[发明专利]一种双向收发一体化超声测距方法

摘要

本发明提供一种双向收发一体化超声测距方法及系统，能够减少网络流量、降低网络负载和节点功耗。所述方法包括：将网络中各节点的时钟进行同步；处于发送超声波状态的节点向四周360°发送超声波信号，处于接收超声波状态的节点开始计时并接收所述超声波信号，其中，处于发送超声波状态的节点称为发送节点，处于接收超声波状态的节点称为接收节点；对超声波信号在空气中的传播速度进行温度自适应补偿；当接收节点接收到所述超声波信号时，所述接收节点停止计时，并根据停止计时与开始计时之间的时间差及温度自适应补偿后的超声波信号的传播速度，确定发送节点和接收节点之间的距离。本发明适用于无线传感器网络定位技术领域。

主权项

1.一种双向收发一体化超声测距方法，其特征在于，包括：将网络中各节点的时钟进行同步；处于发送超声波状态的节点向四周360°发送超声波信号，处于接收超声波状态的节点开始计时并接收所述超声波信号，其中，处于发送超声波状态的节点称为发送节点，处于接收超声波状态的节点称为接收节点；根据超声波信号的传播速度与环境温度的关系，对超声波信号在空气中的传播速度进行温度自适应补偿；当接收节点接收到所述超声波信号时，所述接收节点停止计时，并根据停止计时与开始计时之间的时间差及温度自适应补偿后的超声波信号的传播速度，确定发送节点和接收节点之间的距离；其中，每个节点对应8个超声模块，在圆周360°内均匀分布所述8个超声模块；每个超声模块的探头为收发一体探头或收发分体探头；发送节点发送的信号为经过脉冲宽度调制过的信号；其中，所述超声测距方法为非反射式测距，所述发送节点发出超声波后，不需要反射，由所述接收节点直接接收所述发送节点发出的超声波信号；所述时钟同步方式包括：绝对时隙数同步、数据包同步和确认包同步；其中，所述超声模块包括：发送电路、接收电路和 与所述发送电路、接收电路相连的探头；所述发送电路，用于对接收到信号进行差分反相、放大处理，同时通过驱动电路提高电流驱动，并通过并联反相器电路及电容去直流分量，再由探头将所述信号转换为超声波信号发送出去，其中，接收到信号为经过脉冲宽度调制的信号；所述接收电路，用于将收发一体探头或收发分体探头接收到的信号经过一级放大、二级滤波、三级放大、四级阈值比较和模数转化电路转换后，提取目标信号，所述目标信号用于激励接收节点记录停止时刻；其中，所述处于发送超声波状态的节点向四周360°发送超声波信号，处于接收超声波状态的节点开始计时并接收所述超声波信号之前包括：在各节点入网时钟同步后，发送超声波信号之前，将时间分割为周期性的超帧，每个超帧包含一组测距时隙，每组测距时隙用于完成一组测距；在每组测距时隙的开始时刻判断当前时隙类型；若当前的时隙类型为测距时隙时，则根据预先设定的工作状态表，确定各节点的工作状态；其中，所述工作状态包括：发送超声波、接收超声波和静默状态，节点之间的测距是根据工作状态表周期性的进行。