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为解决超声传感器只能确定位置不能确定方向的问题，提出一种新的定位方法。首先，针对超声波传感器数量最小化及安装位置最优化问题，对定位系统进行数学建模；然后，在理论推算得出的指定位置安装超声波发射模块和接收模块，再配以射频程控交换机以及51单片机，建立起定位系统的物理配置模型；最后，利用最小二乘法对测得的数据进行处理，得到精确的位置和方向估计。实验结果表明：该定位方法可在同一参考系中唯一地确定自主移动机器人的位置和方向，并且对机器人的最佳位置和方向估算结果与真实值非常接近。