超声波定位

主要的超声波定位方法有4种：（1）在待定位物体上加装超声波发射器，物体周围装有若干超声波接收器，通过计算发射器与每个接收器之间距离进行定位。（2）与第一种相似，不同的是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。这2种定位方法计算简单，定位准确，但需要在物体上加装发射或接收器，不能对普通物体定位。（3）在待定位物体四周加装多对小发射角的超声波探头，通过测量对各方向外界物体的距离来确定自身位置。这种方法同样不能对普通物体进行定位，并且外界环境须为已知。（4）模仿蝙蝠的定位原理，使用1个超声波发射器，2个超声波接收器，由物体反射波到达2个接收器所用的时间进行定位，该方法可以对普通物体进行定位，但容易受到干扰，当探测范围内有多个物体时，定位结果将不准确。

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。

二、单向测距法：

单向测距法中由应答器和主测距器组成,主测距器放置在被测物体上,在微机指令信号的作用下向位置固定的应答器发射同频率的无线电信号,应答器在收到无线电信号后同时向主测距器发射超声波信号,得到主测距器与各个应答器之间的距离。单向测距发可以实现两点测距，当同时有三个或三个以上不在同一直线上的应答器作出回应时,就可以计算出被测物体所在的位置。在相同的测量距离下,反射式测距法中空气对超声波吸收较单向测距法中大,因此反射式测距范围较单向式测距范围小。若已测得距离，根据算法便可得到待测物体的位置，实现定位。

超声波定位目前大多数采用反射式测距法。系统由一个主测距器和若干个电子标签组成，主测距器可放置于移动机器人本体上，各个电子标签放置于室内空间的固定位置。定位过程如下：先由上位机发送同频率的信号给各个电子标签，电子标签接收到后又反射传输给主测距器，从而可以确定各个电子标签到主测距器之间的距离，并得到定位坐标。

目前，比较流行的基于超声波室内定位的技术还有下面两种：一种为将超声波与射频技术结合进行定位。由于射频信号传输速率接近光速，远高于射频速率，那么可以利用射频信号先激活电子标签而后使其接收超声波信号，利用时间差的方法测距。这种技术成本低，功耗小，精度高。另一种为多超声波定位技术。该技术采用全局定位，可在移动机器人身上4个朝向安装4个超声波传感器，将待定位空间分区，由超声波传感器测距形成坐标，总体把握数据，抗干扰性强，精度高，而且可以解决机器人迷路问题。

定位精度：超声波定位精度可达厘米级，精度比较高。缺陷：超声波在传输过程中衰减明显从而影响其定位有效范围。