室内定位技术中基于超声波传感器的定位系统原理

 室内定位技术中基于超声波传感器的定位系统原理详解

随着社会各行各业的快速发展,人们对定位与导航的需求日益增大,尤其是在复杂的室内环境,常常需要确定各种设施与物品在室内的位置信息,但是受到定位时间、定位精确度以及复杂室内环境等条件的限制,比较完善的室内定位技术目前还无法很好的利用。因此,业界人士提出了很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、WiFi技术、超声波传技术。

根据目前技术定位的发展来看,GPS是目前应用最为广泛的定位技术,缺点是定位信号到达地面时较弱,不能穿透建筑物,而且定位器终端的成本较高。红外线定位技术只能在直线视距内传播、传输距离较短,而且容易被荧光灯或者房间内的灯光干扰,在精确定位上有局限性。蓝牙器件和设备的价格比较昂贵,而且对于复杂的空间环境,蓝牙系统的稳定性稍差受噪声信号干扰大。

什么是超声波定位系统

超声波定位系统是利用超声波的空间传播特性,来确定目标的具体位置。将超声波发生器置于被定位的目标上面,向周围按照一定的时间间隔发送超声波脉冲,在周围3个固定位置上分别接收超声波发射装置发出来的脉冲信号,由于超声波在空间传送速度比较慢,所以通过比较三个接收装置收到信号的时间先后,可以反演出超声波发生器的具体位置,也就是被定位目标的位置,当目标移动时候,可以通过不间断测量,描出目标的运动轨迹。

 

超声波自动定位仪的技术指标包括定位精度、响应速度、定位范围。定位精度在5cm之内,响应速度为0.1秒,定位范围为场地内,半径30米的区间。因此超声波定位系统的应用领域主要是室内定位和场地定位。如汽车驾驶考场,将发射装置置于汽车上,跟随汽车运动,接收系统可在电脑上描出汽车行驶的轨迹,从而可以通过电脑自动判断汽车驾驶员是否合格,减少了监考人员的工作量。

被测距离

 

式中:s为超声波传播距离;h为发射探头与接收探头之间的距离。由于s远大于h,因此可近似认为d=s,则d=s=ct/2,t为发射超声波与接收超声波的时间间隔,c为超声波在空气中的传播速度。在空气中,常温下超声波的传播速度是334m/s,但其传播速度c易受空气中温度的影响,声速与温度关系如表1所示,由此可修正超声波传播速度c=331.5+0.607T

超声波定位原理

超声波定位系统主要是依据超声波测距方法,然后根据距离和算法来定位物体的位置,例如:

超声波发生器内部有两个压电晶片和一个共振板,当两极外加脉冲信号的频率等于压电晶片的固有振荡频率时,压电晶片将发生共振,并带动共振板振动,从而产生超声波;同理,当共振板接收到超声波时,将压迫压电晶片产生振动,将机械能转换为电信号。

DUSN多普勒超声波流量计 不断管污水气泡泥浆气液两相流量计

 

高压泥浆流量计EMFM-N地质勘探用法兰式油壬式电磁流量计

 

EMFM系列智能插入式电磁流量计DN300-DN3000大口径废水污水流量计

 

PUSN型手持式超声波流量计外夹式液体水管道便携式流量计管道外贴自来水

 

 

EMFM大口径智能电磁流量计 污水液体电镀防腐泥浆分体管道式一体式电磁流量计污水废水流量计表

你也可以分享到: