專利名稱：一種利用環(huán)向反射調(diào)幅超聲波的姿態(tài)定位裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超聲定位技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用超聲發(fā)射器件產(chǎn)生環(huán)向發(fā)射調(diào)幅超 聲波進(jìn)行指定區(qū)域內(nèi)的剛體目標(biāo)姿態(tài)定位的裝置及方法。
背景技術(shù)：
目前常用的超聲換能器的發(fā)射角度在90度以內(nèi)，即只能朝某一個固定的方向區(qū)域發(fā) 射超聲波信號。由于受到發(fā)射角度的制約，在使用普通的超聲換能器發(fā)射超聲信號來確定 目標(biāo)的位置時，就需要對準(zhǔn)方向，導(dǎo)致使用時不是非常方便靈活。
目前確定目標(biāo)的姿態(tài)定位， 一般利用光學(xué)、射頻、紅外、超聲脈沖等信號的直射波， 來進(jìn)行三角測量和相關(guān)定位技術(shù)確定目標(biāo)上若干超聲發(fā)射點(diǎn)的位置，從而確定剛體的姿 態(tài)。以上方法中都是利用測量信號的直射波，而不利用其反射波來進(jìn)行姿態(tài)定位，這是因 為測量信號經(jīng)過反射面發(fā)射后，其相位可能發(fā)生變化，使得難于利用其反射信號的相差來 定位。對于超聲波來說，反射后的超聲波其相位可能會產(chǎn)生跳變，因而目前沒有利用反射 超聲波作為信號源來做目標(biāo)的定位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種利用環(huán)向反射調(diào)幅超聲波的姿態(tài) 定位裝置及方法。本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種利用環(huán)向反射調(diào)幅超聲波的姿態(tài)定位方法，該方法利用反射調(diào)幅超聲波來測量目 標(biāo)上的多個定位點(diǎn)的位置信息，然后根據(jù)目標(biāo)上的各個定位點(diǎn)的相對位置確定目標(biāo)的姿 態(tài)，具體包括如下步驟
首先觸發(fā)目標(biāo)上的開關(guān)傳感器，觸發(fā)后目標(biāo)就發(fā)射出請求定位信號，通過有線或無線 方式傳送到控制單元，當(dāng)控制單元接收到請求信號后，控制單元立即給該目標(biāo)中的各個定 位點(diǎn)上的發(fā)射換能器分配低頻測量信號和調(diào)制超聲頻信號，即配置分頻器的控制參數(shù)來控 制輸出超聲載頻信號頻率，隨后低頻測量信號經(jīng)超聲頻調(diào)制信號調(diào)制后通過有線或無線方 式傳送到該目標(biāo)，并由其上的發(fā)射換能器發(fā)射然后通過反射器反射出去；
其后進(jìn)入接收處理過程，利用包絡(luò)檢波器調(diào)制出目標(biāo)各個定位點(diǎn)的多路測量信號，然 后這些多路測量信號送入DSP中進(jìn)行A/D采樣轉(zhuǎn)化成為多路數(shù)字信號，并且數(shù)字信號處 理單元根據(jù)該多路數(shù)字信號計算出目標(biāo)離各個接收傳感器的距離，從而得到運(yùn)動目標(biāo)的三 維姿態(tài)信息定位。
上述的方法中，目標(biāo)上每個定位點(diǎn)的定位通過如下方法確定空間有4個不在同一平
面上的接收換能器點(diǎn)陣山、d2 、 d3和d4，其空間三維坐標(biāo)分別為(x^^)、 Oc2sy2,a)、
(A J^3)和(X4J4，Z4)，有一空間目標(biāo)點(diǎn)d距離該四個接收點(diǎn)的距離分別為/！、 /2、 /3和/4，通過三維空間幾何的計算唯一地確定這個目標(biāo)的坐標(biāo)0^,Z)。
實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置，其包括控制單元和傳感器單元，控制單元包括數(shù)字信號處理 器、乘法器、振蕩器、分頻器和包絡(luò)檢波器，控制單元各部分的信號傳輸關(guān)系為控制單 元中各部分的信號傳輸關(guān)系為控制單元中的數(shù)字信號處理器控制分頻器將振蕩器的振蕩 信號分頻成所需的超聲載波信號，超聲載波信號和數(shù)字信號處理器產(chǎn)生的多路測量信號通 過乘法器產(chǎn)生調(diào)幅超聲信號送到目標(biāo)器件上發(fā)射，接收傳感器陣列接收到的超聲信號和超 聲載波信號在包絡(luò)檢波檢波器中檢出幅度包絡(luò)，然后將這包絡(luò)送到數(shù)字信號處理器中處理 計算；傳感器單元包括若干目標(biāo)器件、若干接收傳感器；其中目標(biāo)器件由具有開關(guān)功能的 傳感器、若干個發(fā)射換能器和反射器組成，目標(biāo)器件上的信號傳輸關(guān)系為目標(biāo)器件上的 開關(guān)功能傳感器閉合時，就將控制單元傳輸過來的調(diào)幅信號發(fā)送到發(fā)射傳感器上發(fā)射，反 射后的超聲信號經(jīng)過目標(biāo)器件上的反射器反射后形成環(huán)向超聲發(fā)射出去；目標(biāo)器件和控制 單元之間采用有線或無線連接。
上述裝置中，所述目標(biāo)器件上的反射器采用高聲阻抗材料，能產(chǎn)生環(huán)向360度覆蓋的
發(fā)射超聲波信號。
上述裝置中，所述反射器采用金屬(例如鋼)或塑膠材料(例如有機(jī)玻璃)，鋼的聲 阻抗為453 g.cm—ls—1,有機(jī)玻璃的聲阻抗為32 g.cm—ls—1。
上述裝置中，所述反射器的外表曲面為錐形，并且其外表邊反射面為光滑曲面， 上述裝置中，所述反射器的經(jīng)過錐頂?shù)那忻媸怯蓛蓚€拋物線構(gòu)成，并且信號源位于這 兩個拋物線的焦點(diǎn)處，經(jīng)錐頂切面中的任一拋物線反射的各個反射波均相互平行。
上述裝置中，目標(biāo)器件和控制單元之間釆用無線連接，所述控制單元還包括射頻收發(fā) 模塊，所述傳感器單元還包括射頻收發(fā)模塊。
上述裝置中，所述具有開關(guān)功能的傳感器為壓電傳感器或摩擦傳感器。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)有本發(fā)明克服現(xiàn)有普通換能器只能發(fā)射定向區(qū)域內(nèi)的超聲信號，利用 超聲發(fā)射器件產(chǎn)生環(huán)向發(fā)射調(diào)幅超聲波，且利用反射調(diào)幅超聲波包絡(luò)不變化的特性，并通 過一個或多個此類器件的調(diào)幅超聲波進(jìn)行指定區(qū)域內(nèi)的剛體目標(biāo)姿態(tài)定位。本發(fā)明的超聲 反射器利用普通的超聲換能器，就能產(chǎn)生環(huán)向360度覆蓋的超聲波信號。本發(fā)明能夠準(zhǔn)確 進(jìn)行三維目標(biāo)姿態(tài)定位，并且裝置成本低廉，結(jié)構(gòu)簡單，安裝使用方便，可以應(yīng)用于多種 姿態(tài)定位場合。


圖1有線工作方式下姿態(tài)定位裝置的系統(tǒng)組成框圖。 圖2無線工作方式下姿態(tài)定位裝置的系統(tǒng)組成框圖。
圖3本發(fā)明的目標(biāo)器件上的發(fā)射器和反射器件結(jié)構(gòu)切面圖(發(fā)射換能器位于反射曲 面指定點(diǎn))，圖中，301反射器，302光滑反射曲面切面，303光滑反射曲面切面，304發(fā)射換能器。
圖4信號源經(jīng)拋物線的反射原理示意圖，圖中，401反射后平行信號，402光滑拋物 面切面拋物線，403拋物面焦點(diǎn)。
圖5本發(fā)明目標(biāo)發(fā)射器件距離接收參考點(diǎn)的距離示意圖，其中SD- (SR + RD) — 圖中，501為反射器，502為發(fā)射換能器，503為接收換能器。
圖6 —種以手寫筆為例的姿態(tài)定位(筆尖定位)示意圖。
圖7系統(tǒng)定位處理工作流程。
具體實(shí)施例方式
本實(shí)施方式的裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示，發(fā)明裝置包括控制單元和傳感器單元，控制單元 包括數(shù)字信號處理器(DSP)、乘法器、振蕩器、分頻器和包絡(luò)檢波器。傳感器單元包括一 定數(shù)量的目標(biāo)器件、若干接收換能器陣列。其中目標(biāo)器件由各類具有開關(guān)功能的傳感器4 (壓電、摩擦傳感器等)、若干個發(fā)射換能器(如圖中的發(fā)射換能器1、發(fā)射換能器2)和 反射器3組成。目標(biāo)和主控單元有兩種連接方式有線連接(圖l)和無線連接(圖2) 工作方式。在無線連接工作方式中，控制單元電路還包括射頻收發(fā)模塊，傳感器單元也還 包括射頻收發(fā)模塊。
本裝置的超聲反射器結(jié)合普通的超聲換能器，能產(chǎn)生環(huán)向360度覆蓋的發(fā)射超聲波信 號。超聲反射器的設(shè)計包括兩個方面材料選擇和外表曲面的構(gòu)造。
本裝置的反射器采用高聲阻抗材料來制作(比如高反射率金屬材料)，使得超聲換能 器發(fā)出的超聲波盡可能無損耗地反射出去。超聲波在兩個不同傳播介質(zhì)交界面會發(fā)生發(fā)射 現(xiàn)象。設(shè)發(fā)射超聲波從第一介質(zhì)射到第二介質(zhì)上，如果入射波聲壓為iV交界面反射超
聲波的聲壓為A，它們之間的關(guān)系為
尸,=/^ (公式l)
r = ^Zj L (公式2) z2 + 4
其中r表示聲壓發(fā)射率，是一個0到1之間的數(shù)，r越大表示反射超聲波聲壓越強(qiáng)， 即界面上超聲波損耗越小。A為第一介質(zhì)的聲阻抗，Z2為第二介質(zhì)的聲阻抗。
舉例選擇金屬材料(例如鋼)或塑膠材料(例如有機(jī)玻璃)為反射器材料，因
為氣體的聲阻抗為0.00004 g.cm氣s"(克每平方厘米每秒)，鋼的聲阻抗為453 g.cm:s'1， 對應(yīng)的r為0.99999999;有機(jī)玻璃的聲阻抗為32 g.cm、s"，對應(yīng)的r為0.999998。所以利 用這類材料作反射器，在界面上的聲壓發(fā)射率r非常地接近l，也即發(fā)射的超聲信號基本 全部都通過反射器反射出去。
本實(shí)施方式中反射器的外表曲面為任意指定錐形體，并且其外表邊(反射面)為光滑 曲面，并且可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計外表曲面的形狀。比如要產(chǎn)生環(huán)向360度的環(huán)向平行信號，就可以使用一個如圖4所示的錐形反射器，該反射器經(jīng)過錐頂?shù)那忻媸怯蓛蓚€拋物線構(gòu) 成，并且信號源位于這兩個拋物線的焦點(diǎn)處。本裝置能將信號源發(fā)出的超聲波信號通過反 射器反射后可以形成環(huán)向360度的發(fā)射波，并且在經(jīng)過錐頂切面中的任一拋物線反射的各 個反射波均相互平行。原理如圖3所示， 一個信號源位于拋切線的焦點(diǎn)，那么通過拋物線 切面的反射信號均為相互平行信號。
本設(shè)計的反射器件，可以產(chǎn)生環(huán)向360度的超聲波信號，解決了普通超聲換能器只能 向一定方向區(qū)域內(nèi)發(fā)射超聲波的問題。
本發(fā)明提供一種采用光滑反射器反射的調(diào)幅超聲波來進(jìn)行多點(diǎn)定位，確定剛體目標(biāo)的 姿態(tài)，其定位原理如下
反射調(diào)幅超聲波包絡(luò)不變的原理:利用反射后的調(diào)幅超聲波來定位，反射超聲波只影響 超聲波的相位，不影響其包絡(luò)。故采用一個或幾個低頻測量疊加信號作為調(diào)制信號調(diào)幅超 聲波，發(fā)射調(diào)幅后的超聲波即可測量發(fā)射和接收點(diǎn)之間的距離。具體的距離測量采用專利 "利用多頻聲波進(jìn)行三維多運(yùn)動目標(biāo)定位的方法與裝置"(申請?zhí)?00810198166.3)中 所述的目標(biāo)點(diǎn)與一個接收點(diǎn)的距離計算方法計算。即根據(jù)接收點(diǎn)接收并解調(diào)后的測量信號 的動態(tài)多普勒頻率偏移和相位差計算出目標(biāo)點(diǎn)離各個接收點(diǎn)的距離。
本發(fā)明利用反射超聲波信號來進(jìn)行定位，這與前一個專利(申請?zhí)?00810198166.3) 不同，其測距原理如圖5所示，信號源(圖5中"S"點(diǎn))發(fā)出的超聲波經(jīng)過反射器反 射后(圖5中"R"點(diǎn)為反射點(diǎn))到達(dá)接收參考點(diǎn)(圖5中"D"點(diǎn))，那么信號源與接 收參考點(diǎn)的距離為
"=(^+U) —△ (公式3)
其中^+^o可由前一個專利申請(申請?zhí)?00810198166.3)中所述的目標(biāo)點(diǎn)與一 個接收點(diǎn)的距離計算方法計算進(jìn)行計算，A是補(bǔ)償因子，初始化根據(jù)參考點(diǎn)的距離差來確 定。
本發(fā)明利用反射調(diào)幅超聲波來測量目標(biāo)上的多個定位點(diǎn)(發(fā)射換能器)位置信息，然 后根據(jù)目標(biāo)上的各個定位點(diǎn)的相對位置確定目標(biāo)的姿態(tài)。目標(biāo)上每個定位點(diǎn)(發(fā)射換能器) 的定位原理空間有4個不在同一平面上的參考點(diǎn)(接收換能換能器點(diǎn)陣)山、d2 、d3和
dt，其空間三維坐標(biāo)分別為(;CU!,Zi)、 (JC2sy2,Z2)、 (A ^A)和0C4J^4)。有一空間目標(biāo)點(diǎn)d距 離四個參考點(diǎn)的距離分別為h、 /2、 /3和/4，那么這個目標(biāo)的坐標(biāo)(X,乂Z)唯一確定。
對于目標(biāo)姿態(tài)的確定，本發(fā)明以一種手寫板中的手寫筆姿態(tài)確走為例加以說明。如圖
6所示，手寫板系統(tǒng)中的手寫筆，需定位的是手寫筆的筆尖， 一般筆尖很小，其上不可能 放一個發(fā)射器，因此筆尖的定位就需要通過筆的姿態(tài)來間接計算得到。利用本專利的反射 調(diào)幅超聲波測距方法可以得到圖6目標(biāo)筆上的兩個發(fā)射換能器的參考坐標(biāo)，分別為Ocu^)
7和0C2^A)，并且由于圖6中的換能器2在筆尖和換能器1的中點(diǎn)上，那么筆尖的三維坐 標(biāo)(x ，y,z)為
=2x2_A
少=2少2一乂
z—2z2-A
本發(fā)明的工作過程為首先觸發(fā)目標(biāo)上的開關(guān)傳感器，觸發(fā)后目標(biāo)就發(fā)射出特定的請 求定位信號，通過有線或無線方式傳送到控制單元。當(dāng)控制單元接收到請求信號后，控制 單元立即給該目標(biāo)中的各個定位點(diǎn)(發(fā)射換能器)分配特定的低頻測量信號和調(diào)制超聲頻 信號，即配置分頻器(控制輸出超聲載頻信號頻率)的控制參數(shù)。隨后低頻測量信號經(jīng)超 聲頻調(diào)制信號調(diào)制后通過有線或無線方式傳送到該目標(biāo)，并由其上的發(fā)射換能器發(fā)射然后 通過反射器反射出去。
其后接收處理過程開始啟動，利用包絡(luò)檢波器調(diào)制出目標(biāo)各個定位點(diǎn)的多路測量信 號，然后這些多路測量信號送入DSP中進(jìn)行A/D采樣模/數(shù)轉(zhuǎn)化成為多路數(shù)字信號，并且
數(shù)字信號處理單元根據(jù)這多路數(shù)字信號計算出目標(biāo)離各個接收傳感器的距離，從而得到運(yùn) 動目標(biāo)的三維姿態(tài)信息定位。最后計算出的三維姿態(tài)信息被送到裝置輸出端輸出，輸出端 可以接到計算機(jī)或其他設(shè)備上做進(jìn)一步的應(yīng)用處理。
本發(fā)明定位裝置的工作步驟如圖7所示，具體如下 步驟1目標(biāo)物體開關(guān)傳感器發(fā)射一開始請求定位信號，通過有線或無線方式傳送到 控制單元。
應(yīng)用舉例手寫板系統(tǒng)中的手寫筆，需定位的是手寫筆的筆尖， 一般筆尖很小，其上 不可能放一個發(fā)射器在上面，那么筆尖的定位就需要通過筆的姿態(tài)來間接計算出來。當(dāng)筆 寫的時候，筆尖上的壓力傳感器感受到壓力就通過發(fā)射換能器發(fā)射一個特定頻率的超聲請 求信號，表明電子筆開始書寫，請求姿態(tài)定位。
步驟2 接收到請求信號后，控制單元分配低頻測量信號和調(diào)制超聲波頻，配置分 頻器控制參數(shù)。
本發(fā)明可同時檢測目標(biāo)上的多個定位點(diǎn)，每個定位點(diǎn)的區(qū)分可以通過1)每個運(yùn)動 目標(biāo)分配相同的測量頻率、不同的超聲載波；2)每個運(yùn)動目標(biāo)分配相同的超聲載波、不 同的測量頻率；3 )每個運(yùn)動目標(biāo)分配相同的超聲載頻和測量頻率但是不同時間發(fā)送等方 式來實(shí)現(xiàn)。這樣根據(jù)實(shí)際情況確定。
步驟3 測量信號通過超聲頻調(diào)制信號調(diào)制后通過有線或無線方式發(fā)送到目標(biāo)的換 能傳感器發(fā)射，然后通過反射器反射出去。
為了避開干擾，易于發(fā)射，降低電信號的運(yùn)動速度，將測量信號調(diào)制到超聲波頻段發(fā)射。多聲頻測量信號經(jīng)由超聲頻載波信號調(diào)幅后，送到發(fā)射換能器轉(zhuǎn)化成超聲波信號發(fā)射，
在經(jīng)反射器反射出去，形成環(huán)向360度信號覆蓋。
步驟4 接收解調(diào)，A/D采樣模數(shù)轉(zhuǎn)化后成為數(shù)字信號，計算姿態(tài)定位信息。 接收包絡(luò)檢波，解調(diào)后的測量信號經(jīng)過DSP中的A/D采樣單元后轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，
送到數(shù)字信號處理單元計算姿態(tài)定位。
應(yīng)用舉例以手寫板系統(tǒng)中的手寫筆為例，圖6所示。首先計算出筆上兩個定位點(diǎn)的
三維坐標(biāo)，然后根據(jù)(公式四)就可以得到筆尖的位置。
權(quán)利要求
1、一種利用環(huán)向反射調(diào)幅超聲波的姿態(tài)定位方法，其特征在于利用反射調(diào)幅超聲波來測量目標(biāo)上的多個定位點(diǎn)的位置信息，然后根據(jù)目標(biāo)上的各個定位點(diǎn)的相對位置確定目標(biāo)的姿態(tài)，具體包括如下步驟首先觸發(fā)目標(biāo)上的開關(guān)傳感器，觸發(fā)后目標(biāo)就發(fā)射出請求定位信號，通過有線或無線方式傳送到控制單元，當(dāng)控制單元接收到請求信號后，控制單元立即給該目標(biāo)中的各個定位點(diǎn)上的發(fā)射換能器分配低頻測量信號和調(diào)制超聲頻信號，即配置分頻器的控制參數(shù)來控制輸出超聲載頻信號頻率，隨后低頻測量信號經(jīng)超聲頻調(diào)制信號調(diào)制后通過有線或無線方式傳送到該目標(biāo)，并由其上的發(fā)射換能器發(fā)射然后通過反射器反射出去；其后進(jìn)入接收處理過程，利用包絡(luò)檢波器調(diào)制出目標(biāo)各個定位點(diǎn)的多路測量信號，然后這些多路測量信號送入數(shù)字信號處理器中進(jìn)行A/D采樣轉(zhuǎn)化成為多路數(shù)字信號，并且數(shù)字信號處理單元根據(jù)該多路數(shù)字信號計算出目標(biāo)離各個接收傳感器的距離，從而得到運(yùn)動目標(biāo)的三維姿態(tài)信息定位。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于目標(biāo)上每個定位點(diǎn)的定位通過方法確定 空間有4個不在同一平面上的接收換能器點(diǎn)陣di、 d2 、 d3和山，其空間三維坐標(biāo)分別 為0Cl,》,Zl)、 (X2,",Z2)、 (JC3 ,刃；3)和(JC4j;4,Z4)，有一空間目標(biāo)點(diǎn)d距離該四個接收點(diǎn)的距離 分別為"、/2、 /3和/4，通過三維空間幾何的計算唯一地確定這個目標(biāo)的坐標(biāo)OCJ力。
3、實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1或2所述的方法的裝置，其特征在于包括控制單元和傳感器單元，控制單元包括數(shù)字信號處理器、乘法器、振蕩器、分頻器和包絡(luò)檢波器，控制單元中各部分的信號傳輸關(guān)系為控制單元中的數(shù)字信號處理器控制分頻器將振蕩器的振蕩信號分頻成所需的超聲載波信號，超聲載波信號和數(shù)字信號處理器產(chǎn)生的多路測量信號通過乘法器 產(chǎn)生調(diào)幅超聲信號送到目標(biāo)器件上發(fā)射，接收傳感器陣列接收到的超聲信號和超聲載波信號在包絡(luò)檢波檢波器中檢出幅度包絡(luò)，然后將這包絡(luò)送到數(shù)字信號處理器中處理計算；傳 感器單元包括若干目標(biāo)器件、若干接收傳感器；其中目標(biāo)器件由具有開關(guān)功能的傳感器、若干個發(fā)射換能器和反射器組成，目標(biāo)器件上的信號傳輸關(guān)系為目標(biāo)器件上的開關(guān)功能傳感器閉合時，就將控制單元傳輸過來的調(diào)幅信號發(fā)送到發(fā)射傳感器上發(fā)射，反射后的超聲信號經(jīng)過目標(biāo)器件上的反射器反射后形成環(huán)向超聲發(fā)射出去；目標(biāo)器件和控制單元之間 采用有線或無線連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述目標(biāo)器件上的反射器釆用高聲阻抗 材料，能產(chǎn)生環(huán)向360度覆蓋的發(fā)射超聲波信號。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述反射器采用采用金屬材料(例如鋼) 或塑膠材料(例如有機(jī)玻璃)，鋼或有機(jī)玻璃材料，鋼的聲阻抗為453 g.cm-2.s4，有機(jī)玻 璃的聲阻抗為32 g.cm'ls'1。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于所述反射器的外表曲面為錐形，并且其外表邊反射面為光滑曲面，
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述反射器的經(jīng)過錐頂?shù)那忻媸怯蓛蓚€ 拋物線構(gòu)成，并且信號源位于這兩個拋物線的焦點(diǎn)處，經(jīng)錐頂切面中的任一拋物線反射的 各個反射波均相互平行。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于目標(biāo)器件和控制單元之間采用無線連接， 所述控制單元還包括射頻收發(fā)模塊，所述傳感器單元還包括射頻收發(fā)模塊。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于所述具有開關(guān)功能的傳感器為壓電傳感 器或摩擦傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用環(huán)向反射調(diào)幅超聲波的姿態(tài)定位裝置及方法，所述方法利用反射調(diào)幅超聲波來測量目標(biāo)上的多個定位點(diǎn)的位置信息，然后根據(jù)目標(biāo)上的各個定位點(diǎn)的相對位置確定目標(biāo)的姿態(tài)。所述裝置包括控制單元和傳感器單元，控制單元包括數(shù)字信號處理器、乘法器、振蕩器、分頻器和包絡(luò)檢波器；傳感器單元包括若干目標(biāo)器件、若干接收傳感器；其中目標(biāo)器件由具有開關(guān)功能的傳感器、若干個發(fā)射換能器和反射器組成；目標(biāo)和主控單元之間采用有線或無線連接。本發(fā)明能夠準(zhǔn)確進(jìn)行三維目標(biāo)姿態(tài)定位，并且裝置成本低廉，結(jié)構(gòu)簡單，安裝使用方便，可以應(yīng)用于多種姿態(tài)定位場合。
文檔編號G01S5/30GK101482608SQ200910037458
公開日2009年7月15日 申請日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者寧更新, 崗 韋 申請人:華南理工大學(xué)