角度，提高测距的准确度； (4)利用超声波接收阵列接收超声波信号，经数据处理，根据超声波接收阵列与信标模 块之间的超声波信号的相位关系来判断机器人的位置和方向，并会同电子地图发送至电子 定位平台，实现机器人的路径规划和定位； (5)利用采集的2个W上信标模块的超声波信号，来计算信标模块之间的绝对距离与 相对距离之间误差百分率作为补偿，进而计算出在当前环境条件下精确的声速，精确率高， 成本低，计算简单； (6) 通过扫描和数据处理，能够计算出障碍物是否存在W及障碍物的大小。机器人能 够更好地选择使用障碍物处理机制，既可根据障碍物大小选择是停止等待还时绕行，又可 针对障碍物大小的不同，做出相应的处置，当遇到的障碍物较大，将会对测量结果产生影响 时，能够及时地选择其它信标对机器人进行定位，不会出现由于超声波路径障碍问题产生 的定位误差，当遇到的障碍物较小，不会对影响到测量精度时，可使用原定位规划中的信标 模块进行定位，使机器人定位系统更加智能化； (7)通过人体感应传感器对障碍物的感应W及后续的数据处理，判定障碍物是否为人。 当障碍物为人时，提供信息给机器人，使机器人采用原地待命或是打招呼请其离开的方式 进行规避；当障碍物非人时，提供信息给机器人，使机器人采用常用的规避措施规避该障碍 物；机器人能够取得障碍物是人还是物的信息，W提供机器人进行相关处置时的依据，并实 现机器人与人类的互动； (8) 当机器人偏离预设的运动轨迹时，仍可根据设于机器人附近的其它运动轨迹中所 规划好的信标模块实现自动定位，从而避免机器人偏离运动轨迹就迷路，不能正常工作的 问题。
【附图说明】
[0019]图1为本发明实施例障碍物扫描仪的结构示意简图； 图2为本发明实施例的整体结构示意图； 图3为本发明实施例机器人所在=维坐标的计算简图； 图4为本发明实施例超声波接收阵列理论中屯、与信标模块的距离计算简图； 图5为本发明实施例超声波接收阵列理论中屯、与信标模块的角度计算简图； 图6为本发明实施例声速修正计算简图。
【具体实施方式】
[0020] W下结合附图和【具体实施方式】对本发明的详细结构作进一步描述。
[0021] 一种机器人定位导航系统，包括多个信标模块、至少一个机器人定位终端、障碍物 扫描仪和电子导航平台。机器人定位终端安装在机器人上，机器人可根据需要搭载数量不 等的机器人定位终端。信标模块的位置必须是固定的，从而获得固定位置坐标，其可W安装 于墙上或者其它固定物体上(放置的位置没有具体要求)，具体数量根据待定位置的空间大 小决定。在机器人的运动轨迹上设置多个位置坐标，计算规划出运些位置坐标处分别所需 的至少两个信标模块。
[0022] 具体地，信标模块包括第一智能处理模块W及分别与第一智能处理模块连接的第 一无线收发模块和超声波发射模块。
[0023] 第一无线收发模块用于W无线的方式与需要定位的机器人定位终端和/或电子 导航平台联络，收发指令和同步信号；第一无线收发模块可W采用符合多种无线通信协议 的网络模块，例如WIFI模块、Zi浊ee模块、蓝牙通信模块等。优选地，第一无线收发模块采 用无线串口通信模块。
[0024] 超声波发射模块，用于发出已编址的超声波信号；由于多个信标模块中每个信标 模块都赋予唯一编码，W便于机器人定位终端通过识别编码来判断接收的超声波是否是所 呼唤的信标模块发送的。
[00巧]第一智能处理模块用于处理接收的指令和储存超声波编码，并处理同步时序安 排。
[0026] 具体地，机器人定位终端包括第二智能处理模块W及分别与第二智能处理模块连 接的第二无线收发模块和超声波接收阵列。
[0027] 第二无线收发模块，用于负责与信标模块和电子导航平台联络，收发无线同步信 号和接收超声波信号的时序；优选地，第二无线收发模块采用无线串口通信模块。
[0028] 超声波接收阵列，用于接收来自信标模块发出的不同角度的超声波信号；超声波 收发阵列为具有多个超声波感应元的集成环阵列，全部集成于一块电路板上，且位置关系 固定，便于计算，简化程序。该阵列不仅可测试超声波到达时间，还可测试超声波发射源的 角度。另外还可通过与发射源的理论编码的比对，可确认该超声波编码是否为需要的信标 模块发送，还可精确确定超声波的起始点，W可W解决环境声波的干扰问题。
[0029] 第二智能处理模块，用于处理接收的指令、模块各部分的逻辑关系、识别编码、并 做出同步时序安排、储存和分析接收到的超声波数据信息，并将超声波数据会同电子导航 平台发送来的电子地图一起放入计算单元进行计算处理，得到位置坐标数据。第二智能处 理模块包括超声波阵列处理模块和中央处理器，超声波阵列处理模块包括前置放大模块和 A/D转换模块，超声波阵列连接前置放大模块的输入端，前置放大模块的输出端连接A/D转 换模块的模拟输入端，A/D转换模块的数字输出端连接中央处理器；中央处理器还与第二 无线收发模块连接。前置放大模块和A/D转换模块的通道数量与超声波感应元的数量相 同，即每个超声波感应元接收到的超声波信号均通过各自的前置放大模块和A/D转换模块 进行处理，最终输入至中央处理器进行集中处理计算。
[0030] 本实施例的前置放大模块采用了带AGC功能的放大器，AGC为自动增益控制。当 超声波接收阵列接收到的信号较弱时，AGC放大器会自动增加信号放大倍数，将弱信号幅度 增强。当超声波接收阵列接收到的信号较强时，AGC放大器会自动降低信号放大倍数，W实 现无论信号较强还是较弱，前置放大模块的输出信号都保持相对稳定。
[0031]A/D转换模块用于将检测时间段内的超声波模拟信号连续转换成数字信号（需要 的超声波信号未到达时，超声波幅值接近零，到达时超声波幅值将在设计范围内），并存入 RAM,成为一数据组；通过中央处理器扫描采集到的超声波信号幅度，并处理该组超声波数 据；根据接收到的超声波脉冲群的平均幅值，来计算用于判断的阔值。本实施例将转换后的 超声波数字信号的多个最高峰值超声波信号，取其平均值，再W该平均值的合适比例的值 做为判断阀值。
[0032] 扫描采集到的超声波信号幅度，达到判断阔值的点则认为当前测试的超声波信号 到达起始点，否则认为是噪声信号。从而实现超声波检测，解决了超声波信号在传输过程中 的衰减问题。
[0033] 具体地，电子导航平台用于存储全部机器人的编码，构建电子地图，规划并计算机 器人的运动目标或路径W及信标模块的位置，使得机器人在允许的运动范围内都能够获得 信标模块的交叉覆盖；并将电子地图W无线方式传给机器人定位终端进行机器人的调度； 还用于协调信标模块和机器人定位终端的同步，接收从各个机器人定位终端上传的位置坐 标数据并显示。电子导航平台具体包括： 搭载导航软件的计算机，用于存储全部机器人的编码，构建电子地图，根据需要调度机 器人，控制多台机器人同时完成各自的工作。每一台机器人都具有全球唯一编码，将用到的 机器人的编码全部搭载导航软件的计算机内存储。再将规划好的电子地图传送给每一台机 器人。
[0034] 第=无线收发模块，用于传送电子地图给机器人定位终端，并发送定位同步信号， 协调信标模块和机器人定位终端的时序，接收各个机器人定位终端上传的位置坐标数据W 及障碍物扫描仪上传的通知信息。
[0035] 显示器，用于显示电子地图上的导航信息。
[0036] 电子地图运算模块，用于规划并计算机器人的运动目标或路径W及信标模块的位 置，生成导航信息。
[0037] 如图1所示：超声波接收阵列的上部搭载有障碍物扫描仪4;障碍物扫描仪4包括 同步旋转系统和控制系统；同步旋转系统包括设于超声波接收阵列上的支架41，支架41上 安装伺服电机42,伺服电机42通过旋转搭载头43连接复合传感器座44,复合传感器座44 上安装有人体感应传感器441和超声波收发传感器442,伺服电机42的下端连接绝对编码 器45 ;控制系统包括电机驱动模块46和障碍物扫描主控模块47,障碍物扫描主控模块47 的输出端连接电机驱动模块46,障碍物扫描主控模块47的输入端分别连接绝对编码器45、 人体感应传感器441和超声波收发传感器442,电机驱动模块46的输出端连接伺服电机 42 ;超声波收发传感器442还通过超声波信号放大器与障碍物扫描主控模块47连接，超声 波信号放大器用于超声波收发传感器442接收和发送的超声波信号进行放大。超声波收发 传感器442的前端安装有吸音管443。吸音管443用于收窄超声波接收的角度；在使用超 声波对障碍物进行探测与扫描时，超声波的能量是扩散的，吸音管443通过收窄超声波接 收的角度，将超声波的能量集中，从而更好地提高检测的效果。障碍物扫描主控模块47通 过CAN总线分别连接电子导航平台和机器人定位终端。
[0038]本实施例的导航方法，具体包括W下步骤： (1)由机器人定位终端依据移动体行走的起始坐标数据，结合定位后沿预设的运动轨 迹可能达到的坐标，计算规划出每个可能达到的坐标处所需的至少两个信标模块，依次序 分别呼唤需要的信标模块，被呼唤到的信标模块发送无线信号回应；待呼唤到的信标模块 全部回应后，机器人定位终端依次向信标模块发射无线申请定位信号，收到申请定位信号 的信标模块，按照测试时序安排向