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《基于TDOA的超声波测距误差分析与改进.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第32卷第6期东北大学学报(自然科学版)Vol132,No.62011年6月JournalofNortheasternUniversity(NaturalScience)Jun.2011基于TDOA的超声波测距误差分析与改进赵海,张宽,朱剑,李大舟(东北大学信息科学与工程学院,辽宁沈阳110819)摘要:基于TDOA的超声波测距模型认为距离为声波的速度与时间差之积,忽略了温度等因素对速度的影响,此外,系统计时的误差影响了时间差测量,导致测距精度不高#分析了基于TDOA原理的超声波测距系统误差的主要来源,建立模型,通过实验对温度、距离衰减
2、及时间差测量进行补偿,利用超声波反射特性对障碍物进行测距,并利用多探头在一定程度上削弱了方向性带来的影响#实验结果表明:系统性能稳定,测距精度高,环境适应性更强#在超声波测距范围内,最大误差不超过4cm#关键词:TDOA;超声波测距;误差修正;最小二乘法,可调放大器中图分类号:TG335.58文献标志码:A文章编号:1005-3026(2011)06-0802-04ErrorAnalysisandImprovementofUltrasonicDistanceMeasuringBasedonTDOAZHAOHai,ZHANGKuan,ZH
3、UJian,LIDa-zhou(SchoolofInformationScience&Engineering,NortheasternUniversity,Shenyang110819,China.Correspondingauthor:ZHANGKuan,E-mail:0511kuan@163.com)Abstract:It.sconsideredthatthedistanceequalsthesquareofsoundvelocityandtimedifferenceinTDOA(timedifferenceofarrival)ba
4、seddistancemeasuringmodelswhichignoretheaffectoftemperatureandotherfactors.Furthermore,thesystemtimingerrorhasimpactonthemeasurementoftimedifference.Thesourcesoftheinferenceareanalyzed,andthemathematicmodelisestablished.Accordingtotheexperiment,thecompensationsoftemperat
5、ure,distanceattenuationandtimedifferencemeasurementareachieved.Usingthereflectioncharacteristicofultrasonic,theimpactofobstacleondistancemeasuringisweakened.Andthroughmultipleprobes,theproblemofdirectivityissolvedtosomedegree.Asshownintheexperimentalresults,theproposedsy
6、stemcanoperatewithhighstability;itsprecisionofdistancemeasurementandtheenvironmentaladaptabilityarehigh.Withinthemeasurementregion,theerrorislessthan4cm.Keywords:TDOA;ultrasonicdistancemeasuring;errorcorrect;leastsquaremethod;adjustableamplifier随着传感网、物联网等信息技术的发展,相关干扰能力强,
7、简单易实现及精度较高#应用对定位精度的要求越来越高,甚至已经达到然而,定位应用的环境随着信息技术的发展纳米级#作为精确定位的基础)))测距技术,已经变得越来越复杂,环境对测距、定位精度的影响已[2]无法满足定位精度的要求,例如TDOA(time经越来越不能被忽视#例如环境将影响声波在differenceofarrival)测距是通过计算两种不同无[3]空气中的传播速度,从而降低TDOA的精度#线信号到达未知接收节点的时间差,再根据两种为此,针对目前基于TDOA的超声波测距系统存信号传播的速度来计算得到未知接收节点与发射在的问题,本文分析
8、测距误差并进行数学建模,在[1]节点的距离#TDOA技术在物联网和移动机器实验的基础上对误差进行了修正#人定位中得到了较多的应用,其最明显的优点:抗TDOA测距系统由发射节点和接收节点组成#收稿日期:201
