一种声音引导定位系统技术方案

本发明专利技术提供一种声音引导定位系统，包括声音生成模块、声音接收模块、单片机A、单片机B、第一无线通信模块、第二无线通信模块、电机驱动模块、声光报警模块；声音生成模块、第一无线通信模块、电机驱动模块和声光报警模块分别与单片机A相连接；声音接收模块和第二无线通信模块分别与单片机B相连接；第一无线通信模块与第二无线通信模块交互传输数据信息。本发明专利技术采用声音作为定位载体，声音接收模块根据所采集到的音频信号，得出小车所在位置的坐标信息，根据该坐标信息控制小车行驶方向，从而达到小车按某一设定的轨迹运动的目的。这种定位方法具有制作方便，电路简单，响应快速，控制准确，成本低等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及引导定位
，具体涉及一种声音引导定位系统。
技术介绍
定位引导技术是一种很古老的技术，古代的定位方法第一是利用星象，后来由于地磁现象的发现，以及磁性材料的发现，便有了指南针。指南针的定位和引导作用开启了人类的航海时代。随着现代电子技术的飞速发展，特别是无线电技术的发展，定位和引导有了新的飞越。GPS全球定位系统是当今定位系统的代表，它的应用广泛，定位精度高，渗透到了军用与民用的各个领域，军事上的飞机与导弹的定位与引导无不依赖GPS定位系统。无线电定位与引导还有采用基站、红外线、激光引导等等方式。现代采用无线电技术定位与引导的方法具有精度高、干干扰能力强等优点，但是也有投资大、设备的重量和体积大、维护费用高的缺点。因此，在车库、矿井、大型楼宇等环境下采用无线电定位引导系统往往不适合。由于声音传播不需要特定的介质(真空除外)，使得声音引导定位技术的应用范围很广，在城市交通的立体车库中，公交车自动报站系统，生物研究方面，军事精确目标定位等方面都有着其重要的应用场合，而这一技术还会随着其他技术的发展(滤波算法)而加大应用场合。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种声音引导定位系统，该系统具有成本低、精度高、安装灵活等优点。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种声音引导定位系统，其特征在于，包括：声音生成模块，用于发出音频信号，包括相互连接的声音频率合成电路和声音生成电路，所述声音生成模块与小车组成可移动的声源S；声音接收模块，用于接收声音生成模块发出的音频信号；所述声音接收模块包括第一接收器(A)，第二接收器(B)，第三接收器(C)；该第一、第二和第三接收器(A、B、C)呈L形排布并等高固定安装在地上，具体位置关系为：第一接收器(A)为建立的二维平面坐标系的原点(0,0)；第二接收器(B)在距离原点1m处的X轴上，坐标为(1,0)；第三接收器(C)在距离原点1m处的Y轴上，坐标为(0,1)；声音接收模块能利用可移动声源S和接收器之间的不同距离，产生一个可移动声源S离Ox线(或O′y线)的误差信号，其中，Ox是第一接收器(A)和第二接收器(B)连线的中垂线，O′y是第一接收器(A)和第三接收器(C)连线的中垂线，可移动声源S运动的起始点必须在Ox线右侧，位置可以任意指定；所述第一、第二和第三接收器(A、B、C)均包括依次连接的微弱声音接收电路、声音放大电路、声音滤波电路和时差捕获电路；第一无线通信模块及与第一无线通信模块通讯连接的第二无线通信模块；电机驱动模块，用于根据驱动控制信号控制小车的运动；单片机A，安装于声源小车上，并与所述声音频率合成电路、电机驱动模块及第一无线通信模块连接，用于控制声音生成模块发出音频信号，实时接收第一无线通信模块传送的小车的平面坐标信息，并对这些信息进行相应的处理，并根据处理结果向电机驱动模块输出转向驱动控制信号；单片机B，与第一、第二和第三接收器的时差捕获电路相连，并连接第二无线通信模块，用于实时接收声音接收模块产生的误差信号，并对误差信号进行处理得到小车所在位置的平面坐标信息，通过第二无线通信模块将平面坐标信息传送给第一无线通信模块；声光报警模块，与所述单片机A相连，用来提示小车有没有到达预定的位置。优选的，所述声音频率合成电路是通过单片机A将I/O口设置为PWM方式输出，频率为6KHz，占空比为三分之一。优选的，所述声音生成电路采用3.3V供电，驱动无源蜂鸣器发出音频信号。优选的，所述微弱声音接收电路采用30dB增益的MIC接收头，其内部带有MOS管一级放大器。优选的，所述声音放大电路包括相互串联的一个NPN三极管与一个LM386专业音频放大器，所述NPN三极管与所述微弱声音接收电路相连接，所述LM386音频放大器与所述声音滤波电路连接。优选的，所述声音滤波电路包括依次连接的低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器，低通滤波器通频带为7KHz，高通滤波器的通频带为5KHz，带通滤波器的通频带为5.5KHz～6.5KHz，三级滤波器串联滤波；所述低通滤波器与所述声音放大电路中的LM386音频放大器相连接，所述带通滤波器与时差捕获电路相连接。优选的，所述时差捕获电路通过对输入单片机A方波的上升沿和下降沿的识别进行时差捕获。优选的，所述单片机A和单片机B均采用STC89C52芯片。优选的，所述第一无线通信模块和第二无线通信模块均采用nRF24L01芯片。优选的，所述电机驱动模块采用LG9110芯片。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：采用声音作为定位载体，在室内可以使用，无需GPS信号；没有采用无线电定位，在安全领域更能大显身手，大大提高安全可靠性；接收模块根据采集到的音频信号，得出小车所在位置的坐标信息，根据该坐标信息控制小车直行、左转、右转或倒退，从而达到小车按某一设定的轨迹运动的目的。这种定位方法具有制作方便，电路简单，响应快速，控制准确，成本低等优点。【附图说明】图1是本专利技术一种声音引导定位系统一较佳实施方式的结构示意图。图2是本专利技术一种声音引导定位系统声音接收模块中拾音器排布和三点式计算原理图。图3为航向角α和前进里程SG计算原理图。【具体实施方式】由图1可知，一种声音引导定位系统，包括：声音生成模块，用于接收单片机A发出的控制信号，发出音频信号，包括相互连接的声音频率合成电路和声音生成电路。所述声音生成模块与小车组成可移动的声源S。本实施例中，声音频率合成电路与单片机A相连，并通过单片机A将I/O口设置为PWM方式输出，频率为6KHz，占空比为三分之一。之所以采用6KHz的频率合成音频，是希望能最大限度地避开各种周围噪声的干扰。而声音生成电路与声音频率合成电路相连，声音生成电路采用3.3V供电，驱动无源蜂鸣器发出音频信号，不采用传统的12V电压供电，优点在于可以用在锂电池供电场合，低压电源能减少热量提高能源效率。为了能够产生足够的音频信号，本实施例中，蜂鸣器发出音频信号后持续2ms再关闭蜂鸣器。声音接收模块，用于接收声音生成电路发出的音频信号；所述声音接收模块包括第一接收器(A)，第二接收器(B)，第三接收器(C)；该第一、第二和第三接收器(A、B、C)成L形排布并等高固定安装在地上，由图2可知，其具体位置关系为：第一接收器(A)为建立的二维平面坐标系的原点(0,0)；第二接收器(B)在距离原点1m处的X轴上，坐标为(1,0)；第三接收器(C)在距离原点1m处的Y轴上，坐标为(0,1)；声音接收模块能利用可移动声源S和接收器之间的不同距离，产生一个可移动声源S离Ox线(或O′y线)的误差信号，并用无线方式将此误差信号传输至可移动声源S，引导其运动，其中，Ox是第一接收器(A)和第二接收器(B)连线的中垂线，O′y是第一接收器(A)和第三接收器(C)连线的中垂线，可移动声源S运动的起始点必须在Ox线右侧，位置可以任意指定；所述第一、第二和第三接收器均包括依次连接的微弱声音接收电路、声音放大电路、声音滤波电路和时差捕获电路。本实施例中，微弱声音接收电路采用30dB增益的MIC接收头，其内部带有MOS管一级放大器，此接收头能将微弱声音信号放大至20mV级别，能为下一级声音放大电路识别本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声音引导定位系统，其特征在于，包括：声音生成模块，用于发出音频信号，包括相互连接的声音频率合成电路和声音生成电路，所述声音生成模块与小车组成可移动的声源S；声音接收模块，用于接收声音生成模块发出的音频信号；所述声音接收模块包括第一接收器(A)，第二接收器(B)，第三接收器(C)；该第一、第二和第三接收器(A、B、C)呈L形排布并等高固定安装在地上，具体位置关系为：第一接收器(A)为建立的二维平面坐标系的原点(0,0)；第二接收器(B)在距离原点1m处的X轴上，坐标为(1,0)；第三接收器(C)在距离原点1m处的Y轴上，坐标为(0,1)；声音接收模块能利用可移动声源S和接收器之间的不同距离，产生一个可移动声源S离Ox线(或O′y线)的误差信号，其中，Ox是第一接收器(A)和第二接收器(B)连线的中垂线，O′y是第一接收器(A)和第三接收器(C)连线的中垂线，可移动声源S运动的起始点在Ox线右侧，位置可以任意指定；所述第一、第二和第三接收器(A、B、C)均包括依次连接的微弱声音接收电路、声音放大电路、声音滤波电路和时差捕获电路；第一无线通信模块及与第一无线通信模块通讯连接的第二无线通信模块；电机驱动模块，用于根据驱动控制信号控制小车的运动；单片机A，安装于声源小车上，并与所述声音频率合成电路、电机驱动模块及第一无线通信模块连接，用于控制声音生成模块发出音频信号，实时接收第一无线通信模块传送的小车的平面坐标信息，并对这些信息进行相应的处理，并根据处理结果向电机驱动模块输出转向驱动控制信号；单片机B，与第一、第二和第三接收器的时差捕获电路相连，并连接第二无线通信模块，用于实时接收声音接收模块产生的误差信号，并对误差信号进行处理得到小车所在位置的平面坐标信息，通过第二无线通信模块将平面坐标信息传送给第一无线通信模块；声光报警模块，与所述单片机A相连，用来提示小车有没有到达预定的位置。...

【技术特征摘要】
1.一种声音引导定位系统，其特征在于，包括：声音生成模块，用于发出音频信号，包括相互连接的声音频率合成电路和声音生成电路，所述声音生成模块与小车组成可移动的声源S；声音接收模块，用于接收声音生成模块发出的音频信号；所述声音接收模块包括第一接收器(A)，第二接收器(B)，第三接收器(C)；该第一、第二和第三接收器(A、B、C)呈L形排布并等高固定安装在地上，具体位置关系为：第一接收器(A)为建立的二维平面坐标系的原点(0,0)；第二接收器(B)在距离原点1m处的X轴上，坐标为(1,0)；第三接收器(C)在距离原点1m处的Y轴上，坐标为(0,1)；声音接收模块能利用可移动声源S和接收器之间的不同距离，产生一个可移动声源S离Ox线(或O′y线)的误差信号，其中，Ox是第一接收器(A)和第二接收器(B)连线的中垂线，O′y是第一接收器(A)和第三接收器(C)连线的中垂线，可移动声源S运动的起始点在Ox线右侧，位置可以任意指定；所述第一、第二和第三接收器(A、B、C)均包括依次连接的微弱声音接收电路、声音放大电路、声音滤波电路和时差捕获电路；第一无线通信模块及与第一无线通信模块通讯连接的第二无线通信模块；电机驱动模块，用于根据驱动控制信号控制小车的运动；单片机A，安装于声源小车上，并与所述声音频率合成电路、电机驱动模块及第一无线通信模块连接，用于控制声音生成模块发出音频信号，实时接收第一无线通信模块传送的小车的平面坐标信息，并对这些信息进行相应的处理，并根据处理结果向电机驱动模块输出转向驱动控制信号；单片机B，与第一、第二和第三接收器的时差捕获电路相连，并连接第二无线通信模块，用于实时接收声音接收模块产生的误差信号，并对误差信号进行处理得到小车所在位置的平面坐标信息，通过第二无线通信模块将平面坐标信息传送给第一无线通信...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁家祥，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西;45