超声波室内定位系统PPT推荐.ppt

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但是受定位时间、定各种设施与物品在室内的位置信息。

但是受定位时间、定位精度以及复杂室内环境等条件的限制，比较完善的室内位精度以及复杂室内环境等条件的限制，比较完善的室内定位技术目前还无法很好地利用。

因此，专家学者提出了定位技术目前还无法很好地利用。

因此，专家学者提出了许多室内定位技术解决方案，如许多室内定位技术解决方案，如GPS技术、红外线技术、技术、红外线技术、蓝牙技术、射频识别技术、蓝牙技术、射频识别技术、Wi-Fi技术、超声波技术等等。

技术、超声波技术等等。

GPS是目前是目前应用最用最为广泛的定位技广泛的定位技术，缺点是定位缺点是定位信号到达地面时较弱，不能穿透建筑物，而且定位器终端信号到达地面时较弱，不能穿透建筑物，而且定位器终端的成本较高。

红外线定位技术只能在直线视距内传播、传的成本较高。

红外线定位技术只能在直线视距内传播、传输距离较短，而且容易被荧光灯或者房间内的灯光干扰，输距离较短，而且容易被荧光灯或者房间内的灯光干扰，在精确定位上有局限性。

蓝牙器件和设备的价格比较昂在精确定位上有局限性。

蓝牙器件和设备的价格比较昂贵，而且对于复杂的空间环境，蓝牙系统的稳定性稍差，贵，而且对于复杂的空间环境，蓝牙系统的稳定性稍差，受噪声信号干扰大。

受噪声信号干扰大。

超声波室内定位系统的应用现状超声波室内定位系统的应用现状Wi-FiWi-Fi技术只能覆盖半径技术只能覆盖半径9090米以内的区域，而且很容米以内的区域，而且很容易受到其他信号的干扰，从而影响其精度，定位器易受到其他信号的干扰，从而影响其精度，定位器的能耗也较高的能耗也较高。

超声波在对障碍物进行定位方面具超声波在对障碍物进行定位方面具有传播速度慢、方向性好、不易受干扰等优点，综有传播速度慢、方向性好、不易受干扰等优点，综合考虑作者选择利用超声波来进行定位，基于以上合考虑作者选择利用超声波来进行定位，基于以上各项技术的优缺点，本文提出了一种结合超声波技各项技术的优缺点，本文提出了一种结合超声波技术和无线射频技术的室内定位方法。

术和无线射频技术的室内定位方法。

超声波室内定位系统的应用现状超声波室内定位系统的应用现状n意义意义本系统最初的构想是利用到舞台灯光跟踪。

舞台本系统最初的构想是利用到舞台灯光跟踪。

舞台灯光发热量很大，人工控制灯光跟踪舞台演员不可能灯光发热量很大，人工控制灯光跟踪舞台演员不可能一个人长时间工作，而且灯光耀眼，给操作者带来很一个人长时间工作，而且灯光耀眼，给操作者带来很大难度。

所以急需一种可以自动控制灯光自动跟踪演大难度。

所以急需一种可以自动控制灯光自动跟踪演员的设备，而本系统就是在这个思想下设计出来的。

员的设备，而本系统就是在这个思想下设计出来的。

本系统不只局限于舞台跟踪，还可以扩大范围，应用本系统不只局限于舞台跟踪，还可以扩大范围，应用到其他工程现场，如：

可以扩展到物流中心和工厂，到其他工程现场，如：

可以扩展到物流中心和工厂，可实时掌握设施内移动物体的状态，从而正确分析移可实时掌握设施内移动物体的状态，从而正确分析移动物体的移动轨迹。

还可以用于矿坑里的工人定位，动物体的移动轨迹。

还可以用于矿坑里的工人定位，避免工人的误操作走入不安全的区域。

避免工人的误操作走入不安全的区域。

课题研究的意义及内容课题研究的意义及内容也可在发生矿难时，及时赶到矿工遇难现场拯救也可在发生矿难时，及时赶到矿工遇难现场拯救矿工生命。

如上所述，准确的、实时的室内定位矿工生命。

如上所述，准确的、实时的室内定位有重要的应用，这也是开发本系统的实际意义。

有重要的应用，这也是开发本系统的实际意义。

课题研究的意义及内容课题研究的意义及内容n研究内容研究内容下面对本系统的主要研究内容进行简单的介绍：

下面对本系统的主要研究内容进行简单的介绍：

（1）

（1）介绍了超声波室内定位系统的发展现状，讲述了课题介绍了超声波室内定位系统的发展现状，讲述了课题的研究内容和研究意义。

的研究内容和研究意义。

（2）

（2）对超声波的特性进行了简单介绍，为应用超声波技术对超声波的特性进行了简单介绍，为应用超声波技术实现室内定位奠定了基础。

对压电式超声波传感器进实现室内定位奠定了基础。

对压电式超声波传感器进行了系统的分析，为传感器的应用找到行了系统的分析，为传感器的应用找到理论基础。

理论基础。

（3）（3）完成了室内定位系统的数学模型的建立和完成了室内定位系统的数学模型的建立和系统的硬件系统的硬件和软件的设计和软件的设计。

（4）（4）分析了系统中可能产生误差的原因，对实验结果分析了系统中可能产生误差的原因，对实验结果进行了总结。

并提出下一步改进计划。

进行了总结。

课题研究的意义及内容课题研究的意义及内容第二章第二章超声波传感器概述超声波传感器概述超声波及其物理性质超声波及其物理性质、超声波传超声波传感器感器超声波及其物理性质超声波及其物理性质2.12.1超声波物理特性超声波物理特性超声波是一种机械波，其可以在气体、液体和固体中传超声波是一种机械波，其可以在气体、液体和固体中传播，具有以下待性：

播，具有以下待性：

（1）

（1）超声波的频率很高，波长较短，绕射现象小，传播速度超声波的频率很高，波长较短，绕射现象小，传播速度慢，可以像光线那样沿着一定方问传播，传播的能量较慢，可以像光线那样沿着一定方问传播，传播的能量较为集中。

为集中。

（2）

（2）超声波的振幅很小，加速度非常大，因而可以产生较大超声波的振幅很小，加速度非常大，因而可以产生较大的能量，而且对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在的能量，而且对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。

阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。

（3）（3）对外界光线和电磁场不敏感，可用于黑暗、有灰尘或烟对外界光线和电磁场不敏感，可用于黑暗、有灰尘或烟雾、电磁干扰强、有毒等恶劣环境中，超声波的这些特雾、电磁干扰强、有毒等恶劣环境中，超声波的这些特性，使其在遥控、测距以及其它领域得到了广泛的应用性，使其在遥控、测距以及其它领域得到了广泛的应用。

11、超声波传感器的基本原理、超声波传感器的基本原理当电压作用于压电陶瓷时，就会随电压和频率的变化产生当电压作用于压电陶瓷时，就会随电压和频率的变化产生机械变形。

另一方面，当振动压电陶瓷时，则会产生一个机械变形。

另一方面，当振动压电陶瓷时，则会产生一个电荷。

利用这一原理，当给由两片压电陶瓷或一片压电陶电荷。

利用这一原理，当给由两片压电陶瓷或一片压电陶瓷和一个金属片构成的振动器（双压电晶片元件）施加一瓷和一个金属片构成的振动器（双压电晶片元件）施加一个电信号时，就会因弯曲振动发射出超声波。

相反，当向个电信号时，就会因弯曲振动发射出超声波。

相反，当向双压电晶片元件施加超声振动时，就会产生一个电信号。

双压电晶片元件施加超声振动时，就会产生一个电信号。

基于以上作用，便可以将压电陶瓷用作超声波传感器。

22、超声波传感器的种类、超声波传感器的种类超声传感器按其工作原理可以分为压电式、电动式超声传感器按其工作原理可以分为压电式、电动式、电容式、磁致伸缩式和气流式等。

、电容式、磁致伸缩式和气流式等。

超声波传感器超声波传感器目前压电式超声波传感器的理论研究和实际应用最目前压电式超声波传感器的理论研究和实际应用最为广泛为广泛,下面主要对压电式超声波传感器进行介绍。

下面主要对压电式超声波传感器进行介绍。

顾名思义，压电式超声波传感器是利用压电效顾名思义，压电式超声波传感器是利用压电效应制成的，常用的材料是压电晶体和压电陶瓷，它应制成的，常用的材料是压电晶体和压电陶瓷，它是利用压电材料的压电效应来工作的：

逆压电效应是利用压电材料的压电效应来工作的：

逆压电效应将高频电振动转换成高频机械振动，从而产生超声将高频电振动转换成高频机械振动，从而产生超声波，可作为发射探头；

而利用正压电效应，将超声波，可作为发射探头；

而利用正压电效应，将超声振动波转换成电信号，可用为接收探头。

振动波转换成电信号，可用为接收探头。

超声波传感器超声波传感器如图如图2244所示为超声波直探头的所示为超声波直探头的结构图。

它主要是由压电晶片、结构图。

它主要是由压电晶片、吸收块吸收块（阻尼块阻尼块）、保护膜组成。

、保护膜组成。

压电晶片多为圆板型，超声波频压电晶片多为圆板型，超声波频率率ff与其厚度成反比。

为了避免与其厚度成反比。

为了避免传感器与被测件直接接触而磨损传感器与被测件直接接触而磨损压电晶片，在压电晶片下有一层压电晶片，在压电晶片下有一层保护膜。

阻尼块的作用是降低压保护膜。

阻尼块的作用是降低压电晶片的机械品质，吸收超声波电晶片的机械品质，吸收超声波的能量。

如果没有阻尼的能量。

如果没有阻尼块块，当激当激励的电脉冲信号停止时，晶片会励的电脉冲信号停止时，晶片会续振荡，加长超声波的脉冲宽度续振荡，加长超声波的脉冲宽度，使分辨率变差，使分辨率变差图2.4压电式超式超声声波波传感器感器结构构超声波传感器超声波传感器33、超声波传感器及其特性、超声波传感器及其特性超声波传感器的主要性能指标包括工作频率、灵敏度、分辨率、工作温度、指超声波传感器的主要性能指标包括工作频率、灵敏度、分辨率、工作温度、指向性等，其中最重要是工作频率。

下图为中心频率为向性等，其中最重要是工作频率。

下图为中心频率为40KHZ40KHZ的超声波传感器的的超声波传感器的频率特性曲线，它反映超声波传感器的灵敏度与频率之间的关系。

从图中的频频率特性曲线，它反映超声波传感器的灵敏度与频率之间的关系。

从图中的频率特性可知，在发射器的中心频率处，发射器所产生的超声波最强；

而在中心率特性可知，在发射器的中心频率处，发射器所产生的超声波最强；

而在中心频率两侧，声压能级迅速降低。

因此，在使用中，一定要用接近中心频率的交频率两侧，声压能级迅速降低。

因此，在使用中，一定要用接近中心频率的交流电压来驱动超声波发生器。

本文中使用的超声波传感器型号为流电压来驱动超声波发生器。

本文中使用的超声波传感器型号为FC-16KT40FC-16KT40。

图图2.5超声波传感器的频率特