技术解决方案，如GPS技术、红外线技术、蓝牙技术、射频识别技术、超宽带技术、Wi-Fi技术、ZigBee技术、超声波技术等。

室内定位设备装置能以超声波测量空间中的点的三维坐标再通过显示器显示，指引工作人员移动至安全区域，降低人为意识判断产生的误差。物体的实时定位非常必要，在很多控制电路场合都至关重要。其中的原因是超声波方向性较好，穿透性强，而且电路系统实现简单，生产成本低，适合大规模应用，理应得到重视。现阶段超声波定位系统主要采用微控制器为核心，使用单片机内部的中断计时器计时。但由于超声波回波的时刻难以捕获，周边的温度对声速的影响，导致超声波测距技术的精度不尽人意，束缚了该系统在高精度要求场合的使用。由于单片机计时精度限制和硬件的束缚，现有的超声波定位系统的测量范围是0.02m-20m，误差为毫米级别。

本专利采用AT89S52单片机作为核心控制器，通过HC-SR04超声波模块的工作原理和超声波介质传播原理，设计一个精密度高，能实时显示的超声波定位系统。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于超声波定位的室内定位系统，能够精准测量出三个方位的距离并利用极大似然法取最小值，最整合出坐标并用显示屏显示。如果超声波测量的距离超出或者小于测量范围，系统发生异常警报。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于超声波定位的室内定位系统，包括单片机控制最小系统、超声波模块、温度补偿模块、LCD显示模块和报警模块。

所述的单片机控制最小系统连接超声波模块、温度补偿模块、LCD显示模块和报警模块；所述的超声波模块包括三个超声波探头，三个超声波探头放置在一条直线上，并且相互间隔100mm，位于中间的超声波探头标志为二维坐标原点，其余两个超声波探头分别放置于x轴负半轴和x轴正半轴上。所述的单片机控制最小系统根据超声波模块传输的数据计算测量距离；所述的温度补偿模块用于测量周边温度，并通过所测得温度修正超声波速度；所述的LCD显示模块用于显示测量的距离；所述的报警模块根据单片机控制最小系统的信号进行报警。

进一步的，所述的单片机控制最小系统采用AT89S52单片机，包括电源、时钟电路、最小系统和复位电路；

所述AT89S52单片机采用I/O口TRIG触发设置测距，给超声波模块的TRIG口最少10us的高电平。接着超声波模块自发地发送八个40KHZ的规则方波，超声波模块自动检测是否有回波返回。如果检测有信号回来，利用模块I/O口Echo输出一个低电平，其中高电平连续发射的时间就是超声波从发射端到接收端返回的时间，测量距离＝(高电平时间持续*声速)/2；