超声波坐标系2.0
本文的内容：本文描述了我的坐标确定系统的操作原理以及其制造经验。 本文并不是制造导航系统的说明，因为在一篇文章中描述起来并不那么简单。
本文是我上一篇文章的思想的发展：
habr.com/en/post/451408系统结构
坐标确定系统具有以下结构图：
图 图1是用于确定坐标的超声系统的示意图。
让我们更仔细地考虑每个元素。
超声波接收器
图 2-开发超声波接收器（从上到下）。
最初，接收器由一个模块组成，并且房间的覆盖范围很小，在那时，我没有将信号数字化，而只是从传感器接收到常规控制器发出的长度。
然后，为了增加覆盖范围，我决定制作一个由三个传感器组成的模块，同时将这些传感器的数据数字化并传输到PC上，在PC上计算距离和坐标。 测试了三分量接收器之后，我发现如果您自己处理信号，那么一个接收器就足够了。
结果，接收器再次成为一个组成部分，但是由于我当前正在处理信号，因此覆盖范围变得相当大。 数字化后，信号现在在STM32中进行处理，它仅输出到输出的距离。
组成：
- STM32-用于数字化超声信号并计算到发射器的距离；
- HC-SR04-我做了一点修改，现在可以从其输入端接收信号，如图3所示；
- RS485-将发射器的距离传输到PC。
图 3-数字化超声信号。
图 4-上图区域4700-5200中的超声信号。
超声波发射器
图 5-发射器的展开（从上到下）。
从图5中可以看到，起初我只是拉起HC-SR04传感器上的Trig脚，这并不是最好的系统，只是因为我无法确定可以产生多少个超声波，我无法改变其功率，并且这个发射器够大的
然后，我创建了第二个版本，该版本更加繁琐，但我已经可以使用直接连接到超声扬声器的STM32和L293D来调节所有功能。 现在，我不再使用标准的5伏电压，而是施加了17伏电压，这大大增加了工作面积。 我还添加了无线电模块和RS485接口，从而使该模块独立。
经过一系列测试后，由于您在上一张图片中看到的结果，我决定将发射器减小到合适的尺寸，并将其放得更紧。
组成：- STM32-通过无线电通道接收Trig命令（开始测量距离）并发出超声波信号，还将从无线电模块接收的命令发送到RS485（我将其用于移动平台的远程控制）；
- RS485-用户的设备信息接口；
- DC-DC升压-将发射器的5V电源转换为17V电源；
- L293D-我用来产生电压为17V的强超声信号；
- nRF24-无线电频道；
- 发射器-从HC-SR04模块中拉出的6个发射器。
基本模块
图 6-基本模块。
组成：- STM32-将Trig发送到发射器和接收器，从PC接收USB命令，以通过无线电通道传输到发射器（又称移动模块）；
- nRF24-将Trig发送到发射器并将命令发送到发射器。
PC模块
通过RS485适配器将PC连接到所有超声波接收器，在此接口上，它们从接收器接收所有长度，并计算移动模块的坐标。 它通过USB连接到基本模块，并通过它将控制命令传输到移动模块。
模块在工作区域中的位置
角落放置超声接收器的房间地图如下所示：
图 7-传感器位置的一般概念。
图 8-磅秤的顶视图（带有圆圈的圆圈，其中带有数字，指示传感器）。
超声坐标确定系统的工作算法
- 基本模块向发射器（通过空中）和接收器（通过电线）发送Trig命令。
- 发射器开始发射，接收器开始收听广播。
- 每个接收到超声波信号的接收器都记录了Trig命令和该信号接收时间之间的时间，并将其转换为距离。
- RS485接收器在PC上从发射器向自己发送距离。
- PC计算发射器的坐标。
系统运作
运行所有这些，我们得到对象的坐标，精度取决于房间中的位置。 在最佳位置，误差不会超过几厘米，在最坏的地方……您可以在图9中看到所有内容。
图 9-在房间内移动发射器。
此图中有四组坐标，因为我们有四个接收器，而要确定三维空间中的坐标，我们只需要三个，那么我们就有四个接收器组合。
从图中可以看出，通常，系统正确地确定坐标，但是在不同的地方，误差是不同的。 我将发射器平行于X轴和Y轴移动，在两米之间的线之间有一个间隔，在半米内的某个位置上有移动，可以在图中看到。 最好的精度是在中心，而在边缘则是不好的，因为超声波信号从那里以大角度落在接收器上，这会在数字化信号中产生失真。
过滤并平均四对坐标后，我们得到以下图片：
图 10-平均轨迹。
不是冰，而是冰。
有趣的是，我将向您展示3D的外观，因为我们还有第三个坐标，尽管在我的项目中不需要，因为移动机器人只能在飞机上移动。
图 11-3D轨迹。
正如我们所看到的，所有点都大致位于同一平面上，这是正确的，因为我将发射器沿地面推进而没有将其卸下。
这是一个带有发射器的移动平台未成功通过的示例，其轨迹清晰可见。 根据计划，平台应该沿着矩形路径返回起点，但没有成功，在接下来的文章中，我将告诉您原因。
图 12-移动平台的运动轨迹。
实际问题
我目前有许多紧急问题，如果有人可以提出建议，请在评论中或在VK上写下：
vk.com/b__s__v1.
接收超声信号的最佳方法是什么？ 我现在用来接收和放大超声波信号的HC-SR04传感器不是最佳选择。 首先，因为它们始终只接收一个频率的信号，并且您无法将信号源与它们进行频率分离（这对我来说很有趣），而且它们体积太大，我非常依赖它们。
2.
如何消除房间不同角落的坐标变形？ 在我画在地板上的网格上，可以看到有时直线开始偏离，尽管我总是平稳地移动移动模块，并且我需要以某种方式摆脱它。
3.
对于nRF24，信号消失。 当模块关闭时，就没有问题了，但是值得一提的是，将它们分散几米并自己站在它们之间，因为消息会通过它们。 我不必在那里重新发送消息，因为我在此通道上传输时钟信号，并且它们应该始终在同一秒内到达。 我有带外部天线的模块，没有天线的基本模块比带天线的模块效果更好。 我什么都不懂，力量最大。
4.
项目推广地点。 如果有人用英语知道像Habr这样的国际站点，请丢弃这些链接，否则我没有发现任何不错的东西，但是stackoverflow，这些只是问题和答案，并不足以发布此类文章。
5.
意见和建议。 如果有人想说出来，我将很高兴提出批评和建议。
尽管时间快要结束了，但这还远远没有结束我的项目，但是如果有兴趣的话，我将写一篇文章，介绍移动机器人如何在我房间的给定坐标下基于该系统运行。