一种基于无线信号同步的双足超声动态测距装置及方法与流程

本发明涉及双足测距装置及方法，更具体的说是一种基于无线信号同步的双足超声动态测距装置及方法。

背景技术：

在基于惯性测量的室内人员穿戴式定位系统中，测量双足之间距离可以大大提高系统的定位精度，为了精确测量人员行走过程中双足之间的距离，现有的测距方法有两种：一种是使用收发一体的超声测距模块实现，将模块安装在一个足上，利用超声波反射来测量双足间的距离，但是这种测量手段的缺点是：容易受到人员行走路径上的各种物体的回波干扰；只能测量超声探头发射方向上的足间距离；另外一种是将超声发射和接收探头分开放置于双足，由于直射距离最短，这样可以有效避免周围物体的回波干扰，但是这样的方案需要将发射探头的电缆埋植于裤管中，导致结构复杂，实用性差。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于无线信号同步的双足超声动态测距装置及方法，可以解决现有技术中结构复杂导致穿戴不便和实用性差、测距精度低等缺点。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种基于无线信号同步的双足超声动态测距装置，包括足部超声测距模块ⅰ、足部超声测距模块ⅱ和上位机，所述足部超声测距模块ⅰ和足部超声测距模块ⅱ分别安装在双足上，上位机通过无线通信对足部超声测距模块ⅰ和足部超声测距模块ⅱ进行控制。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种基于无线信号同步的双足超声动态测距装置，所述足部超声测距模块ⅰ上设置有超声波发生探头ⅰ和超声波接收探头ⅰ，所述足部超声测距模块ⅱ上设置有超声波发生探头ⅱ和超声波接收探头ⅱ，超声波接收探头ⅰ接收超声波发生探头ⅱ发射的超声波，超声波接收探头ⅱ接收超声波发生探头ⅰ发射的超声波。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种基于无线信号同步的双足超声动态测距装置，所述超声波发生探头ⅰ和超声波接收探头ⅰ之间设置有的角度，超声波发生探头ⅰ和超声波接收探头ⅰ之间的角度可调节，超声波发生探头ⅱ和超声波接收探头ⅱ之间设置有的角度，超声波发生探头ⅱ和超声波接收探头ⅱ之间的角度可调节。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种基于无线信号同步的双足超声动态测距装置，所述超声波发生探头ⅰ和超声波接收探头ⅱ配置为与超声波发生探头ⅱ和超声波接收探头ⅰ不同频率类型。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种基于无线信号同步的双足超声动态测距装置，所述足部超声测距模块ⅰ上还设置有处理器ⅰ、无线通讯模块ⅰ和串口ⅰ，处理器ⅰ和无线通讯模块ⅰ之间电连接，处理器ⅰ和串口ⅰ之间电连接，处理器ⅰ和超声波发生探头ⅰ之间电连接，处理器ⅰ和超声波接收探头ⅰ之间电连接。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种基于无线信号同步的双足超声动态测距装置，所述足部超声测距模块ⅱ上还设置有处理器ⅱ、无线通讯模块ⅱ和串口ⅱ，处理器ⅱ和无线通讯模块ⅱ之间电连接，处理器ⅱ和串口ⅱ之间电连接，处理器ⅱ和超声波发生探头ⅱ之间电连接，处理器ⅱ和和超声波接收探头ⅱ之间电连接。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种基于无线信号同步的双足超声动态测距装置，所述上位机上设置有处理器ⅲ、usb串口和无线通讯模块ⅲ，处理器ⅲ和无线通讯模块ⅲ之间电连接，处理器ⅲ和usb串口之间电连接，无线通讯模块ⅰ和无线通讯模块ⅱ均与无线通讯模块ⅲ通过信号连接。

一种基于无线信号同步的双足超声动态测距的方法包括以下步骤：

步骤一：上位机根据外部触发输入或内部定时器来控制无线通讯模块ⅲ发送超声测距指令；

步骤二：足部超声测距模块ⅰ和足部超声测距模块ⅱ获得测距指令后分别通过超声波发生探头ⅰ和超声波发生探头ⅱ发送超声波信号；

步骤三：足部超声测距模块ⅰ和足部超声测距模块ⅱ在固定时间间隔内分别启动超声波接收探头ⅰ和超声波接收探头ⅱ对超声波信号进行接收；

步骤四：足部超声测距模块ⅰ和足部超声测距模块ⅱ分别通过无线通讯模块ⅰ和无线通讯模块ⅱ将测距结果发送给上位机。

本发明一种基于无线信号同步的双足超声动态测距装置的有益效果为：

本发明一种基于无线信号同步的双足超声动态测距装置及方法，可以利用无线通信模块ⅲ广播发送测距指令，触发足部超声测距模块ⅰ和足部超声测距模块ⅱ同步发送超声波脉冲信号，进而计算出双足间的距离，避免了分体式探头设置需要用电缆穿过裤管连接的弊端；足部超声测距模块ⅰ和足部超声测距模块ⅱ分别安装在双足上，这样保证不管双足处于何种状态，都有一组探头可以测量出距离，进而实现整个行进过程的双足间距离测量。

本发明一种基于无线信号同步的双足超声动态测距的方法的有益效果为：

超声波发生探头ⅰ和超声波接收探头ⅱ配置为与超声波发生探头ⅱ和超声波接收探头ⅰ不同频率类型，可以避免周围障碍物反射以及超声波发生探头ⅰ和超声波发生探头ⅱ发射的超声波之间相互干扰。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明的基于无线信号同步的双足超声动态测距方法左脚在后结构示意图；

图2是本发明的基于无线信号同步的双足超声动态测距方法右脚在后结构示意图；

图3是本发明的基于无线信号同步的双足超声动态测距方法控制框图结构示意图；

图4是本发明的足部超声测距模块结构示意图；

图5是本发明的上位机结构示意图。

图中：足部超声测距模块ⅰa；超声波发生探头ⅰa1；超声波接收探头ⅰa2；足部超声测距模块ⅱb；超声波发生探头ⅱb1；超声波接收探头ⅱb2。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式一：

下面结合图1-5说明本实施方式，一种基于无线信号同步的双足超声动态测距装置，包括足部超声测距模块ⅰa、足部超声测距模块ⅱb和上位机，所述足部超声测距模块ⅰa和足部超声测距模块ⅱb分别安装在双足上，上位机通过无线通信对足部超声测距模块ⅰa和足部超声测距模块ⅱb进行控制；利用上位机无线通信模块ⅲ广播发送测距指令，触发足部超声测距模块ⅰa和足部超声测距模块ⅱb同步发送超声波脉冲信号，这样足部超声测距模块ⅰa和足部超声测距模块ⅱb可以将各自模块的发射时间当作对方模块的发射时间，从而方便地计算出超声波脉冲从一个节点传递到另外一个节点所经历的时间，进而计算出双足间的距离。避免了分体式探头设置需要用电缆穿过裤管连接的弊端。

具体实施方式二：

下面结合图1-5说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述足部超声测距模块ⅰa上设置有超声波发生探头ⅰa1和超声波接收探头ⅰa2，所述足部超声测距模块ⅱb上设置有超声波发生探头ⅱb1和超声波接收探头ⅱb2，超声波接收探头ⅰa2接收超声波发生探头ⅱb1发射的超声波，超声波接收探头ⅱb2接收超声波发生探头ⅰa1发射的超声波；如图1和图2所示超声波发生探头ⅰa1和超声波发生探头ⅱb1分别放置在双足上，超声波发生探头ⅱb1和超声波接收探头ⅱb2分别放置在双足上，这样保证不管双足处于何种状态都有一组探头可以测量出距离，进而实现整个行进过程的双足间距离测量。

具体实施方式三：

下面结合图1-5说明本实施方式，本实施方式对实施方式二作进一步说明，所述超声波发生探头ⅰa1和超声波接收探头ⅰa2之间设置有的角度，超声波发生探头ⅰa1和超声波接收探头ⅰa2之间的角度可调节，超声波发生探头ⅱb1和超声波接收探头ⅱb2之间设置有的角度，超声波发生探头ⅱb1和超声波接收探头ⅱb2之间的角度可调节；可以根据使用者的步距调整，步距大角度大、步距小角度小。

具体实施方式四：

下面结合图1-5说明本实施方式，本实施方式对实施方式二作进一步说明，所述超声波发生探头ⅰa1和超声波接收探头ⅱb2配置为与超声波发生探头ⅱb1和超声波接收探头ⅰa2不同频率类型；可以避免周围障碍物反射以及超声波发生探头ⅰa1和超声波发生探头ⅱb1发射的超声波之间相互干扰。

具体实施方式五：

下面结合图1-5说明本实施方式，本实施方式对实施方式二作进一步说明，所述足部超声测距模块ⅰa上还设置有处理器ⅰ、无线通讯模块ⅰ和串口ⅰ，处理器ⅰ和无线通讯模块ⅰ之间电连接，处理器ⅰ和串口ⅰ之间电连接，处理器ⅰ和超声波发生探头ⅰa1之间电连接，处理器ⅰ和超声波接收探头ⅰa2之间电连接；电池对无线通讯模块ⅰ和处理器ⅰ进行供电。

具体实施方式六：

下面结合图1-5说明本实施方式，本实施方式对实施方式五作进一步说明，所述足部超声测距模块ⅱb上还设置有处理器ⅱ、无线通讯模块ⅱ和串口ⅱ，处理器ⅱ和无线通讯模块ⅱ之间电连接，处理器ⅱ和串口ⅱ之间电连接，处理器ⅱ和超声波发生探头ⅱb1之间电连接，处理器ⅱ和和超声波接收探头ⅱb2之间电连接；电池对无线通讯模块ⅱ和处理器ⅱ进行供电。

具体实施方式七：

下面结合图1-5说明本实施方式，本实施方式对实施方式六作进一步说明，所述上位机上设置有处理器ⅲ、usb串口和无线通讯模块ⅲ，处理器ⅲ和无线通讯模块ⅲ之间电连接，处理器ⅲ和usb串口之间电连接，无线通讯模块ⅰ和无线通讯模块ⅱ均与无线通讯模块ⅲ通过信号连接；电池对无线通讯模块ⅲ和处理器ⅲ进行供电。

一种基于无线信号同步的双足超声动态测距的方法包括以下步骤：

步骤一：上位机根据外部触发输入或内部定时器来控制无线通讯模块ⅲ发送超声测距指令；

步骤二：足部超声测距模块ⅰa和足部超声测距模块ⅱb获得测距指令后分别通过超声波发生探头ⅰa1和超声波发生探头ⅱb1发送超声波信号；

步骤三：足部超声测距模块ⅰa和足部超声测距模块ⅱb在固定时间间隔内分别启动超声波接收探头ⅰa2和超声波接收探头ⅱb2对超声波信号进行接收；

步骤四：足部超声测距模块ⅰa和足部超声测距模块ⅱb分别通过无线通讯模块ⅰ和无线通讯模块ⅱ将测距结果发送给上位机。

本发明的一种基于无线信号同步的双足超声动态测距装置及方法，其工作原理为：

上位机根据外部触发输入或内部定时器来控制无线通讯模块ⅲ发送超声测距指令；触发足部超声测距模块ⅰa和足部超声测距模块ⅱb同步发送超声波脉冲信号，这样足部超声测距模块ⅰa和足部超声测距模块ⅱb可以将各自模块的发射时间当作对方模块的发射时间，从而方便地计算出超声波脉冲从一个节点传递到另外一个节点所经历的时间，进而计算出双足间的距离。避免了分体式探头设置需要用电缆穿过裤管连接的弊端；足部超声测距模块ⅰa和足部超声测距模块ⅱb获得测距指令后分别通过超声波发生探头ⅰa1和超声波发生探头ⅱb1发送超声波信号；足部超声测距模块ⅰa和足部超声测距模块ⅱb在固定时间间隔内分别启动超声波接收探头ⅰa2和超声波接收探头ⅱb2对超声波信号进行接收；如图1和图2所示超声波发生探头ⅰa1和超声波发生探头ⅱb1分别放置在双足上，超声波发生探头ⅱb1和超声波接收探头ⅱb2分别放置在双足上，这样保证不管双足处于何种状态都有一组探头可以测量出距离，进而实现整个行进过程的双足间距离测量；超声波发生探头ⅰa1和超声波接收探头ⅱb2配置为与超声波发生探头ⅱb1和超声波接收探头ⅰa2不同频率类型；可以避免周围障碍物反射以及超声波发生探头ⅰa1和超声波发生探头ⅱb1发射的超声波之间相互干扰；足部超声测距模块ⅰa和足部超声测距模块ⅱb分别通过无线通讯模块ⅰ和无线通讯模块ⅱ将测距结果发送给上位机。

当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。