超声波定位原理
超声波测距原理
超声波发生器内部有两个压电晶片和一个共振板，当两极外加脉冲信号的频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将发生共振，并带动共振板振动，从而产生超声波；同理，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片产生振动，将机械能转换为电信号。
测距原理如图1所示。
被测距离。式中：s为超声波传播距离；h为发射探头与接收探头之间的距离。
由于s远大于h，因此可近似认为d=s，则d=s=ct／2，t为发射超声波与接收超声波的时间间隔，c为超声波在空气中的传播速度。
在空气中，常温下超声波的传播速度是334m／s，但其传播速度c易受空气中温度的影响，声速与温度关系如表1所示，由此可修正超声波传播速度
北斗gps卫星定位系统定位原理
网址：https://www.wendangku.net/doc/3a15342584.html, 北斗gps卫星定位系统定位原理 北斗卫星定位系统哪家好？北斗卫星定位系统的原理是什么？八杰科技为您解答。 定位原理 35颗卫星在离地面2万多千米的高空上，以固定的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。 由于卫星的位置精确可知，在接收机对卫星观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置（X,Y,Z）。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。 事实上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的星座分布分成
网址：https://www.wendangku.net/doc/3a15342584.html, 若干组，每组4颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度。 卫星定位实施的是“到达时间差”（时延）的概念：利用每一颗卫星的精确位置和连续发送的星上原子钟生成的导航信息获得从卫星至接收机的到达时间差。 卫星在空中连续发送带有时间和位置信息的无线电信号，供接收机接收。由于传输的距离因素，接收机接收到信号的时刻要比卫星发送信号的时刻延迟，通常称之为时延，因此，也可以通过时延来确定距离。卫星和接收机同时产生同样的伪随机码，一旦两个码实现时间同步，接收机便能测定时延；将时延乘上光速，便能得到距离。 每颗卫星上的计算机和导航信息发生器非常精确地了解其轨道位置和系统时间，而全球监测站网保持连续跟踪。 卫星导航原理 踪卫星的轨道位置和系统时间。位于地面的主控站与其运控段一起，至少每天一次对每颗卫星注入校正数据。注入数据包括：星座中每颗卫星的轨道位置测定和星上时钟的校正。这些校正数据是在复杂模型的基础上算出的，可在几个星期内保持有效。 卫星导航系统时间是由每颗卫星上原子钟的铯和铷原子频标保持的。这些星钟一般来讲精确到世界协调时（UTC）的几纳秒以内，UTC是由美国海军观象台的“主钟”保持的，每台主钟的稳定性为若干个10^-13秒。卫星早期采用两部铯频标和两部铷频标，后来逐步改变为更多地采用铷频标。通常，在任一指定时间内，每颗卫星上只有一台频标在工作。 卫星导航原理：卫星至用户间的距离测量是基于卫星信号的发射时间与到达接收机的时间之差，称为伪距。为了计算用户的三维位置和接收机时钟偏差，伪距测量要求至少接收来自4颗卫星的信号。
卫星导航仪导航定位方法与原理
先说一下GPS卫星导航定位的原理，如果用学术上的语言来说，是一个相当复杂的过程。但通俗的来说，也相当简单。 一个是地面发射器,一个是卫星接收器。比方说发射器叫"A",GPS卫星接收器叫"B",这样不间断的发射与接收(A-B,B-A)，就形成了一个环路,类似主动雷达(也叫一次雷达),这样就可以将发射信号琐定。 至于导航方法，其实就更简单了,在发射与接收的环路过程中增加了软件系统,比方说发射与接收信号的地面与卫星的高度,路线,距离等等,这样通过软件系统来达到计算后就产生了数据,这些数据就是GPS使用者所需要的!例如地图导航,通过计算后的数据再转换成地图比例就可以准确的定位了! 另外不得不提的是GPS卫星定位车载终端设备。 车载终端设备是GPS车辆监控管理系统的前端设备，安装在被监控的车辆上。车载终端还可以隐秘地安装在各种车辆内，同时与车辆本身的油路、电路、门磁及车上的防盗器相连，可对车辆进行全方位的掌控。 车载终端设备主要由GPS接收机，GSM/GPRS收发模块，主控制模块及汽车防盗器、外接探头等各种外接设备组成。 GPS模块接收卫星的定位信号运算出自身的位置（经度、纬度、高度）、时间和运动状态（速度、航向），每秒1次送给单片机并存储，以便随时提供定位信息。MCU单片机控制整个车载台的协调工作。GSM/GPRS模块负责无线的收发传输。FSK部分负责对数据的调制解调，接收中心的指令数据和发射车载台的报警等信息。 话音控制部分用于控制免提话筒耳机，监听MIC，FSK调制解调信号的缓冲，放大，匹配，转换等功能。数字逻辑控制部分用于各种输入，输出的电平，脉冲信号的缓冲与驱动。电源及省电控制部分用于对汽车电平与后备电平的自动切换，稳压滤波并通过车匙及报警器的触发控制睡眠与苏醒。汽车防盗器部分负责对各探头的采集分析完成盗车报警的所有功能。双控熄火/断油路控制器受控于监控中心及汽车报警器。
北斗卫星导航系统定位原理及应用
xxxx导航系统定位原理及其应用 北斗卫星定位系统是由中国建立的区域导航定位系统。该系统由四颗（两颗工作卫星、2颗备用卫星）北斗定位卫星（北斗一号）、地面控制中心为主的地面部份、北斗用户终端三部分组成。北斗定位系统可向用户提供全天候、二十四小时的即时定位服务，授时精度可达数十纳秒(ns)的同步精度，北斗导航系统三维定位精度约几十米，授时精度约100ns。美国的GPS三维定位精度P码目前己由16m提高到6m，C/A码目前己由25-100m提高到12m，授时精度日前约20ns。。 北斗一号导航定位卫星由中国空间技术研究院研究制造。四颗导航定位卫星的发射时间分别为： 2000年10月31日； 2000年12月21日； 2003年5月25日， 2007年4月14日，第三、四颗是备用卫星。2008年北京奥运会期间，它将在交通、场馆安全的定位监控方面，和已有的GPS卫星定位系统一起，发挥?双保险?作用。北斗一号卫星定位系统的英文简称为BD，在ITU（国际电信联合会）登记的无线电频段为L波段（发射）和S波段（接收）。北斗二代卫星定位系统的英文为Compass（即指南针），在ITU登记的无线电频段为L波段。北斗一号系统的基本功能包括： 定位、通信（短消息）和授时。北斗二代系统的功能与GPS相同，即定位与授时。 其工作原理如下： ?北斗一号?卫星定位系出用户到第一颗卫星的距离，以及用户到两颗卫星距离之和，从而知道用户处于一个以第一颗卫星为球心的一个球面，和以两颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上。另外中心控制系统从存储在计算机内的数字化地形图查寻到用户高程值，又可知道用户出于某一与地球基准椭球面平行的椭球面上。从而中心控制系统可最终计算出用户所在点的三维坐标，这个坐标
超声波定位系统的原理与应用
超声波定位系统的原理与应用 Pr i nc iple and Appl ica tion of Superson ic L oca tion Syste m ●王富东 W ang Fudong 1 基本原理 已经获得广泛应用的无线电定位系统的基本原理是通过接收几个固定位置的发射点的无线电波,从而得到主体到这几个发射点的距离,经计算后即可得到主体的位置。超声波定位的原理与此相仿,只不过由于超声波在空气中的衰减较大,它只适用于较小的范围。 超声波在空气中的传播距离一般只有几十米。短距离的超声波测距系统已经在实际中有所应用,测距精度为厘米级。超声波定位系统可用于无人车间等场所中的移动物体定位。其具体实现可有两种方案。 方案1:在三面有墙壁的场所,利用装在主体上的反射式测距系统可以测得主体到三面墙壁的距离。如果以三面墙壁的交点为原点建立直角坐标系,则可直接得到主体的三个直角坐标如图1所示 。 图1 利用三面垂直的墙壁进行定位 这种方案在实际应用中要受到某些限制。首先,超声波传感器必须与墙面基本保持垂直。其次墙壁表面必须平整,不能有凸出和凹进。传感器与墙壁之间也不能有其它物体。这 在很大程度上影响了其实际使用的效果。方案2:在空间的某些固定位置上设立超声波发射装置,主体上设立接收器(反之亦可)。分别测量主体到各发射点的距离,经过计算后便可得到主体的位置。由于超声波的传播具有一定的发散性及绕射作用,这种方法所受到的空间条件限制较少。即使在主体与发射点之间有障碍物,只要不完全阻断超声波的传播系统仍然可以工作。故本文重点介绍这种方法。发射点的位置通常按直角方位配置。以三维空间为例,可在坐标原点及(X ,0,0),(0,Y ,0)三个位置布置发射点如图2所示 。 图2 距离与坐标换算 主体坐标(x ,y ,z )到三个发射点的距离分别为L 1,L 2,L 3,由距离计算坐标的原理如下: 由图2可得如下三角关系: X 2+Y 2+Z 2=L 1 2 (1) (X -x )2+Y 2+Z 2=L 2 2 (2) X 2+(Y -y )2+Z 2=L 3 2 (3) 求解上列方程可得: x = (L 22-L 12+X 2) 2Y (4)王富东,现在苏州大学工学院工作。 地址:苏州市干将东路178号38信箱 邮政编码:215021收稿日期:1997年12月29日(磁盘来稿)
超声波物体定位c语言程序
超声波物体定位源程序 附图： 其中D是已经的距离可自己设 L1是超声波发射和接收1，L2是超声波发射和接收2。并通过数码管显示，然后通过按键调节。 程序代码： #include
unsigned int S5; unsigned int S6; unsigned int e1; unsigned int e2; unsigned int X; //x的位移 unsigned int Y; //y的位移 bit flag =0; sbit key=P3^2; //按键按下模块1工作 sbit key1=P3^3; //模块1稳定按键按下模块2工作 sbit key2=P3^4; //按下显示X，Y unsigned char cons discode[] ={ 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0xff/*-*/}; unsigned char const positon[6]={ 0,1,2,3,4,5}; unsigned char disbuff[4] ={ 0,0,0,0,}; /********************************************************/ void Display(void) //扫描数码管 { if(posit==0) {P0=(discode[disbuff[posit]])&0x7f;} else {P0=discode[disbuff[posit]];} P2=positon[posit]; if(++posit>=3) posit=0; } /********************************************************/ void delay() { uint i,j; for(i=1;i>0;i--) for(j=1879;j>0;j--); } void delay1(unsigned char e) { unsigned char f; for(e;e>0;e--) for(f=110;f>0;f--); } /********************************************************/ void Conut(void) { time=TH0*256+TL0;
GPS定位器的原理
位置服务已经成为越来越热的一门技术，也将成为以后所有移动设备（智能手机、掌上电脑等）的标配。而定位导航技术中，目前精度最高、应用最广泛的，自然非GPS莫属了。网络上介绍GPS原理的专业资料很多，而本文试图从编程人员的角度出发，以一种程序员易于理解的方式来简单介绍一下GPS定位的基本原理，希望对做GPS开发的朋友有所启发。当然，本文并没有涉及具体的开发方面的技术。 之所以先介绍数学模型，是因为我认为这个数学模型可能是程序员比较关心的问题。当然事先声明，这个模型只是我根据一些GPS资料总专为程序员总结出来的一个简化模型，细节方面可能并不符合实际，想了解具体细节请参考专业的GPS讲解资料。 GPS定位，实际上就是通过四颗已知位置的卫星来确定GPS接收器的位置。 如上图所示，图中的GPS接收器为当前要确定位置的设备，卫星1、2、3、4为本次定位要用到的四颗卫星: 那么定位的过程，简单来讲就是通过一个函数GetLocation(),从已知的[Position1,d1]、[Position2,d2]、[Position3,d3]、[Position4,d4]四对数据中求出Location的值。用程序员熟悉的函数调用来表示就是： 一看到这个函数调用，程序员们就该来劲了：这些参数从哪里来？这个函数又是如何执行？由谁来执行的呢？立体几何还没有忘干净的可能还要问：为什么必须要4对参数呢？那下面我们就来一起探究一下。
实际上，运行于宇宙空间的GPS卫星，每一个都在时刻不停地通过卫星信号向全世界广播自己的当前位置坐标信息。任何一个GPS接收器都可以通过天线很轻松地接收到这些信息，并且能够读懂这些信息（这其实也是每一个GPS芯片的核心功能之一）。这就是这些位置信息的来源。 我们已经知道每一个GPS卫星都在不辞辛劳地广播自己的位置，那么在发送位置信息的同时，也会附加上该数据包发出时的时间戳。GPS接收器收到数据包后，用当前时间（当前时间当然只能由GPS接收器自己来确定了）减去时间戳上的时间，就是数据包在空中传输所用的时间了。 知道了数据包在空中的传输时间，那么乘上他的传输速度，就是数据包在空中传输的距离，也就是该卫星到GPS接收器的距离了。数据包是通过无线电波传送的，那么理想速度就是光速c，把传播时间记为Ti的话，用公式表示就是： 这就是di(i=1,2,3,4)的来源了。 这个函数是我为了说明问题而虚构的，事实上未必存在，但是一定存在这样类似的运算逻辑。这些运算逻辑可以由软件来实现，但是事实上可能大都是由硬件芯片来完成的（这可能也是每一个GPS芯片的核心功能之一）。 根据立体几何知识，三维空间中，三对[Positioni,di]这样的数据就可以确定一个点了（实际上可能是两个，但我们可以通过逻辑判断舍去一个），为什么这里需要四对呢？理想情况下，的确三对就够了，也就是说理想情况下只需要三颗卫星就可以实现GPS定位。但是事实上，必须要四颗。 因为根据上面的公式，di是通过c*Ti计算出来的，而我们知道c值是很大的（理想速度即光速），那么对于时间Ti而言，一个极小的误差都会被放大很多倍从而导致整个结果无效。也就是说，在GPS定位中，对时间的精度要求是极高的。GPS卫星上是用銫原子钟来计时的，但是我们不可能为每一个GPS接收器也配一个銫原子钟，因为一个銫原子钟的价格可能已经超过了这个GPS设备再加上使用GPS的这辆名贵汽车的价格。 同时，由于速度c也会受到空中电离层的影响，因此也会有误差;再者，GPS卫星广播的自己的位置也可能会有误差。其他等等一些因素也会影响数据的精确度。 总之，数据是存在误差的。这些误差可能导致定位精确度降低，也可能直接导致定位无效。GetLocation（函数）中多用了一组数据，正是为了来校正误差。至于具体的细节，我们就不用关心了，我们只要知道，多用一组数据，就可以通过一些巧妙的算法，消除或减小误差，
基于超声波定位原理的停车辅助系统设计
基于超声波定位原理的停车辅助系统设计
课程设计名称：智能仪器设计 题目：基于超声波定位原理的停 车辅助系统 学期： 2014-2015学年第二学期 专业：测控技术与仪器 班级：测控12-2 姓名：王治国 学号： 1205070219 指导教师：李雅梅
智能仪器设计课程设计成绩评定表
课程设计任务书 一、设计题目 基于超声波定位原理的停车辅助系统 二、设计任务 (1) 根据超声波测距原理，设计出系统的硬件电路图。 (2) 实现超声波的发送与接收，从而实现利用超声波方法测量物体间的距离。 (3) 以数字的形式显示测量距离。 (4) 在距离小于50cm时发出报警。 三、设计计划 本设计共3周。 第1周：针对选题查资料，确定设计方案； 第2周：方案分析比较，电路原理设计，进行元器件及参数选择；利用Altium Designer进行电路图绘制 第3周：编写主程序流程图和软件程序及编写整理设计报告。 四、设计要求 1、绘制软件流程图并利用汇编语言编写软件程序； 2、绘制系统硬件原理图； 3、形成设计报告。
指导教师：李雅梅 教研室主任：李雅梅 2015年5月26 日 摘要 随着社会经济的发展和交通运输业的不断兴旺，汽车的数量在不断的增加。交通拥挤状况也日益严重，撞车事件也经常发生，造成了很多不可避免的人声伤亡和经济损失，面对这种情况，设计一种响应快、可靠性高并且比较经济的汽车防撞预警系统显得非常的重要。超声波测距法是一种最常见的距离测量方法。本文介绍的就是利用超声波测距法设计一种倒车防撞报警系统。 本文的内容是基于超声波测距的倒车防撞系统的设计，主要是利用超声波的特点和优势，将超声波测距系统和AT89S51单片机结合于一体，设计出一种基于AT89S51单片机得倒车防撞系统。本系统采用软硬结合的方法，具有模块化和多用化的特点。 论文概述了超声波检测的发展及基本原理，阐述了超声波传感器的原理及特性。对于系统的一些主要参数进行了讨论，并且在介绍超声波测距系统功能的基础上，提出了系统的总体构成。通过多种发射接收电路设计方案比较，得出了最佳设计方案，并对系统各个设计单元的原理进行了介绍。对组成各系统电路的芯片进行了介绍，并阐述了它们的工作原理。论文介绍了系统的软件结构，通过编程来实现系统功能。 关键词：超声波定位；停车倒车；AT89S51
声波跟踪定位系统
3 声波跟踪定位系统 3.1. 跟踪定位技术概述 本设计要求实现的是利用声定位技术进行探头定位的手动超声扫描成像系统，因此，必须研制与此相适应的跟踪装置，而传感器技术是实现这一功能的关键硬件。现实中用到的跟踪装置的原理主要有声学、光学和磁性三种。根据本设计的特点，要求的是对钢板的内部的缺陷进行检测，采用光学的设备显然不合适，因为光通常沿直线进行传播，方向具有很强的单一性，这不利于跟踪定位；磁性原理就更不适用了，因为所检测是钢铁类的材料，磁性跟踪定位的使用将会造成钢铁材料的磁化，从而使得跟踪定位很难实现。所以选用声波跟踪定位系统。实现声波跟踪定位，从而准确地确定探头所扫描点的位置是声波定位的最终目的。以下是通用的声波跟踪系统原理的介绍。 3.2. 声波跟踪定位原理 基于声波测距的平面定位系统是采用声学测量的方法。过去人们往往认为超声波测距的精度一般不会很高，但这种基于超声波测距平面跟踪定位系统具有比较高的精度。超声波传感器检测距离的手段多种多样，但最主要的方法是检测渡越时间。渡越时间是指声波从发射器发出到声波接收器接收到声波所经历的时间间隔。声源与目标之间的距离与声波在声源与目标之间传播所需的时间成正比，测量出渡越时间就可计算出声源与目标之间的距离。根据多个不同位置的声波对同一个声波发射器进行测距，通过计算可确定这个声波发射器在二维空间的位置。这种测量距离的方法对对象的材料性质依赖较小，并且不受电磁波、粉尘等干扰。 其二维定位原理是：利用如下测量原理可以实现二维定位与定向。设在参考坐标系的X轴上分别安装有2个超声波接收器R1、R2，同时在要检测的物体安装有声波发射器S。如图3-2-1所示。
GPS定位原理介绍习题答案
14 全球定位系统（GPS）定位原理简介 一、填空题： 1、GPS接收机基本观测值有伪距观测值、载波相位观测值。 2、GPS接收机按用途分，可分为导航型接收机、测地型接收机、授时型接收机和姿态测量型接收机。其中测地型接收机，按载波频率又可分为单频接收机、双频接收机。 3、GPS接收机主要由GPS接收机天线、GPS接收机主机和电源三部分组成。 4、GPS定位是利用空间测距交会定点原理。 5、全球定位系统（GPS）主要由空间卫星部分、地面监控部分和用户设备三部分组成。 6、GPS卫星星座由 24颗卫星组成。其中21颗工作卫星， 3 颗备用卫星。工作卫星分布在 6 个近圆形的轨道面内，每个轨道上有 4 颗卫星。GPS工作卫星距离地面的平均高度是20200km。 7、地面监控部分按功能可分为监测站、主控站和注入站三种。 8、GPS接收机接收的卫星信号有：伪距观测值和载波相位观测值及卫星广播星历。 9、根据测距原理，GPS卫星定位方法有伪距定位法、载波相位测量定位和 G PS 差分定位。对于待定点位，根据接收机运动状态可分为静态定位和动态定位。根据获取定位结果的时间可分为实时定位和非实时定位。 10、在两个测站上分别安置接收机，同步观测相同的卫星，以确定两点间相对位置的定位方法称为相对定位。 11、载波相位相对定位普遍采用将相位观测值进行线性组合的方法。具体方法有三种，即单差法、双差法和三差法。 12、GPS差分定位系统由基准站、流动站和无线电通信链三部分组成。 13、GPS测量实施过程与常规测量一样包括方案设计、外业测量和内业数据处理三部分。 二、名词解释： 1、伪距单点定位----利用GPS接收机在某一时刻测定的四颗以上GPS卫星伪距及从卫星导航电文中获得的卫星位置,采用距离交会法求定天线所在的三维坐标. 2、载波相位相对定位----用两台GPS接收机，分别安置在测线两端(该测线称为基线)，固定不动，同步接收GPS卫星信号。利用相同卫星的相位观测值进行解算，求定基线端点在WGS一84坐标系中的相对位置或基线向量。当其中一个端点坐标已知，则可推算另一个待定点的坐标。 3、整周跳变----当GPS接收机在跟踪卫星进行载波相位测量过程中，若因某种原因引起对卫星跟踪短暂失锁，如卫星和接收机天线之间视线方向有阻挡物或接收机受到外界电磁干扰等，将造成载波相位整周观测值的意外丢失现象。这种现象称为整周跳变。 4、静态定位---进行GPS定位时，接收机的天线始终处于静止状态，用GPS测定相对于地球不运动的点位。GPS接收机安置在该点上，接收数分钟乃至更长时间，以确定其三维坐标，又称为绝对定位。 5、动态定位----进行GPS定位时，接收机的天线始终处于运动过程中，动态定位
超声波测距(高度定位控制和测量系统)3图俱全
目录 摘要 (2) 第一章系统总体设计方案 (4) 1.1 超声波测距原理 (4) 1.2 超声波测距系统 (4) 第二章系统的硬件设计 (5) 2.1 超声波发生电路 (5) 2.2 超声波接收电路 (6) 2.3 温度的补偿 (8) 2.4 LED动态显示电路 (8) 第三章系统软件设计 (9) 3.1 主程序结构 (10) 3.2 中断程序结构 (11) 3.3回波接收程序 (11) 第四章误差分析 (12) 4.1.时间误差 (12) 4.2.超声波传播速度误差 (12) 第五章调试 (12) 第六章整机原件清单 (13) 第七章总结 (13) 7.1设计任务完成情况 (13) 7.2 心得体会 (14) 参考文献 (15) 附录一 (16) 附录二 (17) 附录三 (18)
摘要 高度定位控制和测量系统也就是我们常说的超声波测距。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。而电子技术及压电陶瓷材料的发展，使高度定位控制和测量系统得到了迅速的发展。 超声测距是一种非接触式的检测技术。与其它方法相比，它不受光线、被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力。因此在液位测量、机械手控制、车辆自动导航、物体识别等有广泛应用。特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来，具有很高的分辨率，因而其准确度也较其它方法为高;而且超声波传感器具有结构简单、体积小、信号处理可靠等特点。 关键字：传感器、测距、测量系统、设计、高度定位
GPS导航定位原理以及定位解算算法.docx
GPS导航定位原理以及定位解算算法 全球定位系统（GPS）是英文Global POSitiOning SyStem 的字头缩写词的简称。它的含义是利用导航卫星进行测时和测距，以构成全球定位系统。它是由美国国防部主导开发的一套具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航定位系统。 GPS用户部分的核心是GPS接收机。其主要由基带信号处理和导航解算两部分组成。其中基带信号处理部分主要包括对GPS卫星信号的二维搜索、捕获、跟踪、伪距计算、导 航数据解码等工作。导航解算部分主要包括根据导航数据中的星历参数实时进行各可视卫星位置计算；根据导航数据中各误差参数进行星钟误差、相对论效应误差、地球自转影响、信号传输误差（主要包括电离层实时传输误差及对流层实时传输误差）等各种实时误差的计算, 并将其从伪距中消除；根据上述结果进行接收机PVT （位置、速度、时间）的解算；对各精 度因子（DoP）进行实时计算和监测以确定定位解的精度。 本文中重点讨论GPS接收机的导航解算部分，基带信号处理部分可参看有关资料。本文讨论的假设前提是GPS接收机已经对GPS卫星信号进行了有效捕获和跟踪，对伪距进行了计算，并对导航数据进行了解码工作。 1 地球坐标系简述 要描述一个物体的位置必须要有相关联的坐标系，地球表面的GPS接收机的位置是相 对于地球而言的。因此，要描述GPS接收机的位置，需要采用固联于地球上随同地球转动 的坐标系、即地球坐标系作为参照系。 地球坐标系有两种几何表达形式，即地球直角坐标系和地球大地坐标系。地球直角坐标系的定义是：原点O与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向地球赤道面与格林威治子午圈的交点（即0经度方向），Y轴在赤道平面里与XOZ构成右手坐标系（即指向东经90 度方向）。 地球大地坐标系的定义是：地球椭球的中心与地球质心重合，椭球的短轴与地球自转 轴重合。地球表面任意一点的大地纬度为过该点之椭球法线与椭球赤道面的夹角φ经度 为该点所在之椭球子午面与格林威治大地子午面之间的夹角λ,该点的高度h为该点沿椭 球法线至椭球面的距离。设地球表面任意一点P在地球直角坐标系内表达为P（ X，y，Z ），在地球大地坐标系内表达为P （φλ，h）。则两者互换关系为：大地坐标系变为直角坐标 系： (1)
局放超声自动定位系统
煜能电仪 YN-UPDL 局放超声自动定位系统 一、概述： YN-UPDL是一款非常适用于现场局部放电检测、超声波定位的便携仪器，该仪器结构紧凑、便携抗震，具有强大的放电信号分析和干扰信号处理能力、试验电压显示、放电起始电压记录等功能，使试验更加方便，紧凑的结构和简单的操作模式更适合在复杂的现场使用，配合局放检测、定位和在线监测组件，可在现场对运行中的变压器等高压电气设备进行在线检测。 二、功能描述： ◆局部放电检测：高压电气设备局部放电检测，2通道独立采集数据（非通道转换式），同步信号采 样，2个窗口单独显示局放测量结果； ◆超声波故障定位：当变压器等高压电气设备运行异常时，结合局放测量结果综合分析、判断异常 程度，通过超声波测量确定放电位置； ◆现场多种抗干扰措施：具备独特天线噪声门控、信号极性判别、局放智能识别、动态和静态抗干 扰、数字模拟混合滤波等多种抗干扰功能；各种抗干扰措施灵活组合应用，能够有效减小干扰对测量结果的影响，便于在复杂的环境下确保准确测量 ◆波形频谱分析：分析放电波形的频谱含量，使放电波形之间更具可比性，全面统计分析试验数 据，减少试验中非稳定性因素对试验结果的影响； ◆自动生成试验报告：自动或手动记录保存试验数据和瞬态放电波形，生成试验报告； ◆显示屏：显示屏为高分辨率触摸屏，方便现场的操作使用；便携移动：系统轻巧便携、防震，适合在复杂的试验现场移动使用。 三、技术参数： （AC220V）；键盘和◆外部接口：2路独立信号输入口；标准并行打印机接口；RS232接口；USB接口；电源接口 鼠标接口；接地端子；外同步信号输入端子（AC10V～200V）。 ◆测量通道：独立2通道 ◆检测灵敏度：0.1pC ◆采样速率：20MHz ◆采样精度：12Bit ◆测量范围：0.1pC～10000nC ◆测量频带：3dB带宽10kHz～1MH ◆本量程非线性误差：5% ◆量程切换：×1,×10,×100,×1000,×10000,×100000（>120dB） ◆可测试品的电容量范围：6pF～250μF ◆数字滤波：10kHz～1MHz任意选择 ◆低端频率：20kHz，40kHz，60kHz，80kHz，OFF ◆高端频率：100kHz，200kHz，300kHz，400kHz，OFF ◆试验电源频率范围：50～500Hz ◆电源：AC220V；频率50Hz；功率300W ◆外形尺寸：370×200×420mm ◆重量：12kg 四、设备配置：
基于声波的空间定位系统
基于声波的空间定位系统 这是一种进行声源定位的装置，利用波的特性，可以推知物体的空间位置。根据波的传播特性，来确定未知对象的空间位置的思想在地震研究、无损检测和全球定位系统等方面都有重要应用。 标签：声音；定位；系统 1 方案论证与比较 1.1 声响模块方案选择 在制作过程中，发现动圈式扬声器输出的声音频率并不是完全由控制其通断的方波信号频率决定。经分析这是因为扬声器有谐振腔，其固有频率一般为2-3Khz，由于方波存在和其固有频率相同的信号成分，这个频率的信号就会由于谐振而放大，故由500hz方波控制扬声器发出的声音，其实有很强的非500hz噪音信号。为了解决这个问题，有两种方案可供选择。 1.2 用正弦信号来控制扬声器发出声音 优点：发出的声音为准确的500hz 缺点：方案实施较为复杂。要搭建一个文氏桥电路来产生正弦信号。此外，由于电源小于3V故必须升压或者产生负电源来给运算放大器供电，又由于题目要求功耗要小于200mw，要搭建如此的电路势必要降低扬声器的功耗从而导致声音信号强度的降低，为后续的信号处理带来困难。 1.3 安装谐振腔来使得声源的谐振频率在500Hz左右 通过在扬声器发生处安装一个谐振腔来人为的改变其固有频率来改善声源的质量。 优点：实施简易，并且在同样大的功耗会大大增大声源的振动强度，从而为后续的信号处理带来便利。 缺点：无法使得谐振频率准备的为500hz。 经过分析比较，权衡利弊采用第二种方案。 1.4 音频接收和信号调理模块的论证与选择 通过4个排布成规则长方形的MIC并进行前置放大，经带通滤波器滤除干扰之后送到回滞比较器进行方波整形，再经稳压管稳压后输送给单片机进行采样
赛格GPS导航系统原理、定位原理
赛格GPS导航系统原理、定位原理 GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而用户到卫星的距离则通过纪录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到(由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距（PR）：当GPS卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码（简称伪码）发射导航电文。GPS系统使用的伪码一共有两种，分别是民用的C/A码和军用的P(Y)码。C/A码频率1.023MHz,重复周期一毫秒，码间距1微秒，相当于300m；P码频率10.23MHz，重复周期266.4天，码间距0.1微秒，相当于30m。而Y码是在P码的基础上形成的，保密性能更佳。导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。它是从卫星信号中解调制出来，以50b/s调制在载频上发射的。导航电文每个主帧中包含5个子帧每帧长6s。前三帧各10个字码；每三十秒重复一次，每小时更新一次。后两帧共15000b。导航电文中的内容主要有遥测码、转换码、第1、2、3数据块，其中最重要的则为星历数据。当用户接受到导航电文时，提取出卫星时间并将其与自己的时钟做对比便可得知卫星与用户的距离，再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置，用户在WGS-84大地坐标系中的位置速度等信息便可得知。 可见GPS导航系统卫星部分的作用就是不断地发射导航电文。然而，由于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标x、y、z外，还要引进一个Δt即卫星与接收机之间的时间差作为未知数，然后用4个方程将这4个未知数解出来。所以如果想知道接收机所处的位置，至少要能接收到4个卫星的信号。 GPS接收机可接收到可用于授时的准确至纳秒级的时间信息；用于预报未来几个月内卫星所处概略位置的预报星历；用于计算定位时所需卫星坐标的广播星历，精度为几米至几十米（各个卫星不同，随时变化）；以及GPS系统信息，如卫星状况等。 GPS接收机对码的量测就可得到卫星到接收机的距离，由于含有接收机卫星钟的误差及大气传播误差，故称为伪距。对0A码测得的伪距称为UA码伪距，精度约为20米左右，对P码测得的伪距称为P码伪距，精度约为2米左右。 GPS接收机对收到的卫星信号，进行解码或采用其它技术，将调制在载波上的信息去掉后，就可以恢复载波。严格而言，载波相位应被称为载波拍频相位，它是收到的受多普勒频移影响的卫星信号载波相位与接收机本机振荡产生信号相位之差。一般在接收机钟确定的历元时刻量测，保持对卫星信号的跟踪，就可记录下相位的变化值，但开始观测时的接收机和卫星振荡器的相位初值是不知道的，起始历元的相位整数也是不知道的，即整周模糊度，只能在数据处理中作为参数解算。相位观测值的精度高至毫米，但前提是解出整周模糊度，因此只有在相对定位、并有一段连续观测值时才能使用相位观测值，而要达到优于米级的定位精度也只能采用相位观测值。 按定位方式，GPS定位分为单点定位和相对定位（差分定位）。单点定位就是根据一台接收机的观测数据来确定接收机位置的方式，它只能采用伪距观测量，可用于车船等的概略导航定位。相对定位（差分定位）是根据两台以上接收机的观测数据来确定观测点之间的相对位置的方法，它既可采用伪距观测量也可采用相位观测量，大地测量或工程测量均应采用相位观测值进行相对定位。 在GPS观测量中包含了卫星和接收机的钟差、大气传播延迟、多路径效应等误差，在定位计算时还要受到卫星广播星历误差的影响，在进行相对定位时大部分公共误差被抵消或
超声波定位
主要的超声波定位方法有4种：（1）在待定位物体上加装超声波发射器，物体周围装有若干超声波接收器，通过计算发射器与每个接收器之间距离进行定位。（2）与第一种相似，不同的是待定位物体上装的是超声波接收器，物体周围装的是发射器，通过计算接收器与每个发射器之间距离进行定位。这2种定位方法计算简单，定位准确，但需要在物体上加装发射或接收器，不能对普通物体定位。（3）在待定位物体四周加装多对小发射角的超声波探头，通过测量对各方向外界物体的距离来确定自身位置。这种方法同样不能对普通物体进行定位，并且外界环境须为已知。（4）模仿蝙蝠的定位原理，使用1个超声波发射器，2个超声波接收器，由物体反射波到达2个接收器所用的时间进行定位，该方法可以对普通物体进行定位，但容易受到干扰，当探测范围内有多个物体时，定位结果将不准确。 超声波定位系统主要研究超声波的测距方法，然后根据距离和提供算法来计算出待测物体的位置，超声波测距有两种实现方法： 一、反射式测距法： 反射式测距法就是发射超声波并接收由被测物产生的回波 ,根据回波与发射波的时间差计算出待测距离。 声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2 。这就是经典的所谓的时间差测距法。 二、单向测距法： 单向测距法中由应答器和主测距器组成,主测距器放置在被测物体上,在微机指令信号的作用下向位置固定的应答器发射同频率的无线电信号,应答器在收到无线电信号后同时向主测距器发射超声波信号,得到主测距器与各个应答器之间的距离。单向测距发可以实现两点测距，当同时有三个或三个以上不在同一直线上的应答器作出回应时,就可以计算出被测物体所在的位置。在相同的测量距离下,反射式测距法中空气对超声波吸收较单向测距法中大,因此反射式测距范围较单向式测距范围小。若已测得距离，根据算法便可得到待测物体的位置，实现定位。 超声波定位目前大多数采用反射式测距法。系统由一个主测距器和若干个电子标签组成，主测距器可放置于移动机器人本体上，各个电子标签放置于室内空间的固定位置。定位过程如下：先由上位机发送同频率的信号给各个电子标签，电子标签接收到后又反射传输给主测距器，从而可以确定各个电子标签到主测距器之间的距离，并得到定位坐标。
导航定位技术原理及应用__复习资料
1试说明GPS全球定位系统的组成以及各个部分的作用。 (1) 空间星座 GPS卫星星座由24颗（3颗备用）卫星组成，分布在6个轨道内，每个轨道4颗。 基本功能：接收和存储由地面监控站发出的导航信息，接收并执行监控站的控制指令；利用卫星的微处理机，对部分必要的数据进行处理；通过星载原子钟提供精密时间标准；向用户发送定位信息；在地面监控站的指令下，通过推进器调整卫星姿态和启用备用卫星。 (2) 地面监控 地面监控部分由分布在全球的5个地面站组成，包括5个监测站，1个主控站，3个信息注入站。 监测站：对GPS卫星进行连续观测，进行数据自动采集并监测卫星的工作状况。 主控站：协调和管理地面监控系统，主要任务：根据本站和其它监测站的观测资料，推算编制各卫星星历、卫星钟差和大气修正参数，并将数据传送到注入站；提供全球定位系统时间基准；各监测站和GPS卫星原子钟，均应与主控站原子钟同步，测出其间的钟差，将钟差信息编入导航电文，送入注入站；调整偏离轨道的卫星，使之沿预定轨道运行；启用备用卫星代替失效工作卫星。 注入站：在主控站控制下，将主控站推算和编制的卫星星历、钟差、导航电文和其它控制指令等，注入到相应卫星的存储系统，并监测注入信息的正确性。 (3) 用户设备 由GPS接收机硬件和数据处理软件以及微处理机和终端设备组成。 GPS接收机硬件主要接收GPS卫星发射的信号，以获得必要的导航和定位信息及观测量，并经简单数据处理而实现实时导航和定位。GPS软件主要对观测数据进行精加工，以便获得精密定位结果。 2试说明我国北斗导航卫星系统与GPS的区别 一是使用范围不同。“北斗一号”是区域卫星导航系统，只能用于中国及其周边地区，而GPS是全球导航定位系统，在全球的任何一点只要卫星信号未被遮蔽或干扰，都能接收到三维坐标数据。二是卫星的数量和轨道是不同的。“北斗一号”有3颗，位于高度近3.6万千米的地球同步轨道。三是定位原理不同。“北斗一号”是用户首先发射要求服务的信号，通过卫星转发至地面控制中心，地面控制中心计算出用户机的位置后再通过卫星答复用户，而GPS只需要4个卫星的位置信息，由用户接收机解算出三维坐标，由于“北斗一号”本身是二维导航系统，仅靠2颗星的观测信号尚不能定位，观测信号的获得需要具有转发或收发信号功能，而通信功能是GPS不具备的。 3 GPS相较其他导航定位系统的特点 1.功能多,用途广.可以用于导航,测时,测速,测量及授时. 2.定位精度高. 3.实时定位. 天球：以地球质心为中心，半径r为任意长的一个假想的球体。 大地经纬度：大地经度是指通过参考椭球面上某一点的大地子午面与本初子午面之间的二面角，大地纬度是指过参考椭球面上某一点的法线与赤道面的夹角 天文经纬度：天文经度是指本初子午面与过观测点的子午面所夹的二面角，天文纬度是指过某点的铅垂线与赤道平面之间的夹角。 黄道：地球公转的轨道面与天球相交的大圆即地球绕太阳公转时，地球上观测者所见到太阳在天球上运动的轨迹春分点：当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时，黄道与天球赤道的交点 赤经：从春分点沿着天赤道向东到天体时圈与天赤道的交点所夹的角度 赤纬：从天赤道沿着天体的时圈至天体的角度
毕业设计(论文)-超声波定位系统设计
提供全套毕业论文图纸，欢迎咨询 论文题目超声波定位系统设计 系别工程学院 专业机械自动化 年级2010级 学号 学生姓名 指导教师 完成时间2014 年 5 月 XX学院教务处制
XX学院 本科生毕业设计（论文）声明 本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计（论文）是本人在XX学院学习期间，在指导教师指导下独立完成，内容真实可靠，无抄袭、剽窃等学术道德不端行为，除文中已经注明引用的内容外，本文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 同时，本人完全了解并愿意遵守XX学院有关保存、使用毕业论文（设计）的规定，其中包括： 1.学院有权保管并向有关部门递交毕业设计（论文）的原件、复印件和电子文件。 2.学院可以采用影印、缩印、电子文件或其他复制方式保存毕业设计（论文）。 3.学院可以以学术交流为目的，赠送和交换毕业设计（论文）。 4.学院可以允许毕业设计（论文）被查阅或借阅。 5.学院可以按著作权法的规定公布毕业设计（论文）的部分内容或全部内容[保密毕业设计（论文）在解密后遵守此规定]。 6.除另有科研合同或其他法律文书制约，本文的科研成果属于XX学院。 本声明的法律结果将完全由本人承担。 作者签名： 日期：年月日
超声波定位系统设计 作者：XXX 中文摘要 我们根据超声波的特性来研发制成超声波传感器，机械振动频率比声波高的波，我们称之为超声波。超声波的频率比较高，其次波长短和绕射现象不明显，而且具有方向性好，能量消耗缓慢，能长距离传播等优点。当今社会，在传感器以及自动控制测距离的方案中，超声波测距是被最广泛应用的一个方案，它被使用于以下的实际操作中，例如，水位的测量，建筑工地测距这些场合。本论文讨论了超声波的定位系统以及相应的算法，还比较全面地描述了超声波传感器的原理以及特性。基于超声波测距原理的分析，提出了超声波测距系统的设计过程和需要注意的问题。以STC12C5A60S2单片机为核心，我们设计好的超声波测距仪以及硬件电路有很多优势，它的精度高、低成本以及数字显示的使用微型。这个系统的电路的设置和布局较合理，工作性能和稳定性好，计算简单，实时控制是比较容易做到的，更重要的是，测量精度满足了工业实际的要求。 关键词：超声波定位算法；超声波传感器；超声波测距；误差分析
超声波与红外线探测技术的测距定位系统解析
?304?计算机测量与控制. 2005. 13（4） Computer Measurement & Control 收稿日期：2004-11-05；修回日期：2004-12-02。基金项目：本研究属校企联合攻关项目。 作者简介：罗庆生（1956-），男，博士，副教授，博士生副导师，主要从事微小型系统研究、机械创新设计、机电一体化产品设计和机械CAN /CAM 等工作，发表论文130余篇。 韩宝玲（1957-），女，安徽合肥人，博士，教授，硕士生导师。主要从事微机电系统研究、计算机图学教育、机电一体化产品设计等工作，发表论文90余篇。 文章编号：1671-4598（2005）04-0304-03 中图分类号：TP212 文献标识码：A 一种基于超声波与红外线探测技术的测距定位系统 罗庆生1，韩宝玲2 （1. 北京理工大学机电工程学院，北京100081；2. 北京理工大学机械与车辆工程学院，北京100081） 摘要：为了研制出性能较好、精度较高、结构较简、成本较低的测距定位装置，特采用超声波传感器和红外线传感器组成新型测距定位系统，实现了超声波传感器和红外线传感器的功能互补，克服了单一传感器探测系统的不足，使系统的测距精度和定向精度有了明显提高。同时，系统还采用了单片机控制技术，使其具有良好的扩展性，从而增进了该测距定位系统在工程领域的实用性。
关键词：超声波测距技术；红外线定位技术；测距定位系统 Distance and Azimuth Testing System Based on Ultrasonic and Infrared Detecting Technology Luo Qingsheng 1，Han Baoling 2 （1. College of Mechatronics Engineering ，Beijing Institute of Technology ，Beijing 100081，China ；2. College of Machine and Vehicle Engineering ，Beijing Institute of Technology ，Beijing 100081，China ） Abstract ：In order to excogitate a measuring distance and confirming orientation device which has preferable performance and reliable precision and concise structure ，we adopt the ultrasonic sensors and infrared sensors to make up of a new measuring distance and confirming orientation system ，thus ，we realize the function expiation between the ultrasonic sensors and the infrared sensors ，and surmount the shortage of the system which has only one kind of sensors ，therefore ，we improve the system ，s precision of measuring distance and confirming orientation markedly. Simultaneity ，the sys-tem adopts the singlechip control technology ，it makes the system possess favorable expansibility ，thereby ，the system gains the practicability in engi-neering field. Key words ：ultrasonic measuring distance technology ；infrared confirming orientation technology ；measuring distance and confirming orientation system 0 引言 传感器检测技术、无线电通讯技术、计算机控制技术是现代信息技术的三大支柱，它们分别构成了信息技术系统的“感官”、“神经”和“大脑”。传感器技术是信息社会的重要技术基础，其品种、性能和质量直接决定了信息技术系统的功能和质量。因此有人说：“征服了传感器就等于征服了科学技术”。由此可见，传感器的开发与运用具有重大的意义。随着现代科学技术的发展，人们对传感器的性能水平及