一種頻域調(diào)制式超聲波測(cè)距系統(tǒng)頻率拐點(diǎn)判別方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種頻域調(diào)制式超聲波測(cè)距系統(tǒng)頻率拐點(diǎn)判別方法，該方法具體為：控制電路采集i組數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為j的超聲波周期數(shù)據(jù)；對(duì)于每一組數(shù)據(jù)，自第2個(gè)數(shù)據(jù)開(kāi)始，依次計(jì)算相鄰前后兩個(gè)數(shù)據(jù)的差值，然后再對(duì)這些差值依次分段判斷其絕對(duì)值是否全大于0，符合要求的數(shù)據(jù)即為此組數(shù)據(jù)周期值變化的位置；對(duì)其余的數(shù)據(jù)組作同樣的處理，得到各組數(shù)據(jù)中周期值變化的位置；對(duì)各個(gè)周期變化的位置作概率統(tǒng)計(jì)，出現(xiàn)概率最大的作為此次測(cè)量數(shù)據(jù)組中有效的周期值變化位置（頻率拐點(diǎn)），與此相關(guān)的測(cè)量數(shù)據(jù)有效，用于計(jì)算測(cè)量距離，其余的測(cè)量數(shù)據(jù)作為無(wú)效數(shù)據(jù)舍棄。
【專利說(shuō)明】一種頻域調(diào)制式超聲波測(cè)距系統(tǒng)頻率拐點(diǎn)判別方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種距離測(cè)量方法，尤其涉及一種頻域調(diào)制式超聲波測(cè)距系統(tǒng)中頻率 拐點(diǎn)的判別方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 超聲波測(cè)距是無(wú)線非接觸近距離測(cè)量中成本最低、效果最好、應(yīng)用最廣泛 的一種實(shí)現(xiàn)方案，而頻域調(diào)制式超聲波測(cè)距方案可以有效地克服脈沖調(diào)制式超聲波 測(cè)距方案中接收點(diǎn)起始脈沖檢測(cè)不準(zhǔn)的問(wèn)題，其測(cè)量精度至少比脈沖調(diào)制式超聲波 測(cè)距方案提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。然而，頻域調(diào)制式超聲波測(cè)距方案中不可避免地使超聲 波換能器工作于2個(gè)或更多的頻點(diǎn)上。超聲波換能器是一種機(jī)械振動(dòng)裝置，按照機(jī) 械振動(dòng)規(guī)律，當(dāng)外力促使振子振動(dòng)或者使振子從一種振動(dòng)頻率切換到另一種振動(dòng) 頻率時(shí)，短期內(nèi)振子會(huì)出現(xiàn)復(fù)雜的振動(dòng)現(xiàn)象。例如，當(dāng)超聲波發(fā)射換能器在電信號(hào) /(? = 的激勵(lì)下，發(fā)射換能器會(huì)按照外)=我1 -，)cos〇i +灼的特性振動(dòng)，可 見(jiàn)輸出超聲波的幅度呈現(xiàn)指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)，最終到達(dá)振幅2，頻率與激勵(lì)電信號(hào)的頻率@相 同；若發(fā)射換能器振子以幅度2、頻率初始相角?Η乍等幅振動(dòng)時(shí)，激勵(lì)電信號(hào)的頻率改 為，，即激勵(lì)電信號(hào)為/W= ，發(fā)射器振子會(huì)出現(xiàn)兩種振動(dòng)模式：其一，在激勵(lì) 電信號(hào)/(0=&)〇<&)的作用下，以振動(dòng)特征為y(|) = f(l-ef)cos(〇^ + #)作受迫振 動(dòng)，在此振動(dòng)模式下，發(fā)射器振子以振動(dòng)頻率Φ1、振動(dòng)幅度以指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)，最 終到達(dá)振幅1 ;其二，由于發(fā)射器振子受到機(jī)械彈性力的阻尼作用，發(fā)射振子作有阻尼的 自由振動(dòng)，其振動(dòng)特征為

【權(quán)利要求】
1. 一種頻域調(diào)制式超聲波測(cè)距系統(tǒng)頻率拐點(diǎn)判別方法，該方法在頻域調(diào)制 式超聲波測(cè)距系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)，頻域調(diào)制式超聲波測(cè)距系統(tǒng)包括輸出頻率能交替變 化的正弦波發(fā)生器、超聲波發(fā)射器、超聲波接收器、信號(hào)調(diào)理電路和控制器；當(dāng) 正弦波發(fā)生器的輸出頻率改變時(shí)，控制器采集由信號(hào)調(diào)理電路處理過(guò)的超聲波 接收器輸出信號(hào)的周期，采集的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為乂共采集i組；其中，J為自然數(shù)， J 是正弦波發(fā)生器輸出信號(hào)的頻率，單位是赫茲，I是頻域調(diào)制式超聲波測(cè)距 340 J ! 系統(tǒng)與障礙物之間的距離，單位是米，i為自然數(shù)，：> 2 ;其特征在于，該方法包括以下步 驟： (1) 控制器讀取第1組測(cè)量數(shù)據(jù)A圓........況_-2】、'【哪-1]， 依次計(jì)算：Α?/剛】=況_】-，Δ3'剛y = ΑΓ哪】-y_】，ΔΑ?！綺 = ，......， ^rmu~4\ = ^r[〇n/~2] - ^e〇][/-3] ?^^[〇3L?-3] = ~ ； (2) 對(duì)于步驟1得到的數(shù)據(jù)組力馬酬、、ΔΑ^_ι · · · · 仙T[，-3],自 第1個(gè)數(shù)據(jù)始，依次取連續(xù)的《個(gè)數(shù)據(jù)，判別這《個(gè)數(shù)據(jù)的絕對(duì)值是否全部大于〇， 若是，記下此時(shí)的J'值，記錄為爲(wèi)；其中，?為自然數(shù)，?t為自然數(shù)，53^10 ); (3) 重復(fù)上述步驟1、2,即控制器讀取第2組測(cè)量數(shù)據(jù)％lim、F[im、Α/·--ρ]、巧響丨 ........^jl】【j'-2】、'[Ι---Ι],依次計(jì)算：= &T[ipj _ ，AJVpjp] = it/pp] _ iV^p], ?-ν[?}[2) = -V[1][4) - iV[ij[3]，......，Δ'ν【ι][Η】=Mw-q _ Mw-B]，ΛΛΓρ][/-3] = AT[i]y-i] - Μι---21， 對(duì)于ΔΑ/ρρ]、、ΔΑ/"_...... AiV"隨，、ΔΛρ】丨、;'_3】，自第1個(gè)數(shù)據(jù)ΔΑ^ρ]始，依次取連 續(xù)的《個(gè)數(shù)據(jù)依次取連續(xù)的《個(gè)數(shù)據(jù)，判別這《個(gè)數(shù)據(jù)的絕對(duì)值是否全部大于〇,若是，記下 此時(shí)的J值，記錄為盡；同樣地，控制器讀取第3、4、5......組測(cè)量數(shù)據(jù)，依次得到 公3、公3、?...... ^i-l ； (4) 對(duì)在、4、^、冬、4...... 按數(shù)值大小進(jìn)行排序分組，統(tǒng)計(jì)相同數(shù)據(jù)出現(xiàn) 的概率，出現(xiàn)概率最大的那一組為有效數(shù)據(jù)組，與之對(duì)應(yīng)的測(cè)量數(shù)據(jù)、 ^[OJP]........ 為有效測(cè)量數(shù)據(jù)；所對(duì)應(yīng)的j值即是有效測(cè)量數(shù)據(jù)F[0酬、Fnra、 ^[0][2] > ^[0]β]........ 丨頻率拐點(diǎn)所處的位置。
【文檔編號(hào)】G01S7/523GK104101870SQ201410226408
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】朱金剛, 蔡領(lǐng), 周聰敏, 陳佳旭 申請(qǐng)人:浙江工商大學(xué)