该文档设计了一种系统，该系统可以通过标签相对较小地定位。用NRF24101建立无线网络，以执行未知节点和信标节点之间的数据通信；使用超声波传感器获取未知节点和信标节点之间的距离。本文中，TOA用于获取距离信息。
获得距离信息之后，使用三点定位算法来计算未知节点的坐标信息。操作的实际结果表明了其正确性。1988年，美国加利福尼亚大学洛杉矶分校提出了“低功率无线集成微传感器”，以开创现代无线传感器网络的序幕。那时起，无线传感器网络已经引起了各行各业的关注，并在国防，目标定位，环境监测，智能交通等许多领域成为竞争激烈的应用，智慧农业，大型停车场的管理和机场安全。技术。于室内超声定位技术的应用前景和技术要求，国内外许多机构对此进行了研究，并取得了一定的成果。表性的研究结果是：1）由美国公司InterSense设计的星座系统。射器放置在固定位置，定位目标具有3D惯性检测仪器和大量超声接收器。射器被来自接收器的相应触发信号顺序激励，以产生超声脉冲信号，接收器计算脉冲时间并将其转换为距离信息。2）由剑桥ATT实验室开发的ActiveBAT系统。使用实用的延迟技术进行超声传输定位。3）麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室研究的板球系统。由一个超声波发射器和一个集成的接收器组成，用于定位目标，并通过三角测量计算来进行定位。4）东京大学设计的海豚系统。
的原理类似于ActiveBat和Cricket。同之处在于，在大面积定位时，海豚系统仅需要少量的超声波发射器和接收器，然后基于递归算法实现顺序定位，恒温阀芯从而降低了成本建设和运营。5）由英国剑桥大学通信工程实验室开发的宽带超声定位系统。系统提供了一种使用宽带传感器的新型超声波定位系统，该传感器具有较宽的带宽。文研究了一种基于无线网络的超声传感器定位系统。
声波传感器阵列定位系统的总体硬件设计框架如图1所示。分为两个部分，即主机和从机，其中有一个主机和三个从机。机和从机通过无线网络相互通信。机和从机由LPCI768，MCU，hc_sr04超声波模块和NRF24101无线传输模块组成。中，NRF24101无线传输模块是在主从之间建立无线网络进行数据传输。
hc_sr04超声波模块借助超声波范围原理来测量主站和从站之间的距离。于主机和从机使用超声模块和无线传输模块，因此将分别介绍它们。hc_sr04总共有四个接口端。VCC连接到5V电源，GND接地线，TRIG输入触发控制信号和ECHO输出混响信号。于hc_sr04的TRIG输入端口和ECHO输出端口发送TTL信号，因此hc_sr04和LPCI768之间的数据通信可以通过10个端口进行。
图2所示，可以将LPC1768上的P2.4和P2.6端口分别定义为TIRG和ECHO连接端口。中，LPCI768的P2.4端口发出TRIG触发信号，该信号连接到he_st04的TRIG输入端口。LPCI768的P2.6端口输入回波信号ECHO，并连接到hc_sr04的输出端口。hc_sr04_init（）函数实现了这两个IO端口的初始化。3是超声模块的时序图。图中可以看出，当TIRG触发端发送10us TTL的高电平时，内部模块将自动发送8 40 kHz的超声脉冲并检测回波信号。旦检测到回声信号，ECHO就会发出回声信号。波信号电平输出的宽度与检测距离成正比，高电平持续时间是超声波信号的接收与其接收之间的时间。于该项目使用两个超声模块进行发送和接收功能，因此测量的距离=时间*声音速度。
4是hc_sr04数据采集的流程图。动程序后，首先将使用的LPC1768的引脚初始化，然后在测量距离为340 m / s的情况下，将TRIG端设为10us的高电平，因为声速约为340 m / s。6 m（此设计使用两个超声波模块，超声波模块发出超声波信号，另一个模块接收超声波信号）。模块的测量距离为3 m，理论测量距离可达6 m。）声波返回时间约为6 m /（340 m / s）= 20 us。此，在等待20us之后，ECHO端接收到数据。时接收的数据是发送超声波与接收回波信号之间的时间。此，此时测量的距离=时间*声音速度。文设计的超声波定位系统基于用于数据传输的无线网络，因此实现了NRF24101无线模块的发送和接收参数，并且实现了无线网络是定位超声波传感器网络的基础。执行无线传输之前，必须初始化NRF24101使用的引脚。始化之后，LPC1768可以使用SPI协议读取和写入NRF24101的寄存器。时，可以设置相应的寄存器以完成无线传输的发送和接收。5是传输部分的流程图。动程序后，首先定义发送地址和接收地址0。两个地址必须是相同的地址，并定义发送数据的宽度。后激活自动响应模式并激活接收通道0，然后定义重传时间和重传次数，然后删除FIFO以删除发送数据的空间。
后设置发送频率。是非常重要的一步。后，通信不仅必须具有相同的发送地址和相同的接收地址，而且还必须具有相同的发送频率和相同的接收频率。后，将NRF24101模块设置为传输模式，即可传输数据。数据传输成功或达到最大重传次数时，过程结束。6是接收部分的流程图。动程序后，首先定义接收地址1，该地址必须是发送方的发送地址，然后定义接收数据的宽度。后激活自动响应模式并激活接收通道1，然后定义重传时间和重传次数，然后删除FIFO以清除接收数据的空间。
后将接收频率设置为与地址相同。收频率必须与发送方的发送频率相同。后，将NRF24101模块设置为接收模式，即可接收数据并完成整个过程。本文构建的无线数据网络中，从站的地址相同。过修改射频的不同发送和接收频率来实现主机和从机之间的数据通信，可以区分不同的从机。
图7所示，主机的发送地址为ADD1，接收地址为ADD2；三个从机的发送地址为ADD2，接收地址为ADD1。是，它们的主机发送频率与每个从机不同：主机向从机1发送数据时的通信频率为2.432 GHz；主机向从机2发送数据时的通信频率为2448Hz。机与从机通信3发送数据时的通信频率为2.464 GHz。三个从机向主机发送数据时，相同的频率为2.416 GHz。种现象是由于当从机用作接收端时，主机将数据发送到从机。时，从站的地址是相同的，并且只能通过不同的通信频率来区分从站。是当从机将数据发送到主机时，它在接收到主机发送给从机的数据后开始运行，此时，只有一个从机作为发送器，而主控器作为作为接收器，因此所有从机都可以使用相同的频率将数据发送到主机。8所示的流程图是主机的流程图。序启动后，将首先对其进行初始化，以便每个模块均可正常使用。后主机再将定位信息发送到从机，接收返回的数据并检查数据是否正确。后，主机获得光强度数据。
机获取完所有数据后，使用三点定位算法对超声数据进行处理，以获得位置节点的坐标信息。较和分析光强度数据以获得光信标的相对方向。后，将处理后的数据发送到PC以完成一个周期。9所示的流程图是从属程序的流程。序启动后，将首先对其进行初始化。
机程序进入数据接收模式。从主机接收到定位数据时，从机将相应的数据发送到主机以完成一个周期。文使用TOA来获取距离信息。要获取未知节点的位置信息时，未知节点通过无线通道向标签节点发送定位信号，同时通过超声模块向标签节点发送超声波定位信号。于超声传输速度远低于无线传输速度，因此无线电定位信号将首先到达信标节点。旦信标节点接收到无线定位信号，它将立即启动计时器，并在随后接收到超声波定位信号时停止计时器。这种方式，可以获得无线信号和超声信号到达信标节点之间的时间差。短时间的测量环境中，无线信号的传输速度非常快，远高于超声信号的速度，因此可以忽略无线信号的传输时间。未知节点到标签节点通常需要时间。
且时间通过无线信道重传到未知节点。过程如图10所示。
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