随着我国社会、经济的迅猛发展,矿产资源的需求急剧增加。作为经济发展的需要,我国已经进入矿产资源大规模开发阶段且多为地下开采。矿产资源地下开采不可避免会形成大量的采空区,采空区是目前影响我国矿山安全生产最主要的灾源之一,它严重影响后续的矿体开采规划。因此,准确掌握采空区的形态、实际边界、顶板面积和体积大小等基本信息,是进行采空区处理、控制因采空区引发的灾害的重要基础性工作。本文介绍了目前国内外采空区的探测技术的研究现状,针对当前采空区探测技术的不足,提出本课题。基于超声波测距的孔内空区探测技术主要包括孔内定位技术(常称为钻孔测斜技术)和超声波测距技术。因此,本论文设计了钻孔内的测斜模块和测距模块两个部分。测斜模块是基于MotionNode单元在ARM下开发的系统,本文详细介绍了MotionNode单元在ARM机下的开发过程；测距模块是基于AT89C52单片机的超声波测距系统,本文详细介绍了超声波测距系统的硬件电路设计,系统软件设计和电路板设计过程；然后介绍了基于超声波测距的孔内空区形态探测系统的设计。本论文的创新点在于,实现了MotionNode单元在ARM机下的二次开发,能够获取与传输MotionNode单元的定位信息。