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《基于伪码相关技术的超声波—无线电定位系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、基于伪码相关技术的超声波—无线电定位系统2004年3月?第2l卷第3期微电子学与计算机101基于伪码相关技术的超声波一无线电定位系统雷鸣雳周功道冯祖仁(西安交通大学电信学院,西安710049)摘要:针对在环境已知的室内移动的机器人的定位问题,提出了一种新的定位方法一基于伪码相关技术的超声波一无线电定位法.文章介绍了这种定位系统的原理和设计方案,详细阐述了系统硬件部分的电路设计,并讨论了主要元件的参数设置.最后给出了调试结果.实验表明,该方法提高了定位的准确性,扩大了有效定位范围.关键词:定位系统,超声波测距,伪随机码,数字相关
2、中图法分类号:TN280文献标识码:B文章编号:1000—7180(2004)03-101-05Ultrasonic-radioWaveLocationSystemBasedonPseudo-randomCorrelationTechnologyLEIMing—liZHOUGong—daoFENGZu—renfSchoolofElectricsandInformationEn~nering,Xi'anJiaotongUniversity,Xi'an710049)Abstract:Inallusiontothelocationp
3、roblemofthemobilerobotinaroom,anewmethodisproposedinthispaperthatistheultrasonic--radiowavelocationsystembasedonpseudo--randomcorrelationtechnology.Atfirst,thetheoryandtheprojectofthissystemisintroducedinthispaper;thenauthormakeadetMledstatementaboutthedesignedcimmt
4、ofthesystemandalsodiscusshowtocalculatetheparametersforsomeimportantelementsinthedesignedcircuit.Lastly,theexperimentresultispresented.Theresultoftheexperimentindicatesthemethodiscorrectandaccuracy.Keywords:Locationsystem,Ultrasonicdistancemeasure,Pseudo-randomcode,
5、Digitalcorrelation1引言在环境已知的室内移动的机器人,要确定自己的具体位置,这就是定位问题.目前,移动机器人的定位方法很多.而超声波定位因其成本低,结构简单且易于实现而有了越来越多的应用.一直被广泛应用的超声波定位系统.是将若干个超声波测距仪有规则地安装在移动机器人上.通过测量不同方向上机器人到墙壁的距离来确定它在室内的具体位置.超声波测距仪采用反射式测距法,发射超声波并接收经墙壁反射的回波,根据回波信号滞后发射波信号的时间来计算待测距离.显然.超声波测距仪的性能直接影响移动机器人定位系统的品质.然而.在这种
6、超声波定位系统中.超声波测距仪本身存在着很大的缺陷:(1)测距精度较低.超声波测距仪工作于单脉冲方式,测距精度主要取决于回波信号的信噪比,在信噪比一定的情况下,通过增加前置运算放大电路的增益也不能满足要求.(2)有效作用距离较短.超声波在空气中传播收稿日期:2003_JQ7一l8时衰减较大,因而当待测距离较大时,超声波测距仪接收到的超声波回波信号非常弱,且信噪比很差.这就使得超声波测距仪的有效作用距离较短.为解决以上问题.提高测距精度.扩大有效测量距离.笔者提出了基于伪码相关技术的超声波一无线电测距的设计思想,应用于室内移动机
7、器人的定位2基本原理2.1硬件构成如图l所示,系统主要由若干个应答器和一个主测距器组成.主测距器安装在主体(移动机器人)上,主要由无线电发射器,超声波接收器,前置运算放大电路和伪码解调电路组成,完成无线电的发射,超声波的接收和解调.并将解调后的伪码信号经PLC一7llb多功能数据采集卡送入微机进行处理;应答器按一定规则分别固定在室内天花板的两侧,主要由无线电波接收器,超声波发射器,伪码(m序列码)产生电路,伪码调制及放大电路组成.接收来自主测距器的无线电信号,产生伪随机码(各应l02微电子学与计算机2004年3月?第21卷第3
8、期答器的伪随机编码是不同的),并将伪随机码调制到振荡频率为40KHZ的正弦波_lz;bn在超声波发射器两端.使超声波发射器发射载有伪随机码的超声波给主测距器.微机处理系统无线电发射器A/一R40—16H曩～与放大电路l.l放大电路f_1-__』,,l图1系统工作原理方框图2.
