一种微型组合定位传感器及超声波定位系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及超声波定位技术领域，更具体的说，涉及一种微型组合定位传感器及超声波定位系统。
【背景技术】
[0002]超声波定位传感器被广泛使用在各种领域，比如使用在运动物体上进行定位。
[0003]但是，当把超声波接收传感器安装在运动物体上时，接收传感器的方向会随着运动发生改变，当超声波接收传感器的接收方向与超声波传播方向垂直时，超声波接收传感器的灵敏度会严重下降，几乎接收不到信号，存在检测不到信号可能性。该问题亟待解决。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种定位更加准确的微型组合定位传感器及超声波定位系统。
[0005]本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的:一种微型组合定位传感器，包括集成在同一印制电路板或芯片上的:
[0006]至少一个超声波接收传感器模块；
[0007]至少一个惯性导航传感器模块
[0008]至少一个同步信号接收模块；
[0009]—个微处理器，所述微处理器分别与所述超声波接收传感器模块、惯性导航传感器模块、同步信号接收模块的信号输出端口连接；
[0010]还包括一与所述微处理器连接的接收端无线通信模块。
[0011]优选的，所述惯性导航传感器模块包括至少一个三轴陀螺仪传感器模块、至少一个三轴加速度传感器模块和至少一个三轴地磁场传感器模块。
[0012]优选的，还包括一接收端时钟模块。
[0013]优选的，所述同步信号接收模块采用光信号单元或者无线电信号单元。
[0014]—种超声波定位系统，包括:
[0015]至少一个发射模块，
[0016]以及至少一个微型组合定位传感器，
[0017]所述的发射模块包括:微控制器，供电模块，发射端时钟模块，发射端通信模块，同步信号发射与接收模块，至少三个超声波发射模块，大气温度湿度与压强测量模块；
[0018]所述的微型组合定位传感器包括集成在同一印制电路板或芯片上的:至少一个超声波接收传感器模块，至少一个惯性导航传感器模块，至少一个同步信号接收模块，一个微处理器，所述微处理器分别与所述超声波接收传感器模块、惯性导航传感器模块、同步信号接收模块的信号输出端口连接，以及一与所述微处理器连接的无线通信模块。
[0019]优选的，所述惯性导航传感器模块包括至少一个三轴陀螺仪传感器模块、至少一个三轴加速度传感器模块和至少一个三轴地磁场传感器模块。
[0020]优选的，还包括一时钟模块。
[0021]优选的，所述同步信号接收模块采用光信号单元或者无线电信号单元。
[0022]本实用新型带来的益处是:通过结合惯性导航模块，使得超声波定位在方位改变时超声波接收器在难以接收到反馈信号时可以通过惯性导航模块提供定位，从而提高了超声波定位系统的定位精度。
【附图说明】
[0023]图1是微型组合定位传感器的电气原理框图，
[0024]图2是微型组合定位传感器示意图，
[0025]图3是基于微型组合定位传感器的三维定位系统原理框图，
[0026]图4是超声波三维定位系统原理，
[0027]图5是超声波三维定位系统时序图。
【具体实施方式】
[0028]下面描述本实用新型的优选实施方式，本领域普通技术人员将能够根据下文所述用本领域的相关技术加以实现，并能更加明白本实用新型的创新之处和带来的益处。
[0029]本实施例提供微型组合定位传感器及超声波定位系统的【具体实施方式】，如图1所示，所述的微型组合定位传感器2包括一个超声波接收传感器模块110 ;—个三轴陀螺仪传感器模块120 ；一个三轴加速度传感器模块130 ；一个三轴地磁场传感器模块140 ；一个同步信号接收模块150 ;—个无线通信模块160 —个微处理器170 ;—个接收端时钟模块180 ;其中，所述三轴陀螺仪传感器模块120、三轴加速度传感器模块130、三轴地磁场传感器模块140构成了惯性导航模块234，惯性导航模块234结合超声波接收传感器模块110，使得超声波定位在方位改变时超声波接收器在难以接收到反馈信号时可以通过惯性导航模块提供定位，从而提高了超声波定位系统的定位精度。
[0030]在本实施例中，所述超声波接收传感器模块110采用基于MEMS技术的微型超声波接收传感器，对于惯性导航模块234则采用基于MEMS技术运动传感器，该传感器集成了三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴地磁传感器。时间同步信号接收模块150采用红外接收芯片即光信号单元，当然也可以选用无线电信号单元。微处理器170可以选用自带时钟模块180的微处理器作为控制器。
[0031]如图2所示，本实施例将上述各个模块集成在一个印制电路板中，为减小体积，分别将这些模块布置在PCB的正反两面上，最终构成了本实施例所述的微型组合定位传感器。如图2所示。为了进一步减小微型组合定位传感器的体积，也可将这些模块封装成一颗芯片。
[0032]结合图3所示为本实施例提供的超声波定位系统，是基于上述微型组合传感器的局部定位系统，其包括:一个发射模块1和多个微型组合定位传感器2 ;所述的发射模块1包括:微控制器10，供电模块11，发射端时钟模块12，发射端通信模块13，同步信号发射与接收模块14，三个及以上超声波发射模块(15，16，17，18)，大气温度湿度与压强测量模块19。
[0033]所述的时钟模块12、通信模块13、同步信号发射与接收模块14、三个及以上超声波发射模块(15，16，17，18)、大气温度湿度与压强测量模块19与微控制器10相连，时钟模块12为微控制器10提供时钟信号，通信模块13用于微控制器10和外部设备通信，同步信号发射与接收模块14用于发射和接收时间同步信号，超声波发射模块(15，16，17，18)用于发射超声波信号，供电模块11为整个发射模块供电，大气温度湿度与压强测量模块19用于实时测量大气温度湿度和气压。
[0034]如图4所示为本定位系统的具体应用，将四个超声波发射模块(15，16，17，18)分别安装在空间AB⑶四点，AB⑶四点不共线。发射模块1中的微控制器10按照图5所示的时序，在T0时刻控制同步信号发射与接收模块14发送时间同步信号，在T1时刻控制超声波发射模块15在A点发射超声波信号，在T2时刻控制超声波发射模块16在B点发射超声波信号，在T3时刻控制超声波发射模块17在C点发射超声波信号，在T4时刻控制超声波发射模块18在D点发射超声波信号。
[0035]在正常工作之前，上位机首先通过无线通信模块与发射模块通信，设置并获取超声波发射模块的相关参数，然后，上位机通过无线通信模块与微型组合定位传感器通信，将发射模块相关参数(如:超声波发射模块的位置、发射时间间隔、气温气压与湿度数据等)一一发送给微型组合定位传感器。微型组合定位传感器获得这些参数之后，进入正常工作模式。
[0036]在正常工作中，微型组合定位传感器一方面接收超声波信号，另一方面读取惯性导航元件的输出，并将这两者结合起来计算出传感器的当前位置，并能够通过传感器上的无线通信模块，将数据发送给上位机。
[0037]以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种微型组合定位传感器，其特征在于，包括集成在同一印制电路板或芯片上的: 至少一个超声波接收传感器模块(110)； 至少一个惯性导航传感器模块(234) 至少一个同步信号接收模块(150); 一个微处理器(170)，所述微处理器(170)分别与所述超声波接收传感器模块(110)、惯性导航传感器模块(234)、同步信号接收模块(150)的信号输出端口连接； 还包括一与所述微处理器(170)连接的接收端无线通信模块(160)。2.如权利要求1所述的微型组合定位传感器，其特征在于，所述惯性导航传感器模块包括至少一个三轴陀螺仪传感器模块(20)、至少一个三轴加速度传感器模块(30)和至少一个三轴地磁场传感器模块(40 )。3.如权利要求1所述的微型组合定位传感器，其特征在于，还包括一接收端时钟模块(180)。4.如权利要求1所述的微型组合定位传感器，其特征在于，所述同步信号接收模块(150)采用光信号单元或者无线电信号单元。5.一种超声波定位系统，其特征在于，包括: 至少一个发射模块(1)， 以及至少一个微型组合定位传感器(2 )， 所述的发射模块(1)包括:微控制器(10)，供电模块(11)，发射端时钟模块(12)，发射端通信模块(13)，同步信号发射与接收模块(14)，至少三个超声波发射模块(15，16，17，18)，大气温度湿度与压强测量模块(19); 所述的微型组合定位传感器(2)包括集成在同一印制电路板或芯片上的:至少一个超声波接收传感器模块(110)，至少一个惯性导航传感器模块(234)，至少一个同步信号接收模块(150)，一个微处理器(170)，所述微处理器(170)分别与所述超声波接收传感器模块(110)、惯性导航传感器模块(234)、同步信号接收模块(150)的信号输出端口连接，以及一与所述微处理器(170)连接的无线通信模块(160)。6.如权利要求1所述的超声波定位系统，其特征在于，所述惯性导航传感器模块包括至少一个三轴陀螺仪传感器模块(20)、至少一个三轴加速度传感器模块(30)和至少一个三轴地磁场传感器模块(40 )。7.如权利要求1所述的超声波定位系统，其特征在于，还包括一时钟模块。8.如权利要求1所述的超声波定位系统，其特征在于，所述同步信号接收模块(150)采用光信号单元或者无线电信号单元。
【专利摘要】本实用新型公开一种微型组合定位传感器及超声波定位系统，包括集成在同一印制电路板或芯片上的：至少一个超声波接收传感器模块（110）；至少一个惯性导航传感器模块（234）至少一个同步信号接收模块（150）；一个微处理器（170），所述微处理器（170）分别与所述超声波接收传感器模块（110）、惯性导航传感器模块（234）、同步信号接收模块（150）的信号输出端口连接；还包括一与所述微处理器（170）连接的接收端无线通信模块（160）。通过结合惯性导航模块，使得超声波定位在方位改变时超声波接收器在难以接收到反馈信号时可以通过惯性导航模块提供定位，从而提高了超声波定位系统的定位精度。
【IPC分类】G01C21/16, G01S15/06, G01S15/50
【公开号】CN205080258
【申请号】CN201520823862
【发明人】吴云松
【申请人】吴云松
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年10月23日