[实用新型]一种基于超声波测距的自动跟随系统

说明书

本实用新型公开了一种基于超声波测距的自动跟随系统，使用超声波作为测量手段，测量精度高，跟随效果好，采用小型麦克风阵作为超声波接收器，相对于传统的超声换能器而言，安装体积可以大大缩小，适用的范围也得到了扩展，并且安装简单。

技术领域

本实用新型涉及超声波技术，特别是一种基于超声波测距的自动跟随系统。

背景技术

目前的自动跟随技术包括3种：1、基于无线通讯跟随；2、基于摄像头图像识别跟随；3、基于超声换能器跟随，基于无线通讯跟随的方式是利用跟随端安装的两个无线接收模块接收发射端同一个发射模块的信号，通过分析两个有一定安装距离的接收模块的信号强度，计算出两个接收模块分别与发射模块的距离和距离差，再根据这两个距离差计算出跟随端设备与发射端之间的角度，而接收强度直接反映出跟随端和发射端之间的距离，该方法缺点是无线收发模块之间信号强度一致性不好，分辨率低，跟随的方向性和距离都不理想。

基于摄像头图像识别跟随的方式对系统要求高，需要高性能处理器，成本高，功耗高，对被跟随目标方向角度亮度都有要求，适用范围窄。

基于超声换能器的跟随技术，是根据超声波发射器发出的超声信号到达两个用于接收的超声换能器的时间差，反算出超声波发射器到两个接收器之间距离差，计算出接收器和超声波发射器之间的夹角。由于接收端使用超声换能器，体积大，为了达到足够的精度，两个接收器之间距离要相距数厘米，甚至几十厘米。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种基于超声波测距的自动跟随系统，采用小型麦克风阵作为接收端，相对于传统超声换能接收器，安装体积可以大大缩小，应用范围扩大。

本实用新型解决其问题所采用的技术方案是：

一种基于超声波测距的自动跟随系统，包括安装在被跟随端之上的超声波发声源、安装在跟随物上的超声波接收器以及驱动跟随物移动的跟随执行机构，所述超声波发声源发射超声波信号到超声波接收器，所述跟随执行机构根据超声波接收器输出的信号驱动跟随物移动；所述超声波接收器包括一个以上，所述超声波接收器为小型麦克风阵。

进一步，所述超声波接收器包括第一接收器和第二接收器，所述第一接收器和第二接收器位于同一水平面或同一垂直面上。超声波接收器设置为二维场景，可以应用在玩具车、婴儿车等跟随设备中。

进一步，所述超声波接收器还包括第三接收器，所述第三接收器与第一接收器或第二接收器所处的平面，垂直于所述第一接收器和第二接收器所处的平面。超声波接收器设置为三维场景，可以应用到飞行器、无人机等设备上。

进一步，所述小型麦克风阵为电容式麦克风或MEMS硅麦克风。小型麦克风阵的体积较小，可以应用到大多数物体上，应用范围广。

进一步，所述跟随执行机构包括用于接收小型麦克风阵的输出的第二微处理器以及用于驱动跟随物移动的驱动机构，所述第二微处理器与驱动机构连接。第二微处理器处理小型麦克风阵的输出信号并输出控制信号到驱动机构。

进一步，所述驱动机构为转向电机或舵机。

进一步，所述超声波发声源包括压电超声波换能器或电磁喇叭。

进一步，还包括用于实现收发同步的同步模块，所述同步模块包括安装在被跟随端之上的发射模块以及安装在跟随物上的接收模块，所述发射模块和接收模块数据连接。同步模块可以保证收发同步，同时还可以和相邻空间里的其他跟随系统组网通讯，达到多机同时使用的目的。

进一步，所述同步模块为无线通讯模块或红外收发模块。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用的一种基于超声波测距的自动跟随系统，采用小型麦克风阵作为超声波接收器，可以大大的缩小接收端的体积，使得应用范围可以更广，大到婴儿车、旅行箱，小到玩具车、无人机等设备均可以使用。