本發(fā)屬于機器人避障領(lǐng)域，涉及一種用于機器人避障的超聲波測距傳感器系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
目前，超聲波測距傳感器在精確環(huán)境探測中應(yīng)用并不十分廣泛，究其原因，超聲波具有易發(fā)生折射反射、相互干擾強、噪聲大等特點。但是，相對于其他精確的測距傳感器，超聲波測距傳感器也有很多優(yōu)點，比如成本低，探測范圍非平面，測距準確等。如何既能有效利用超聲波測距傳感器的這些優(yōu)點，而又有效的屏蔽超聲波測距傳感器的缺點，是超聲波測距傳感器在應(yīng)用中不可避免的問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于機器人避障的超聲波測距傳感器系統(tǒng)及其控制方法，該方法可有效降低超聲波測距傳感器之間的相互噪聲干擾。
用于機器人避障的超聲波測距傳感器系統(tǒng)，包括k個超聲波測距傳感器，超聲波測距傳感器的輻射角度為θ，最大有效探測距離為s，超聲波的傳播速度為v，超聲波測距傳感器的布置軌跡呈半圓弧形，相鄰兩個超聲波測距傳感器之間的安裝偏角為αi，i的取值范圍為1到k‐1，k個超聲波測距傳感器按1到k依次編號；從第1號超聲波測距傳感器開始，以連續(xù)n(n≥n)個超聲波測距傳感器為一組，其中n滿足：
每組中的n個超聲波測距傳感器按1到n重新依次編號，所有超聲波測距傳感器中編號相同的超聲波測距傳感器作為一組，重新分組為ge，e的取值范圍為1到n，不考慮超聲波的折射時，同一ge組的超聲波測距傳感器同時工作，相鄰的ge組超聲波測距傳感器的工作間隔時間為t，t＝2s/v。
用于機器人避障的超聲波測距傳感器系統(tǒng)的控制方法，采取分組分時啟動超聲波測距傳感器的控制策略采集超聲波測距傳感器的數(shù)據(jù)，包括以下步驟：
(1)設(shè)超聲波測距傳感器的輻射角度為θ，最大有效探測距離為s，超聲波的傳播速度為v，探測系統(tǒng)中超聲波測距傳感器的數(shù)量為k，并依次編號為1，2，…，k；相鄰兩個超聲波測距傳感器的安裝偏角為αi，i＝1，2，…，k‐1；
(2)從第1號超聲波測距傳感器開始，以連續(xù)n(n≥n)個超聲波測距傳感器為一組，其中n滿足：
將每組中的n個超聲波測距傳感器重新依次編號為1，2，3，…，n；
(3)第一次分組后，重新分組為ge，e的取值范圍為1到n，不考慮超聲波的折射時，同一ge組的超聲波測距傳感器可同時工作而不相互影響；
(4)相鄰的ge組超聲波測距傳感器的工作間隔時間為t，
t＝2s/v；
(5)在步驟(2)中，取n＝n，將使得超聲波探測系統(tǒng)的采樣頻率最高，此時，探測系統(tǒng)的工作頻率為：
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于：采用本發(fā)明的超聲波測距傳感器控制方法，可以有效的降低探測系統(tǒng)中超聲波測距傳感器之間的相互干擾，使得超聲波測距傳感器的測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠。并且，本發(fā)明方法邏輯簡單，實現(xiàn)容易。
附圖說明
圖1是本發(fā)明用于機器人避障的超聲波測距傳感器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是分組過程示意圖；
圖3是本發(fā)明最終分組示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
用于機器人避障的超聲波測距傳感器系統(tǒng)，包括k個超聲波測距傳感器，超聲波測距傳感器的輻射角度為θ，最大有效探測距離為s，超聲波的傳播速度為v，超聲波測距傳感器的布置軌跡呈半圓弧形，相鄰兩個超聲波測距傳感器之間的安裝偏角為αi，i的取值范圍為1到k‐1，k個超聲波測距傳感器按1到k依次編號；從第1號超聲波測距傳感器開始，以連續(xù)n(n≥n)個超聲波測距傳感器為一組，其中n滿足：
每組中的n個超聲波測距傳感器按1到n重新依次編號，所有超聲波測距傳感器中編號相同的超聲波測距傳感器作為一組，重新分組為ge，e的取值范圍為1到n，不考慮超聲波的折射時，同一ge組的超聲波測距傳感器同時工作，相鄰的ge組超聲波測距傳感器的工作間隔時間為t，t＝2s/v。
用于機器人避障的超聲波測距傳感器系統(tǒng)的控制方法，采取分組分時啟動超聲波測距傳感器的控制策略采集超聲波測距傳感器的數(shù)據(jù)，包括以下步驟：
(1)設(shè)超聲波測距傳感器的輻射角度為θ，最大有效探測距離為s，超聲波的傳播速度為v，探測系統(tǒng)中超聲波測距傳感器的數(shù)量為k，并依次編號為1，2，…，k；相鄰兩個超聲波測距傳感器的安裝偏角為αi，i＝1，2，…，k‐1；
(2)從第1號超聲波測距傳感器開始，以連續(xù)n(n≥n)個超聲波測距傳感器為一組，其中n滿足：
將每組中的n個超聲波測距傳感器重新依次編號為1，2，3，…，n；
(3)第一次分組后，重新分組為ge，e的取值范圍為1到n，不考慮超聲波的折射時，同一ge組的超聲波測距傳感器可同時工作而不相互影響；
(4)相鄰的ge組超聲波測距傳感器的工作間隔時間為t，
t＝2s/v；
由于超聲波測距傳感器最大有效探測距離的限制，傳感器發(fā)射的超聲波將在t時間后能量消耗殆盡，可以有效的避免不同組之間的超聲波干擾，而不需要考慮超聲波的折射反射問題；
(5)在步驟(2)中，取n＝n，將使得超聲波探測系統(tǒng)的采樣頻率最高，此時，探測系統(tǒng)的工作頻率為：
實施例
本實施例采用hc-sr04超聲波測距傳感器，主要參數(shù)如下：
s＝4000mm，
θ＝30°，
如圖1所示，本實施例采用圓弧形超聲波陣列，超聲波測距傳感器在圓弧上均勻分布，主要參數(shù)如下：
k＝13，
αi＝15°，
如圖1所示，將13個超聲波測距傳感器依次編號為1，2，…，13。
根據(jù)步驟(2)的原理，在此實施例中，為避免干擾，第一次分組中，每一組的超聲波測距傳感器的最小數(shù)量為:
代入?yún)?shù)后求得n為3。
取n＝n，將超聲波測距傳感器再次編號如圖2所示。
最終的gi分組如圖3所示，如不考慮多次反射干擾，紋理相同的超聲波測距傳感器可同時工作，而不相互干擾。
根據(jù)hc-sr04的最大量程，設(shè)當前聲速為v＝340m/s，求得:
t≥23529us；
最后，取t＝25ms，在gi之間插入25ms的延時，此時，探測系統(tǒng)的工作頻率為：
盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述實施例作了詳細介紹，但應(yīng)當認識到上述的描述不應(yīng)被認為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。