基于nrf2401無線收發(fā)模塊和超聲波技術的精確定位系統(tǒng)的研制文庫-資料下載頁
2025-01-16 10:54本頁面
【正文】 Ｖ ｔｉ 的 測 量 誤 差 ? 都 滿 足 Ｎ （ ０ ， !２ ） 且 相 互 獨 立 ， 則 （３） 式 的 結 果 是 最 大 似 然 估計。隨著 ｎ 的增加， 它將是無偏估計。 ＣＨ１ 上 發(fā) 的 由 外 部 網 絡 策 動 的 定 位 公 告 ， 保 證 外 部 網 絡 的定位請求優(yōu)先， 而不與移動物體的定位請求競爭。定 位 請 求 發(fā) 送 完 畢 后 ， 第 一 頻 道 恢 復 為 ＣＨ１ ， 此 時 第 二 頻 道 也 恢 復 為 ＣＨ２ 。 很 顯 然 ， 信 標 節(jié) 點 的 第 二 頻 道 為 ＣＨ２ 時， 可用于監(jiān)聽別的信標節(jié)點的定位請求。 即使這樣， 信標節(jié)點發(fā)出定位請求后仍然可能發(fā)生 碰撞， 而收不到相應的定位公告。 原因有二： 其一是由 其 ３ 定位系統(tǒng)的具體設計與實現(xiàn) 考 慮 到 低 成 本 和 小 型 化 的 需 要 ， 本 系 統(tǒng) 選 用 Ｎｏｒｄｉｃ ＶＬＳＩ 公 司 的 單 片 無 線 收 發(fā) 模 塊 ｎＲＦ２４０１ ［４］ 構 成 無 線 傳 感 器 網 絡 。該 模 塊 工 作 在 ２．４～ ２．５ＧＨｚ 的 ＩＳＭ 頻 段 上 ， 典 型 輸 出 功 率 為 ０ｄＢｍ ， 接 收 靈 敏 度 為 － ９０ｄＢ ， 無 線 傳 輸 距 離 《 電子技術應用》２００５ 年第 ８ 期 本 刊 郵 箱 ｅ ｔａ ＠ｎｃｓ ｅ ． ｃｏｍ ． ｃｎ ７９ 集成電路應用 表 １ 與測量時間差有關的事件及對應時刻 中 心 節(jié) 點 發(fā) 布 定 位 公 告 （Ｔ０ ＝０ ） 電 波 到 達 普 通 節(jié) 點 接 收 天 線 Ｔ１ 普通節(jié)點的無線收發(fā)模塊接收解調 處 理 ， 置 接 收 數(shù) 據(jù) 可 讀 標 志 Ｔ２ 普 通 節(jié) 點 的 ＭＣＵ 讀 數(shù) 據(jù) 、 相 關 作 處 理 ； 啟 動 定 時 器 Ｔ３ 電 波 到 達 信 標 節(jié) 點 接 收 天 線 Ｔ′ １ 信標節(jié)點的無線收發(fā)模塊接收解調 說 明 電 波 比 聲 波 快 百 萬 倍 ， Ｔ１ ≈ Ｔ′ ０ １≈ 相同的收發(fā)模塊， 處理時間和延遲 時 間 應 相 同 ， 因 此 Ｔ２ ≈ Ｔ′ ２ 兩 者 ＭＣＵ 的 處 理 流 程 不 一 樣 ， !! 處 理 ， 置 接 收 數(shù) 據(jù) 可 讀 標 志 Ｔ′ ２ 信標節(jié)點的 ＭＣＵ 讀數(shù)據(jù)、 作判斷； !! 啟 動 超 聲 波 發(fā) 射 驅 動 電 路 Ｔ′ ３ 超 聲 波 開 始 發(fā) 射 Ｔ′ ４ 超聲波到達普通節(jié)點的超聲波 接 收 頭 Ｔ′ ５ Ｔ３ ≠ Ｔ′ ３ 驅動電路延遲和超聲波發(fā)射頭響應延遲 !! !!! !! 普 通 節(jié) 點 的 超 聲 波 接 收 頭 響 應 到達的超聲波信號 ， 電路放大／ 超聲波接收頭響應延遲、 大電路延遲 放 和門限域值延遲 !! 比 較 ， 置 定 時 器 停 止 計 時 標 志 Ｔ′ ６ 普通節(jié)點的 ＭＣＵ 響應停止計時標志 Ｔ′ ７ ＭＣＵ 響 應 延 遲 無線收／發(fā) 模 塊 半 雙 工 的 工 作 方 式 造 成 的 ， 信 標 節(jié)點在發(fā)定位請求的同時， 中心節(jié)點正在發(fā)外 部網絡策動的定位公告； 其二是無線電波碰撞， 兩個或多個信標節(jié)點同時發(fā)定位請求。為有效 解決這個問題， 本系統(tǒng)規(guī)定信標節(jié)點在發(fā)出定 位請求后的一段時間內收不到與其對應的定位 公 告 時 ， 隨 機 延 遲 若 干 個 定 位 周 期 ， 在 其 ＣＨ１ 和 ＣＨ２ 上 均未監(jiān)聽到信號后， 重發(fā)定位請求。隨機延遲定位周期 數(shù) 的 取 值 范 圍 依 據(jù) 系 統(tǒng) 的 信 標 節(jié) 點 數(shù) 量 （或 者 最 大 可 容 納 的 數(shù) 量 ）和 正 常 情 況 下 一 個 信 標 節(jié) 點 被 請 求 定 位 的 頻 度來確定。 在 特 殊 情 況 下 ， 無 線 收／發(fā) 模 塊 半 雙 工 的 工 作 方 式 還會造成中心節(jié)點在發(fā)出外部網絡策動的定位公告后 系統(tǒng)收不到超聲波信標， 也就是中心節(jié)點發(fā)外部網絡策動的定位公告的同時， 與這個定位公告對應的被定位物 體正在發(fā)定位請求。發(fā)生這種情況的概率極低， 信標節(jié) 點 的 處 理 方 法 同 上 （因 為 信 標 節(jié) 點 也 收 不 到 對 應 的 定 位 公 告 ）， 而 中 心 節(jié) 點 在 等 不 到 超 聲 信 標 后 ， 出 現(xiàn) 空 閑 時 就 重發(fā)定位請求。 圖 ５ 實際位置與測量值之間的距離差 用 ｔ′代 替 （２） 式 和 （３） 式 中 的 ｔｉ ， 經 過 計 算 將 得 到 更 ｉ 準確的被定位物體的坐標。 ５ 實驗結果和結論 很顯然，本系 統(tǒng)可以 獨立 存在 和運行 ， 可以 廣泛應 用 于 其 它 需 要 精 確 定 位 的 系 統(tǒng) 中 。圖 ５ 顯 示 了 一 個 定 位 目 標使用本系統(tǒng)測定位置時， 測量值和實際值之間的距離 差； 實驗結果表明本系統(tǒng)達到了設計目標。影響定位精 度的因素主要來源于應用環(huán)境的溫度梯度、 速和超聲 風 波 的 ＬＯＳ 傳 播 路 徑 等 。 參考文獻 １ 付 維 權 ， 孫 志 仁 ， 曹 奇 英 ． 普 適 計 算 中 的 定 位 感 知 系 統(tǒng) ［Ｊ］． 單 片 機 與 嵌 入 式 系 統(tǒng) 應 用 ， ２００４ （ ２ ） ：１５～ １８ ４ 超聲波收發(fā)時間差的修正 為了準確地測出被定位物體的精確坐標， 超聲波的 收發(fā)時間差必須測得非常準確。 １ 是中心節(jié)點發(fā)出定 表 位公告后， 與測量時間差有關的事件及對應時刻。 在 普 通 節(jié) 點 中 定 時 器 獲 得 的 時 間 差 是 Ｔ′ Ｔ３ 。 很 明 ７－ 顯， 這不是超聲波所測距離的傳播時間， 真正的傳播時 間 應 為 Ｔ′ Ｔ′ ５－ ４ 。測 出 每 一 步 的 時 延 ， 然 后 再 計 算 出 超 聲 波所測距離的真正傳播時間是復雜和不現(xiàn)實的。 要讓 只 普通節(jié)點的超聲波接收頭與信標節(jié)點的超聲波發(fā)射頭 零距離， 運行一次， 讀取普通節(jié)點中定時器的值 ｔ 校正 ２ 杜高社， 高 瑋， 趙 琳． 脈沖激光測距中時間放大技術實 驗 研 究 ［Ｊ］． 應 用 光 學 ， ２００３ ； ２４ （ ５ ） ：１６～ １９ ３ 林 志 斌 ， 徐 柏 齡 ． 基 于 傳 聲 器 陣 列 的 聲 源 定 位 ［Ｊ］． 電 聲 技 術 ， ２００４（５）：１９～ ２３ ４ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ ｏｆ ｎＲＦ２４０１：Ｓｉｎｇｌｅ Ｃｈｉｐ ２．４ＧＨｚ Ｒａｄｉｏ Ｔａｎｓｃｅｉｖｅｒ． ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｖｌｓｉ．ｎｏ （ 收 稿 日 期 ： ２００５－ ０２－ １５ ） ，則 系統(tǒng)正式運行時， 超聲波所測距離的真正傳播時間為： ｔ′ ｉ － ｔ ｉ ＝ｔ 校正 （４） ８０ 歡迎網上投稿 ｗｗｗ．ａｅｔｎｅｔ．ｃｎ ｗｗｗ．ａｅｔｎｅｔ．ｃｏｍ．ｃｎ 電子技術應用》２００５ 年第 ８ 期 《
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