超声波定位系统
超声波定位讲解
3、定位算法简析
定位算法一
超声波空间定位方案一：
超声波发射器固定在待定位的物体 上，发射器按一定时间向周围发射超声 波脉,在其周围3个固定的位置安装超声 波接收器用以接收发射器发射的超声波 脉冲，利用超声波到达3个接收器的时间， 计算出超声波发射器的具体位置。如果 是移动物体，通过连续测量，就可描绘 出物体移动轨迹。 或者待定 位物体 上 装 的 是超 声 波 接 收 器 ，物 体 周 围装 的是 发射器 ， 通 过 计 算 接 收器 与每 个 发 射 器 之间 距离 进行 定 位。
2、超声波定位系统设计
超声波定位系统设计
超声波定位系统主要研究超声波的测距方法，然后根据距离和提 供算法来计算出待测物体的位置，超声波测距有两种实现方法：
一、反射式测距法：反射式测距法就是发射超声波并接收由被测物产生的回波 ,根据 回波与发射波的时间差计算出待测距离。
声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中 传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声 波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍 物的距离(s)，即：s=340t/2 。这就是经典的所谓的时间差测距法。
超声波及其物理性质
超声波物理特性：
超声波是一种机械波，其可以在气体、液体和固体 中传播，具有以下待性： (1)超声波的频率很高，波长较短，绕射现象小， 传播速度慢，可以像光线那样沿着一定方问传播，传播 的能量较为集中。 (2)超声波的振幅很小，加速度非常大，因而可以 产生较大的能量，而且对液体、固体的穿透本领很大， 尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。 (3)对外界光线和电磁场不敏感，可用于黑暗、有 灰尘或烟雾、电磁干扰强、有毒等恶劣环境中，超声波 的这些特性，使其在遥控、测距以及其它领域得到了广 泛的应用。
基于超声波技术的室内定位系统研究
基于超声波技术的室内定位系统研究随着智能家居、智能工厂等技术的发展，室内定位技术也成为了一个基础性技术。
以前在室内定位技术方面，常用的是基于Wi-Fi、蓝牙、红外等技术，但是由于其存在精度、覆盖范围、干扰等方面的局限性，而现在更多的是基于超声波技术的室内定位系统。
超声波室内定位系统的原理是，利用超声波模块向四周发出超声波信号，接收模块接收信号后带有时序信息，通过算法计算可以确定接收模块在空间中的位置，进而确定被定位目标。
相较于其他常用的技术，超声波室内定位系统具有精度高、覆盖范围广、干扰小等优点。
实现超声波室内定位系统主要依靠硬件和算法两方面。
硬件方面，主要涉及超声波传感模块、控制器、定位标签等部分，其中传感模块是核心部件。
在高精度定位要求的应用场景下，需要在定位区域安装足够数量的超声波模块保证定位标签与多个收发模块之间发生超声波交互。
算法方面，超声波室内定位系统需要用到距离测量算法、三角定位算法、蒙特卡洛算法等。
这些算法的目的是通过处理传感器获取的数据，最终确定被定位物体的位置。
其中实现精度较高的超声波室内定位系统，需要通过深度学习等技术优化算法。
超声波室内定位系统应用于通行管理、物资调配、室内导航等领域，它可以精确地为物品或个体标签建立位置信息，实现快速智能化管理和监控。
例如，在仓储场所中，超声波室内定位系统可以提高物品及库存的精准度，节省按人工统计库存所需的时间和精力。
此外，超声波室内定位系统还可以为用户提供室内导航，实现了人机交互的全新体验感。
当然，超声波室内定位系统在应用过程中也存在着不少问题需要解决。
例如，超声波模块工作过程中易受设备、人员、环境等外部干扰，进而造成误差。
还有定位标签电量耗费、外观设计等问题都需要针对性地解决。
随着技术发展，这些问题的解决方案也会逐步出现。
总的来说，基于超声波技术的室内定位系统，是一个依赖硬件设备和算法的全新技术应用。
其优点在于精度高、覆盖范围广，可以为用户提供更全面、智能化的定位服务。
超声波定位讲解
2、超声波定位系统设计
超声波定位系统设计
超声波定位系统主要研究超声波的测距方法，然后根据距离和提 供算法来计算出待测物体的位置，超声波测距有两种实现方法：
一、反射式测距法：反射式测距法就是发射超声波并接收由被测物产生的回波 ,根据 回波与发射波的时间差计算出待测距离。
声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中 传播途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声 波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍 物的距离(s)，即：s=340t/2 。这就是经典的所谓的时间差测距法。
1、超声波特点阐述
超声波室内定位系统的应用现状
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，比较完善的室内定位技术目前还无法很好地利 用。因此，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、Wi-Fi技术、超声波 技术等等。 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。
超声波及其物理性质
超声波物理特性：
超声波是一种机械波，其可以在气体、液体和固体 中传播，具有以下待性： (1)超声波的频率很高，波长较短，绕射现象小， 传播速度慢，可以像光线那样沿着一定方问传播，传播 的能量较为集中。 (2)超声波的振幅很小，加速度非常大，因而可以 产生较大的能量，而且对液体、固体的穿透本领很大， 尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。 (3)对外界光线和电磁场不敏感，可用于黑暗、有 灰尘或烟雾、电磁干扰强、有毒等恶劣环境中，超声波 的这些特性，使其在遥控、测距以及其它领域得到了广 泛的应用。
基于超声波的跟踪定位系统研究
基于超声波的跟踪定位系统研究在现代社会中，人们需要对移动物体进行实时追踪和定位，以便于进行相关监测和控制操作。
为了实现这个目标，基于超声波的跟踪定位系统成为了一个被广泛研究的领域。
这篇文章主要探讨了基于超声波的跟踪定位系统的研究，包括定位原理、系统设计、算法实现和应用领域等方面。
一、定位原理基于超声波的跟踪定位系统是一种利用声波在空气中的变化进行测距、定位和追踪的技术。
声波是一种机械波，它能够在空气中传播，并在遇到不同密度的物体时发生反射、折射和散射等现象。
这为声波跟踪定位提供了基础条件。
在这种系统中，如何采集声波信号并从中获取有用的信息是至关重要的。
定位原理的核心是测量声波传播的时间差。
在系统中，一组发射器和接收器被放置在目标区域内。
这些发射器将超声波信号发送到目标物体，接收器接收到物体反射回来的声波。
通过测量发射和接收的时间差，可以确定目标物体与接收器之间的距离。
当有多组发射器和接收器组成网络时，可以利用三角定位法计算目标物体的位置。
二、系统设计基于超声波的跟踪定位系统由以下几个部分组成：1. 发射器：负责发射超声波，通常使用压电材料来产生机械振动引起声波发射。
2. 接收器：负责接收目标物体反射回来的声波，并将其转化为电信号。
通常采用压电材料来产生电信号。
3. 时间测量器：负责测量发射器和接收器之间的时间差来确定目标物体与接收器之间的距离。
4. 数据处理器：负责实现测距数据的处理，包括三角定位法的计算。
5. 软件界面：提供用户接口和数据输出，通常使用图形化界面。
三、算法实现基于超声波的跟踪定位系统通常采用三角定位法来计算目标物体的位置。
三角定位法是利用目标物体与多个发射器/接收器之间的距离来计算目标物体在平面或空间中的位置的一种方法。
当目标物体与三个以上的发射器/接收器配对时，可以通过计算交点来确定目标物体的位置。
交点是所有发射器/接收器之间连线的交点，它是目标物体在平面/空间中的位置。
四、应用领域基于超声波的跟踪定位系统具有广泛的应用场景，包括物流、工业生产、医疗、安全等领域。
超声波定位系统的原理与应用
超声波定位系统的原理与应用Pr i nc iple and Appl ica tion of Superson ic L oca tion Syste m●王富东W ang Fudong1 基本原理已经获得广泛应用的无线电定位系统的基本原理是通过接收几个固定位置的发射点的无线电波,从而得到主体到这几个发射点的距离,经计算后即可得到主体的位置。
超声波定位的原理与此相仿,只不过由于超声波在空气中的衰减较大,它只适用于较小的范围。
超声波在空气中的传播距离一般只有几十米。
短距离的超声波测距系统已经在实际中有所应用,测距精度为厘米级。
超声波定位系统可用于无人车间等场所中的移动物体定位。
其具体实现可有两种方案。
方案1:在三面有墙壁的场所,利用装在主体上的反射式测距系统可以测得主体到三面墙壁的距离。
如果以三面墙壁的交点为原点建立直角坐标系,则可直接得到主体的三个直角坐标如图1所示。
图1 利用三面垂直的墙壁进行定位 这种方案在实际应用中要受到某些限制。
首先,超声波传感器必须与墙面基本保持垂直。
其次墙壁表面必须平整,不能有凸出和凹进。
传感器与墙壁之间也不能有其它物体。
这在很大程度上影响了其实际使用的效果。
方案2:在空间的某些固定位置上设立超声波发射装置,主体上设立接收器(反之亦可)。
分别测量主体到各发射点的距离,经过计算后便可得到主体的位置。
由于超声波的传播具有一定的发散性及绕射作用,这种方法所受到的空间条件限制较少。
即使在主体与发射点之间有障碍物,只要不完全阻断超声波的传播系统仍然可以工作。
故本文重点介绍这种方法。
发射点的位置通常按直角方位配置。
以三维空间为例,可在坐标原点及(X ,0,0),(0,Y ,0)三个位置布置发射点如图2所示。
图2 距离与坐标换算主体坐标(x ,y ,z )到三个发射点的距离分别为L 1,L 2,L 3,由距离计算坐标的原理如下: 由图2可得如下三角关系: X 2+Y 2+Z 2=L 12(1) (X -x )2+Y 2+Z 2=L 22(2) X 2+(Y -y )2+Z 2=L 32(3) 求解上列方程可得: x =(L 22-L 12+X 2)2Y(4)王富东,现在苏州大学工学院工作。
基于AT89C51的超声波定位系统设计
基于AT89C51的超声波定位系统设计作者：金鑫来源：《电子世界》2012年第19期【摘要】本系统是向测量目标发射超声波脉冲然后接收相应的反射波，由AT89C51集成的模拟比较器A检测到达系统的回声，计算时间以达到定位目的的精确测量系统。
【关键词】超声波；测距；定位1.前言本设计的主要应用是eBeam白板，该系统是通过吸附于普通白板左右上角的两个接受器接受并传送白板笔在书写时发出的超声波至本地计算机，从而将写于白板的任何笔迹及现场声音记录于本地计算机，并可通过internet及时传送给远端计算机。
2.总体方案设计本设计采用超声波发生与接收一体的装置，通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差，然后计算出相应的距离。
假设声波室温下在空气中的速度为340米/秒，AT89CC51计算系统与目标间的距离并采用LED将其显示在四位的LED显示器上。
距离以米为单位显示，精度为1cm。
本系统由超声波测距系统及定位系统两部分组成。
3.超声波测距系统的设计3.1 系统概述单片机发出超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差，然后计算出相应的距离。
3.2 系统硬件设计本系统主要电路又单片机主机系统电路、超声波发射、接收电路、LED显示电路。
3.2.1 单片机主机系统电路本电路由AT89C51主机、时钟、复位电路及报警电路组成。
3.2.2 超声波发射电路超声波发送器包括超声波产生电路和超声波发射控制电路两个部分，超声波探头选用CSB40T，可利用软件产生40kHz的超声波信号，通过输出引脚输入至驱动器，经驱动器驱动后推动探头产生超声波。
3.2.3 超声波接收电路超声波接收器包括超声波接收探头、信号放大电路及波形变换电路三部分。
超声波接收电路的作用是对接收的超声波信号进行放大，并将该信号处理成系统可以接收的电平信号。
3.2.4 LED显示电路常用的测量数据的显示器有发光二极管显示器（简称LED或数码管）和液晶显示器（简称LCD）。
超声波定位系统的设计
己昨 巨 月 第己 日 卷 第巳 期
目 标节点 矽 倒 超声 波信号停 止定时器 取出定 时器中 数值送 到上位
机
的 法 据 目 上 三 定维 位 标 计 位坐 机 节 算 出 算 根 点
目 标节 点启动
定时器
图
定位系统的流程图
节点的硬件设计
微处理器模块
微处理器采 用 公司的 微处理
单片机产生 的信号进行放大 再将放大了的信号加载于超
接 口是 用 于对 程 序 的下 载 , 设 计 中采 用 标 准 的 接 口座 , 以此方便仿真器的使用 。串 口通信模块接 单片机的串行通信 口 , 并采用 样使整个无线节点能方便地工作在
系统 的功耗 。
通信
低功耗芯 片 , 这 下 ,进一步降低 了
引脚提供时钟频率 , 通过
同步性 ,在接收和发送时 ,保证
一
瀚 麟 皱麟 熟 耀 翼 蒸 黝 黝 黝 燕鬃 缨 撇 瓢
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十 的 串 口接 收 控 件
在数据接收部分 , 用
传感器节点定位过程中 , 未知节点在获得对于临近信 标节点的距离后 ,通常使用三边测量法计算 自己的位置 。 已知 、 、 三个节 点的坐标分别为 。 , 。, 。 、 、, 。, 。、 。 , 。 , 。 , 以及它们 到未知节点 的距离 分别为 。 ,氏 , 。 , 假设节点 的坐标为 , , 。 那么 ,存在以下公式 一 一几 十 一 。 一 。 一 。 少 一夕 一 一气 一武 一跳 一 磷 能 。使
一
寇海洲 基于超声波的定位系统研究与实现
定时器 中的 并发给上位
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定时器中的 并发给上位
开中断
曰 习 ﹁ 尸 ︻ 气 匕 连 了 ︻ 占 丹 一 口
蝙蝠和雷达仿生学例子
蝙蝠和雷达仿生学例子蝙蝠和雷达是仿生学中经常被引用的例子，它们之间的关系非常密切。
蝙蝠是一种夜行性动物，由于在黑暗中无法依靠视觉来感知周围环境，蝙蝠进化出了一种独特的生物雷达系统，即超声波定位系统。
通过发出超声波信号并根据回波来判断周围环境的情况，蝙蝠能够精确地感知到障碍物的位置和形状，从而避免碰撞。
雷达技术正是受到了蝙蝠的超声定位系统的启发而发展起来的。
下面将详细介绍蝙蝠和雷达在仿生学中的应用。
1. 蝙蝠的超声波定位系统蝙蝠通过声波的反射来感知周围环境，它们发出一系列高频声波，然后根据声波的回声来确定物体的位置和形状。
蝙蝠的耳朵非常敏感，能够听到高于人类听力范围的声音。
这种超声波定位系统使蝙蝠能够在黑暗中捕捉到食物，避免障碍物，甚至能够在飞行中捕捉到昆虫。
2. 蝙蝠的声音发射器和接收器蝙蝠的声音发射器位于嘴巴附近，它们能够发出高频声波，然后通过耳朵接收回声。
蝙蝠的耳朵相距较远，这样可以更好地接收到回声，从而提高定位的精度。
蝙蝠通过调整声音的频率和幅度来适应不同的环境和任务。
3. 蝙蝠的大脑处理声音的能力蝙蝠的大脑具有很强的处理声音的能力，它们能够分辨不同频率和幅度的声波，并将其转化为对物体的位置和形状的认知。
蝙蝠的大脑还能够将声波的时间差转化为物体距离的信息，从而更加准确地定位物体。
4. 雷达技术的发展雷达技术是受到蝙蝠的超声波定位系统的启发而发展起来的。
雷达系统通过发射电磁波并接收回波来感知周围环境。
雷达系统可以用于军事、航空、气象等领域，能够探测飞机、船只和天气情况等。
雷达技术的发展使得人类能够在远距离和恶劣环境下进行目标探测和跟踪。
5. 雷达系统的工作原理雷达系统通过发射电磁波并接收回波来感知周围环境。
当电磁波遇到物体时，会被反射或散射，然后被接收器接收到。
通过测量发送和接收之间的时间差，可以计算出物体的距离。
利用多普勒效应，还可以计算出物体的速度和方向。
6. 蝙蝠和雷达的相似之处蝙蝠和雷达都是通过发射信号并接收回波来感知周围环境。
超声波定位系统
Hale Waihona Puke AbstractWith the development of the national economy,location-based services become more and more important.In outdoor environments,the global positioning system(GPS) satellites and Beidou navigation system(BDS) has successfully solved the problem of localization can provide nearglobal location coverage,and due to the impact of buildings,positioning signal attenuation greatly,so can't do anything about indoor location.This papers pre discussion has a of ultrasonic positioning system of algorithm,detailed introduced has ultrasonic sensor of principle and characteristics,and STC company of STC89C52RC single tablets machine of performance and features,and in analysis has based on STC89C52RC chip for core of ultrasonic ranging of based Shang,pointed out that has design and making a ultrasonic positioning system of ideas and by needed considered of problem,including ultrasonic launches circuit,ultrasonic receives circuit,single tablets machine system,and LCD1602 displayed circuit and so on.Main to locate open space objects.
超声波测距(高度定位控制和测量系统)3图俱全
目录摘要 (2)第一章系统总体设计方案 (4)1.1 超声波测距原理 (4)1.2 超声波测距系统 (4)第二章系统的硬件设计 (5)2.1 超声波发生电路 (5)2.2 超声波接收电路 (6)2.3 温度的补偿 (8)2.4 LED动态显示电路 (8)第三章系统软件设计 (9)3.1 主程序结构 (10)3.2 中断程序结构 (11)3.3回波接收程序 (11)第四章误差分析 (12)4.1.时间误差 (12)4.2.超声波传播速度误差 (12)第五章调试 (12)第六章整机原件清单 (13)第七章总结 (13)7.1设计任务完成情况 (13)7.2 心得体会 (14)参考文献 (15)附录一 (16)附录二 (17)附录三 (18)摘要高度定位控制和测量系统也就是我们常说的超声波测距。
由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。
而电子技术及压电陶瓷材料的发展，使高度定位控制和测量系统得到了迅速的发展。
超声测距是一种非接触式的检测技术。
与其它方法相比，它不受光线、被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力。
因此在液位测量、机械手控制、车辆自动导航、物体识别等有广泛应用。
特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来，具有很高的分辨率，因而其准确度也较其它方法为高;而且超声波传感器具有结构简单、体积小、信号处理可靠等特点。
关键字：传感器、测距、测量系统、设计、高度定位PICKHighly positioning control and measurement system is also we often say the ultrasonic ranging. Due to the strong, the energy consumption of ultrasonic directivity slowly in the medium of communication, distance, and is often used to measure the distance of ultrasonic, such as rangefinder and material level measurement instrument etc can all through the ultrasonic. And electronic technology and the development of piezoelectric ceramic materials, high positioning control and measuring systems have been developed rapidly.Ultrasonic ranging is a non-contact detection technologies. Compared with other methods, it is light and darkness, the analyte in dust, smoke, electromagnetic interference, toxic etc harsh environments have certain ability to adapt. Therefore, in robot control level measurement, vehicle navigation, automatic object recognition is widely used. Especially the application in the air, the air velocity range due to low, the echo signal along the direction of propagation of contains information on the structure, very easily with high resolution, and its accuracy is higher than other methods for, And the ultrasonic sensor has simple structure, small volume, the characteristic such as being reliable signal processing.Key words: sensor, and measurement system, the design, the high position第一章系统总体设计方案1.1 超声波测距原理超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。
基于AT89C51的超声波定位系统设计
图３主程序流程图
图４ 固件 程序流程 图
经 过计 算 后便 可得 到 主体 的位 置 。
１０ ９ 口 用 来 驱 动 Ｌ Ｄ 码 管 ，Ｐ 接 口用 作 位 航空航天大学出版 社， ９ ． Ｅ数 ０
［张毅刚， ２ ］ 彭喜源． 片机应用设计 ． 单 哈尔滨工业大 根 据 三 角 形 的稳 定 性 ， 发生 器 ｉ 发 选 。 和 学 出版社， ０ ． ２ ３ ０ 生 器２ 的距 离 是 固 定 的 ，那 么 如 果 测 出物 ４ ３ 系 统 软 件 设 计 （ 序 流 程 图如 ． 程 【 张海涛． 多超声波传 感器的避 障系统设计Ⅱ． ３ 】 基于 】 体 到 发 生 器 ｉ 发 生 器 ２ 距 离 ，就 可 以 图３ ２ 和 的 －）
１ 引言 ． ２ 系统 硬件 设 计 ．
数 据 采 集 在 现 代 工业 生 产 及 科 学 研
低 、 开 放 性 、运 算 能 力 、 通 讯 能 力 强 、 易于 使用 ，逐渐 成 为 设计 应 用 的主 流 ，
责读 取 数 据 ，并 通过 Ｕ Ｂ 线 传输 到计 算 失 调 、漂 移和 偏置 电流 。 Ｓ总 机 ，嵌 入 式 处 理 器 还 负 责整 个 系 统 的协 信 号 调 理 电路 如 图２ Ｉ 为 模 拟 输 ，Ａ Ｎ 调工 作 。 入 信 号 ，Ａ 信 号 输 出 。 第 一 级 放 大 倍 数 Ｏ 而 目前 在 微机 系统 中 ，外 设 与Ｃ Ｕ Ｐ 的连 接 Ｎ ＝ ＋ ２ Ｒ ， 第 二 级放 大倍 数 Ｎ ＝ ＋ ３ Ｉ ＩＲ ／ Ｉ ２ ｌＲ ／ 存 在 接 口标 准 各 自独 立 、 互 不 兼 容 、 无 ２ １模 拟 输 入和 调 理 电路 ． 法 共 享 的 问题 ， 并 且 安 装 、配 置 亦 很 麻 信 号输 入通 道 为多 通道 输入 ，系统 可 Ｒ ， 总 的 放 大 倍 数Ｎ Ｎ ×Ｎ ，通 过 Ｒ 、 ４ ＝１ ２ １ 烦 ，而 通 用 串 行 总线 （Ｓ ） 优 良特 性 对 以采 用Ａ Ｇ ０ 高速 多路 模 拟开 关 组成 ， 由 ＵＢ 的 Ｄ ６８ Ｒ 、 Ｒ 和 Ｒ 的 不 同取 值 ，可 实现 不 同 倍 ２ ３ ４ 此 提 供 了极 佳 的解 决方 案 Ⅲ。 １ 片 选 线 和 ３ 地 址 线 实现 从 ８ 单端 信 数 放 大或 衰减 。 条 条 路
基于超声波的定位系统设计
基于超声波的定位系统设计超声波定位系统是一种常用的室内定位系统，其原理是利用超声波传感器发送和接收超声波信号，通过测量超声波传播时间和强度来确定目标的位置。
在本文中，我将设计一个基于超声波的定位系统，包括硬件和软件方面的内容。
硬件设计部分包括传感器选择和电路设计。
我们可以选择超声波传感器模块，这种模块通常包括超声波发射器和接收器。
我们需要选择一个频率合适的超声波发射器，通常在40kHz附近。
接收器可以选择带有放大器和滤波器的模块，以增强接收到的信号，并去除噪音。
接收到的信号可以通过微控制器进行处理和分析。
在电路设计方面，我们需要考虑超声波传感器模块的电源供应和信号处理。
我们可以使用电池或者直流电源作为电源供应，但要确保电源电压稳定。
对于信号处理，我们可以使用放大器来增强接收到的信号，然后通过滤波器去除噪音。
接收到的信号可以通过模数转换器转换成数字信号，以便进行后续的处理和分析。
软件设计部分包括信号处理和定位算法。
在信号处理方面，我们需要对接收到的信号进行滤波和去噪处理。
可以使用数字滤波器来去除噪音，并使用算法来分析信号的幅值和延迟。
接收到的信号可以通过相关分析或者时间差法来确定目标的距离和方向。
在定位算法方面，我们可以使用多普勒效应或者三角定位法。
多普勒效应可以通过测量频率变化来确定目标的速度和方向。
三角定位法可以利用多个超声波传感器的位置信息来确定目标的位置。
使用最小二乘法或者粒子滤波等算法可以提高定位的准确度和稳定性。
此外，我们还可以考虑加入实时定位和地图显示功能。
通过添加无线通信模块，可以将目标位置实时传输到显示设备上，并在地图上显示目标位置。
这样用户可以通过显示设备来方便地追踪目标位置。
总结来说，基于超声波的定位系统设计需要考虑硬件和软件方面的内容。
硬件设计部分包括传感器选择和电路设计。
软件设计部分包括信号处理和定位算法的设计。
通过合理的硬件设计和优化的软件算法，我们可以设计出一套准确、稳定的基于超声波的定位系统。
基于超声波的定位系统研究与实现
传感器技术、微机电系统、现代网络和无线电通信等技术的进步，推动了无线传感器网络的产生和发展。
无线传感器网络具有广阔的应用前景，能应用于军事国防、工农业控制、城市管理、生物医疗、环境定位、抢险救灾、危险区域远程控制等诸多领域。
超声波定位的原理与无线电定位系统相仿，只是由于超声波在空气中的衰减较大，只适用于较小的范围。
超声波在空气中的传播距离一般只有几十米。
短距离的超声波测距系统已经在实际中应用，测距精度为厘米级。
超声波定位系统可用于无人车间等场所中的移动物体定位。
1 超声检测原理1.1 回波信号超声检测信号分析系统的原理是通过超声检测仪和信号采样装置及计算机的相互协调，实现超声检测电信号的模数转换，并完成检测数据的存储，计算机根据己量化的回波信号数据，利用有关理论及技术作相应处理。
超声检测是一种物理手段，利用超声波的性质来判断目标的距离。
是根据超声波在检测区域内运动时遇到界面反射所呈现的特征来判断物体位置状况的无损检测方法。
超声波检测中常用技术是把超声波短脉冲发送至被测物体，当声波自物体的非连续性结构或边界返回时，获取其回波波形。
当波触及物体前壁面时，有几个振荡周期的窄带随机波产生，称为始波，与此同时，还有一部分超声波渗入被测物体，触及物体的后壁面，又可得到振荡的回波，称为底波。
利用始底波之间的时间间隔与己知的声波在物体中的速度，便可算出物体的距离。
同样，当声波触及被测物体内的气孔、杂质等非连续性目标位置时，也会产生回波，据此得出目标位置的信息，如目标位置在检测区域内的大致位置性质等。
1.2 模型的建立超声波检测中所处理的是振荡波，具有窄带随机信号的特性。
传统的超声波检测设备采取硬件检波的方法提取回波包络，检测精度和主峰位置的精确定位都无法保证。
由于目标回波位置直接决定了测量精度，尤其对运动目标，如何精确测定出回波位置是技术的关键所在。
本文介绍的信号采集系统包括传感器信号采集设计及传感器与MOTE之间信息传递的硬件设计与构造。
超声波定位 原理
超声波定位原理
超声波定位是一种利用超声波来确定物体位置的技术。
它基于声波在空气或其他介质中传播的速度固定的原理。
超声波定位系统通常由发射器和接收器组成。
发射器发射超声波脉冲，脉冲辐射到周围的环境中并与障碍物相互作用。
随后，接收器接收到反射回来的超声波信号。
接收器接收到信号后，可以根据超声波的传播时间来计算物体与定位系统之间的距离。
根据超声波在空气中传播的速度和来回时间，可以简单地使用速度乘以时间的一半来计算距离。
另外，在多个接收器同时接收到反射回来的信号后，可以通过测量信号的到达时间差来确定物体的方向。
这是利用超声波在传播过程中的速度不变性来实现的。
超声波定位系统在许多领域都有广泛应用。
例如，在无人驾驶汽车中，超声波定位可用于检测周围的障碍物。
在医学成像中，超声波定位可用于确定人体内部器官的位置。
此外，还可以应用于测距仪、声纳系统等各种应用中。
总的来说，超声波定位利用超声波的传播时间和速度来确定物体的位置。
它具有精度高、反应时间快等优点，因此在许多领域得到了广泛应用。
基于超声波技术的智能室内定位研究
基于超声波技术的智能室内定位研究随着智能家居技术的不断进步，越来越多的人开始关注室内定位。
智能室内定位技术可以为人们提供更多便利，使室内生活更加舒适。
目前，基于超声波技术的室内定位系统已经得到广泛应用，成为研究热点之一。
一、超声波技术与室内定位超声波技术是一种非常先进的测量技术，能够在两个点之间传输信息。
它可以被用于声学测量、控制、定位、人机交互、检测和安全领域，其中最为重要的一个应用就是室内定位。
超声波技术的优点在于其信号强、传输距离长，能够覆盖更广的室内范围。
它可以通过改变超声波的频率、振幅、相位等来实现不同的室内定位功能，因此被广泛应用于各种不同的室内定位系统中。
二、基于超声波技术的室内定位系统基于超声波技术的室内定位系统主要有三个方面的应用：超声波传感、超声波定位和超声波导航。
下面将分别对这三个方面的应用进行阐述。
超声波传感：超声波传感器是基于超声波技术的传感器，它可以探测到物体的距离、方向和速度等信息。
使用超声波传感器可以让智能设备更加灵活和便利，可以实现人机交互、自动控制等功能。
超声波传感器被广泛应用于各种室内定位系统，包括智能家居、智能门锁等。
超声波定位：超声波定位是通过测量超声波的传输时间和信号强度来进行室内定位。
超声波定位可以提供高精度、高准确性的定位信息，可以实现单室内或多室内的定位需求。
超声波定位被广泛应用于室内导航、智能家居等领域，为人们的生活带来了更多便利。
超声波导航：超声波导航是一种基于超声波技术的室内导航系统，它可以为使用者提供更准确、更快速的导航信息。
超声波导航系统可以通过声波反射和声纹识别等技术来实现室内导航，帮助人们更好地掌握室内环境，使人们的室内生活更加方便。
三、基于超声波技术的室内定位系统应用案例1.智能门锁：智能门锁是基于超声波技术的一种室内定位系统，它可以通过超声波传感器探测人体距离门锁的距离和方向，从而实现远程开门和关门的功能。
使用智能门锁既方便又安全，而且在实际应用中被证明是非常可靠的。
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2.1.1 超声波的物理性质 ................................................................................................ 6 2.1.2 超声波的传播速度 ................................................................................................ 6 2.2 超声波传感器 ................................................................................................................ 7 2.2.1 超声波传感器原理 ................................................................................................ 7 2.2.2 超声波传感器的检测模式 .................................................................................... 7 2.2.3 超声波传感器系统构成 ........................................................................................ 8 2.3 超声波定位系统 ........................................................................................................... 8 2.3.1 超声波定位系统的原理 ........................................................................................ 8 2.3.2 超声波定位系统的组成 ........................................................................................ 9 第三章 超声波定位系统主要硬件的设计 ........................................................................... 10 3.1 总体方案设计 .............................................................................................................. 10 3.2 单片机主机系统电路 .................................................................................................. 10 3.2.1 STC89C52 ............................................................................................................. 10 3.2.2 单片机电路 .......................................................................................................... 10 3.2.3 复位电路 .............................................................................................................. 11 3.2.4 时钟电路 .............................................................................................................. 11 3.3 超声波测距系统电路设计 .......................................................................................... 11 3.3.1 超声波发射电路 .................................................................................................. 11 3.3.2 超声波接收电路 .................................................................................................. 12 第四章 超声波定位系统软件的设计 ................................................................................... 13 4.1 系统程序的结构 .......................................................................................................... 13 4.2 系统主程序.................................................................................................................. 13
电子设计大赛
超声波定位系统设计（C 题）
学生姓名：
学 院： 时 间：
梁天宇 李嘉怡 信息工程学院 2015.04.20-2015.05.22
2015 年 5 月 22 日
超声波定位系统设计报告
摘要
随着国民经济的发展，基于位置的服务显得越来越重要。室外环境下，全球 定位系统(GPS)和北斗卫星导航系统（BDS）已经比较成功地解决了定位问题，可 以提供接近全球的定位覆盖范围，而由于受建筑物的影响，定位信号大大衰减， 因此对室内定位无能为力。本论文预探讨了一种的超声波定位系统的算法，详细 介绍了超声波传感器的原理和特性，以及 STC 公司的 STC89C52RC 单片机的性能 和特点，并在分析了基于 STC89C52RC 芯片为核心的超声波测距的基础上，指出 了设计并制作一个超声波定位系统的思路和所需考虑的问题，包括超声波发射电 路、超声波接收电路、单片机系统、LCD1602 显示电路等。主要实现对开阔空间 的目标物体进行定位。
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目录
摘 要 ....................................................................................................................................... 1 Abstract ..................................................................................................................................... 2 第一章 ....................................................................................................................................... 5
1ment of the national economy,location-based services become more and more important.In outdoor environments,the global positioning system(GPS) satellites and Beidou navigation system(BDS) has successfully solved the problem of localization can provide nearglobal location coverage,and due to the impact of buildings,positioning signal attenuation greatly,so can't do anything about indoor location.This papers pre discussion has a of ultrasonic positioning system of algorithm,detailed introduced has ultrasonic sensor of principle and characteristics,and STC company of STC89C52RC single tablets machine of performance and features,and in analysis has based on STC89C52RC chip for core of ultrasonic ranging of based Shang,pointed out that has design and making a ultrasonic positioning system of ideas and by needed considered of problem,including ultrasonic launches circuit,ultrasonic receives circuit,single tablets machine system,and LCD1602 displayed circuit and so on.Main to locate open space objects.