超过103米的超声波测距 | Marvelmind

0:01 这是在100米距离上的典型性能。今天我们更详细地展示我们的号角（Horn）。各位同事好，今天我们很高兴为大家详细介绍号角。号角实际上是对 Super-Beacon 或 Industrial-RX 或 Industrial Super-Beacon 甚至对 Mini-RX的扩展。配有外置麦克风的室外号角，使一维测距的量程从 信标 到 信标通常的50米，扩展到单个接收（RX）号角时的100米，再到接收端和发射端都装号角时的150米。

1:00 实际上，在无法使用激光的场合，这一方案可以替代激光测距仪。例如在雾、粉尘或树叶遮挡下，光无法直视，但超声波仍然可以“直听”。它也可以替代RTK GPS，例如在地下、桥下，或者因某些原因无法使用GPS的场合。该方案的另一个优点是，可以同时跟踪或测量到多个 信标的距离。也就是说，一个带号角的接收器，波束角可达20度、30度甚至40度，并且可以安装多个发射信标。实际上只需把

1:59 简单地固定到目标上即可。不需要像使用激光测距仪那样费力地寻找光斑位置，那样非常麻烦；也不需要使用昂贵的RTK GPS。只需把带号角的信标装在三脚架之类的支架上，连接笔记本电脑，甚至通过蓝牙连接平板电脑，再把信标固定到目标上，几秒钟内就能开始测距。更新率为3至16赫兹，取决于距离。如前所述，可以同时测量多个移动信标，并通过多种接口获取数据：UART、USB虚拟串口、RS485、蓝牙等多种方式。所以你得到的是同样的 Super-Beacon ，和平常的室外配置一样，因为室外

2:59 的接收端用号角，发射信标则是普通的室外Super-Beacon。这是在100米距离上的典型性能。如您所见，这是示波器看到的波形，这是系统给出的结果。这是实际测得的距离，这是滤波后的结果。出现跳变之类的情况时可以进行监视，系统会把这些异常值滤除——这就是距离。这是设置：典型的 Super-Beacon ，带外置麦克风和号角，发射信标在那边103米处。可以有多个这样的发射（TX）信标，并同时测量所有信标。一大好处是，你确实不需要花

3:58 时间去寻找位置，比如寻找激光测距仪的光斑。你甚至可以把信标固定在移动物体上，非常精确地测量距离。距离可达100米，100米距离需要使用 Super-Beacon 并且仅在接收端装号角。如果发射端也装号角，距离可达150米。今天我们更详细地展示我们的号角。号角基本上是适用于多种信标的选件或扩展部件。首先，它是为Super-Beacon设计的，因为连接非常方便。如您所知，Super-Beacon有额外的外部4x4引脚。详情请查看 操作手册（中文） 。而

4:56 除其他连接外，还提供外置麦克风接口。在这个配置中只连接了一个麦克风，但理论上除了内置麦克风之外，还可以再连接三个外置麦克风。我们来实际用一下、测一下。号角基本上是一个塑料喇叭，它汇聚声波，从而扩大量程。Super-Beacon在这种配置下的典型性能是30米，这是我们保证的。实际上，在无噪声或低噪声条件下，量程可达50米，所以我们一直在50米距离上进行测量和开发。特别合适的频率是19千赫和25千赫，因为超声波

5:56 在低频时的衰减比高频时小。所以今天我们讨论的是25千赫的Super-Beacon或19千赫的 Super-Beacon，因为它们在绝对距离和绝对量程方面表现更好。因此，接收端可以是任何一款Super-Beacon，因为可以用数字方式选择滤波器：19、25、31千赫，由您决定。但在发射端，我们推荐较低频率的Super-Beacon，如前所述可以是19或25千赫。那么它是如何工作的？首先，可以像平常一样测量，但采用这种连接方式时，实际最大距离可达50米。而如您所知，如果相对麦克风的角度较小，量程会限制在约30米。

6:54 所以我们只考虑理想的正对连接。但有时当你需要跟踪或测量超过典型的30、40或50米的距离时，号角是一个非常好的解决方案。那么怎么做呢？基本上可以像这样连接，有时也只提供裸线，可以焊到电路板上。电路板上有专门的引脚，可以直接焊接连接。例如，我们在提供IP67版本，也就是室外防护版Super-Beacon时，就采用这种方式。顺便说一下，用同样的方式，我们不仅可以为Super-Beacon提供号角，也可以为Industrial信标以及 Mini-RX 提供。所以可以焊接，但Super-Beacon更方便，只需通过4x4

7:51 外部引脚即可连接。然后呢？然后把它装在三脚架上，把这台Super-Beacon装在另一个三脚架上，距离可达100米；如果接收端和发射端都配有号角——这里是接收端，发射端也非常类似——距离可达150米。为什么要用它？首先，当你需要做一维测量，而由于某些原因无法使用激光测距仪时。比如在树叶后面，超声波可以穿过树叶，而激光显然不行。或者在RTK GPS不可用的场合，例如高楼之间、桥下、地下，或者在建筑物内部——大多数Marvelmind

8:50 系统都安装在那里。所以号角是一个非常好、非常可靠的解决方案，您可以看到我们拍摄的现场性能，了解它的实际效果。当然，请记住这是基于声学的系统，所以实际的绝对距离取决于空气的特性：首先是温度，但不只是温度，还有气压和湿度。这意味着在理想情况下，无需任何校准，就可以放置信标并开始测量距离的变化。不校准时，绝对误差可能达到1%至3%。但通过校准，甚至可以轻松消除这个误差。校准非常简单。你把

9:48 信标安装在某个特定距离上，例如10米或20米，并精确测量这个距离——从哪里量起？在这种情况下应从这一点量起，因为这是接收点，而不是那一点。发射点大约在发射信标内部1厘米处。测量这个距离，例如实际是10米，而我们的系统显示10米10厘米，这没关系。然后进入设置——调制解调器 设置，修改温度。Dashboard中有外部空气温度这一项，把它从默认的23摄氏度改为比如22度，数值随之下降，直到显示10米。好，这样就校准好了。

10:47 一旦校准完成，就可以高精度地测量绝对距离了。当然，只要条件不变，也就是温度和气压不变，校准就一直有效。由于这些条件变化相当缓慢，实际上会有一段较长的有效时间。另一个需要记住的因素是声学噪声。当存在可能进入超声波频段的强烈声学噪声时，测量值自然会有更大的波动。但系统有平均处理，增加平均次数会增加测量延迟。不过在一维测量且物体不移动时，这通常并不重要，同时还能获得更高的精度和更强的抗外部噪声能力。或者，你也可以直接等待

11:46 噪声降下来，在此期间也可以测量，因为系统可以非常清楚地查看测量值和噪声，例如使用内置示波器。总结一下，号角是一个可选的外部部件，适用于多种信标： Industrial Super-Beacon, Industrial-RX，当然还有Super-Beacon。推荐使用Super-Beacon，因为无需焊接即可连接；仅用接收（RX）号角可将量程扩展到100米，接收加发射（RX+TX）号角可达150米。非常感谢。