分离式超声波平面定位系统的设计与实现

将超声波测距技术应用于物体的平面定位中,设计具有精确度较高的平面定位系统.阐述了分离式超声波平面定位的基本原理和实现方法,介绍了系统软硬件实现过程,并详细讨论了三角形平面定位法、温度补偿、软硬件校正及误差分析等提高定位精度的方法.该系统以51系列单片机为核心,正常工作有效温度范围为0～50C,定位范围为5 m,最大误差为7 mm.该系统最终用于"网络游戏实物平台"中,实现棋盘上棋子的平面定位.     

超声波三维空间定位在虚拟现实系统中的应用

结合PowerWall立体投影显示设备和SGI OCTANE图形处理工作站，该文介绍了一种新颖的超声波三维空间定位系统的原理与设计，及其该系统在虚拟现实系统中的应用，提供了一种虚拟现实系统中的精确定位方式。该超声波三维空间定位系统采用了差分方式来提高测距精度。由于该系统具有抗电磁干扰能力强、对光线不敏感和无电磁辐射等优点，很适合在虚拟现实系统应用。系统将实时检测到的数据通过网络传输到SGI OCTANE工作站，避免了地域空间的限制。最后，结合该空间定位系统的可扩展性和虚拟现实系统的发展趋势，展望了该系统在虚拟现实系统中的意义和前景。     

ATmega16与PC机的移动机器人定位系统研究

为提高移动机器人定位系统的可靠性,设计了组合使用光纤陀螺仪、光电码盘和超声波传感器的定位系统,系统采用CAN总线的数据传输方式。ATmega16采集各传感器数据,再以CAN总线方式传输给PC机;PC机平台综合处理光纤陀螺、光电码盘与超声波返回的数据,实现移动机器人定位。定位算法以航迹推算为主,超声波传感器起辅助定位作用。实验表明定位系统可靠有效。     

基于FPGA的多声路超声波定位系统

设计一种以FPGA为控制器的多声路超声波障碍物定位系统。多个超声波传感器分时工作,利用FPGA高速处理的能力采用动态扫描的方式提取信息进行处理,通过VGA显示监视范围内障碍物空间分布情况及物体的移动情况。实验证明,系统具有较高的测量精度及较强的灵活性。适当改进后可用于车辆行进路线监测,机器人避障等。     

基于.NET的超声波定位系统的开发

Super-ID系统即超声波定位系统,简称S-ID系统,是利用超声波对移动物体所在的三维位置进行实时准确、并且非接触性地检测和定位的高性能系统.三维实现的超声波定位系统,比以往系统更加直观和精确.     

一种基于超声波与红外线探测技术的测距定位系统

为了研制出性能较好、精度较高、结构较简、成本较低的测距定位装置,特采用超声波传感器和红外线传感器组成新型测距定位系统,实现了超声波传感器和红外线传感器的功能互补,克服了单一传感器探测系统的不足,使系统的测距精度和定向精度有了明显提高。同时,系统还采用了单片机控制技术,使其具有良好的扩展性,从而增进了该测距定位系统在工程领域的实用性。     

光电扫描测量网络信号采集模块设计

针对工作空间测量定位系统(w MPS)等基于光电扫描的测量网络对光平面信息检测的要求,提出了一种基于可编程器件的光平面信息检测与区分的系统。该设计使用Xilinx公司的Zynq芯片,在FPGA中设计逻辑电路实现对光平面的电脉冲信息捕获与锁存,并设计符合AXI总线通信协议的IP核增加通信速度。通过仿真表明,该设计具有时间开销小、实时性强等优点,提高了系统效率,同时可应用于其他光学定位设备中,提高定位精度。     

基于摄像的飞行定位系统的研究和实现

基于摄像的定位系统具有广泛的应用领域，本文设计和实现了一个室内飞行实验的定位系统，它能实时给出小型飞行器的位置，姿态等信息。本文详细分析了标定的原理，基于OpenCV与张氏算法给出了标定的实现，并介绍了定位软件的原理和基本算法，在图像处理过程中还给出了图像扫描的一种优化方法，提高了图像识别效率。     

液下搅拌机器人的超声波导航定位研究

针对研究在水煤浆环境下工作的机器人,提出了采用超声波进行导航定位的方法;详细介绍了该定位系统的硬件布置方案、定位数学模型,并在水煤浆介质中做了超声波传播实验。     

基于临近听域超声波TDOA室内定位的实现

介绍了一种便于部署的超声波室内定位系统。通过普通高音喇叭可以发射的20~22 kHz超声波频段,本文实现了基于3个高音喇叭信号源的超声波到达时间差（Time difference of arrival,TDOA）的定位。普通手机通过麦克风采集该频段的超声波,经过信号处理后实现了高精度、低成本的室内定位。本文在定位系统中设计了发射端超声波定位声源的信号结构,并设计了接收端通过频率搜索和基于快速傅里叶变换的频域搜索的同步方法。同时本文还将一种修正秩-1拟牛顿法应用到了基于TDOA的定位场景中,并验证了在使用3个高音喇叭时该算法定位精度与经典的CHAN算法基本相同。实验中本方法采用了不同于以往的40 kHz超声波频段的定位方案,在使用普通手机接收的条件下,各次实验结果误差均低于9 cm。     

电动汽车充电口的超声位姿测量系统设计

针对电动汽车充电口视觉定位系统存在的配置成本高、图像处理算法复杂、环境适应性差等问题,提出了一种基于超声波测距的充电口位姿测量系统。首先对基于超声波的充电口位姿的测量技术进行了研究,然后对充电口的超声位姿重构进行了分析,采用了多点位超声融合的关键技术,最终实现了电动汽车充电口位姿的测量。实验结果表明测距模块在300~1200mm范围内测距精度可达±0.2959mm,位姿测量系统定位精度可达±1.5mm、±2.4°。经实际应用发现该系统具有较强的鲁棒性,达到了传统视觉定位装置的效果,满足了电动汽车充电口位姿测量的工程需求。     

基于超声波传感器多目标定位系统

设计和制作了一种用于导盲系统的定位多个障碍物位置的超声波传感器阵列装置,它只需要一个探测周期,就可以实现对单目标和多目标的准确定位,比传统的多超声系统具有更高的探测效率.在超声波测距系统中,精确地确定电路系统的延时参数是提高测距精度的关键,本文应用最小二乘的数学方法可以精确地获得超声波信号在电路中的传播时间,有效地提高系统测距精度,在导盲定位系统中得到了成功的应用.利用几何学的定位方法融合被修正的距离数据,实现了对目标点的准确定位.通过数据关联来区分多个目标.     

HALO4: Horizontal Angle Localization and Orientation System with 4 Receivers and Based on Ultrasounds

This paper presents a low cost ultrasonic localization and orientation system based on the DTOA (Differential Time Of Arrival) technique. The proposed system consists in deploying any number of autonomous nodes at the floor of a room and place some transmitters at the ceiling. Each node shall have four ultrasonic receivers to obtain the basic measures for the localization and orientation systems, and the coverage area of the system is defined by any region covered by at least three transmitters. The localization system is based on an estimation process of the horizontal angle of the node with respect to the transmitters. This implementation allows deploying the transmitters at different heights and ignores the error introduced by an incorrect estimation of the ultrasonic signal speed. The computational effort of the proposed system is greater than other ALO (Angle Localization and Orientation) systems, needing a minimization process to obtain the localization results, but it is smaller than in other typical techniques, like those based on the intersection of hyperboloids.     

基于单片机的水下机器人定位系统

水下机器人的定位系统利用超声波传感器获取距离信息,同时采用三点定位法计算出位置坐标.利用单片机存储时间信息和温度信息,并将这些信息实时传送到工控机程序完成定位.最后,通过实验获取了超声波的定位数据,并采用非线性优化的方法对数据进行了分析,得到两种不同发射传感器的定位精度,对以后改进系统和提高定位精度都有参考价值.     

Correlation-Based Scan Matching Using Ultrasonic Sensors for EKF Localization

This paper presents a localization method for a mobile robot equipped with only low-cost ultrasonic sensors. Correlation-based Hough scan matching was used to obtain the robot’s pose without any predefined geometric features. A local grid map and a sound pressure model of ultrasonic sensors were used to acquire reliable scan results from uncertain and noisy ultrasonic sensor data. The robot’s pose was measured using correlation-based Hough scan matching, and the covariance was calculated. Localization was achieved by fusing the measurements from scan matching with the robot’s motion model through the extended Kalman filter. Experimental results verified the performance of the proposed localization method in a real home environment.     

Field II超声模拟器的并行与分布式计算研究

基于空间冲激响应的 Field II 软件是目前最广泛使用的超声模拟器, 尤其是在各种医学超声成像技术的研究上。为了提高 Field II 模拟超声成像的速度,充分利用当前多核与分布式计算资源,本文研究利用 Matlab 并行工具箱及分布式计算服务器来实现基于 Field II 的并行与分布式超声成像模拟。在这个平台上,可以确保不同扫描线的模拟工作可以自动划分到不同的计算节点或计算核上。通过与原始的只能单线程执行的 Field II 对比,无论是采用线阵探头还是相控阵探头,本文方法仅仅需要添加少量的代码就可以在多节点的计算机集群或多核计算机上实现快速的超声信号模拟。实验结果显示,当利用线阵探头扫描一个具有 10 万散射子的数字体模时,利用 32 个计算核它可以在 145 秒内模拟 64 条扫描线;当利用相控阵探头扫描一个具有 100 万散射子的数字体模时,利用 32 个计算核它可以在 4910 秒内模拟 128 条扫描线,对应的加速比分别为 22 和 25.5。     

数据手套系统中超声定位的实现

针对虚拟现实(VR)系统中空间定位的特点,利用超声波定向发射测距原理来实现数据手套具有六自由度的实时精确定位。同时,介绍了有关超声波定位的算法、收发电路,简单分析了传感器物理参数对测量的影响,讨论了用计算机来最终实现的相关原理,最后,给出了具体的实验数据及其分析结果。数据手套的测量范围为400cm,单个测距单元的测量精度可达±0.8%。     

风电叶片智能高效便携式C扫描超声检测系统开发

针对传统超声A扫探伤风电叶片存在检测效率低、员工劳动强度大、仪器智能化不够等问题,开发了一套实时显示并保存当前位置信息、波形信息和C扫描彩图的超声扫查系统.给出了系统硬件框图、基于LabVIEW软件设计界面以及C扫描成像框图.分别制作了不同缺陷风电叶片主梁和腹板粘接模型,以模型背面左下角为探伤坐标原点,采用相同的扫查参数设置和速度,对系统进行了实验.实验结果表明,系统能够有效检测粘接区域缺陷的种类、轮廓和位置,且运行稳定可靠.