CN106443646A - 一种超声波测距系统、回波处理方法及装置 - Google Patents

一种超声波测距系统、回波处理方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超声波测距系统回波处理方法及装置，方法包括：接收从物体方向返回的多个回波，将对应各回波的时间测量值添加到回波模型中，回波模型中记录历史各次测量中回波的测量数据；根据回波模型中的时间测量值分布，在本次测量的各回波中选取时间测量值与历史测量值最相符的回波，将其时间测量值作为本次测量的时间测量值。本发明超声波测距系统回波处理方法及装置，通过对接收回波的动态滤波处理，根据历史测量数据的统计分布选取与历史测量值最相符的最佳回波作为本次测量的测量结果。可以降低干扰数据的影响，提高测量准确度。本发明还公开一种包括上述回波处理装置的超声波测距系统。

Description

一种超声波测距系统、回波处理方法及装置
技术领域
本发明涉及超声波测距技术领域，特别是涉及一种超声波测距系统回波处理方法及装置。本发明还涉及一种超声波测距系统。
背景技术
由于超声波指向性强，能量消耗慢，在介质中传播距离较远，因而超声波被广泛应用于距离测量，超声波测距系统因此产生。超声波测距系统的测距原理为：超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻开始计时，超声波在介质中传播，遇到障碍物时反射回来，在接收器接收到反射回波时停止计时，根据记录的这一时间和超声波在介质中的传播速度，则可计算出发射位置距离障碍物的距离。
在测量距离时，超声波测距系统朝向物体以扇形范围发射超声波，对应物体方向会返回多个回波，根据各回波的测量时间，求取时间平均值作为对物体测量的时间，来计算物体的距离。然而在实际测量中由于环境中存在干扰因素的影响，返回的多个回波中存在与正常值偏离较大的回波测量值，在这种情况下求取平均值，对测量结果会造成较大误差。
发明内容
本发明的目的是提供一种超声波测距系统回波处理方法及装置，可提高测量准确度。本发明还提供一种超声波测距系统。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种超声波测距系统回波处理方法，包括：
接收从物体方向返回的多个回波，将对应各回波的时间测量值添加到回波模型中，所述回波模型中记录历史各次测量中回波的测量数据；
根据所述回波模型中的时间测量值分布，在本次测量的各回波中选取时间测量值与历史测量值最相符的回波，将其时间测量值作为本次测量的时间测量值。
可选地，还包括：
将历史各次测量确定的时间测量值与本次测量确定的时间测量值按值大小进行排序，选取排列在中间预设区段内的值求取平均值，再与已知的声速计算出距离值作为输出的距离测量值。
可选地，还包括：将本次测量的时间测量值和所述输出的距离测量值进行显示。
可选地，还包括记录接收到的多个回波的个数以及各回波的强度。
一种超声波测距系统回波处理装置，包括：
测量模块，用于接收从物体方向返回的多个回波，将对应各回波的时间测量值添加到回波模型中，所述回波模型中记录历史各次测量中回波的测量数据；
第一处理模块，用于根据所述回波模型中的时间测量值分布，在本次测量的各回波中选取时间测量值与历史测量值最相符的回波，将其时间测量值作为本次测量的时间测量值。
可选地，还包括：
第二处理模块，用于将历史各次测量确定的时间测量值与本次测量确定的时间测量值按值大小进行排序，选取排列在中间预设区段内的值求取平均值，再与已知的声速计算出距离值作为输出的距离测量值。
可选地，还包括：
显示模块，用于将本次测量的时间测量值和所述输出的距离测量值进行显示。
可选地，所述测量模块还用于记录接收到的多个回波的个数以及各回波的强度。
可选地，还包括声波换能器，用于接收返回的超声波。
一种超声波测距系统，包括以上所述的超声波测距系统回波处理装置。
由上述技术方案可知，本发明所提供的超声波测距系统回波处理方法及装置，以及超声波测距系统，在接收到从物体方向返回的多个回波后，将各回波的时间测量值添加到回波模型中，所述回波模型中记录各次测量中回波的测量数据；根据回波模型中的时间测量值分布，在本次测量的各回波中选取时间测量值与历史测量值最相符的回波，作为本次测量的时间测量值。
本发明超声波测距系统回波处理方法及装置以及超声波测距系统，通过动态滤波处理，根据历史测量数据的统计分布选取测量值与历史测量值最相符的回波，将其时间测量值作为本次测量的时间测量值，可以降低干扰因素对测量的影响，提高测量准确度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种超声波测距系统回波处理方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种超声波测距系统回波处理装置的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种超声波测距系统回波处理方法，包括：
接收从物体方向返回的多个回波，将对应各回波的时间测量值添加到回波模型中，所述回波模型中记录历史各次测量中回波的测量数据；
根据所述回波模型中的时间测量值分布，在本次测量的各回波中选取时间测量值与历史测量值最相符的回波，将其时间测量值作为本次测量的时间测量值。
因此，本实施例超声波测距系统回波处理方法，在接收到从物体方向返回的多个回波后，将各回波的时间测量值添加到回波模型中，所述回波模型中记录各次测量中回波的测量数据；根据回波模型中的时间测量值分布，在本次测量的各回波中选取时间测量值与历史测量值最相符的回波，作为本次测量的时间测量值。
本实施例超声波测距系统回波处理方法，根据历史各次测量数据的统计分布，在本次测量中选取与历史测量值最相符的回波时间测量值作为本次测量的时间测量值，可以降低干扰数据的影响，提高测量准确度。
下面对本实施例超声波测距系统回波处理方法进行详细说明。
请参考图1，本实施例超声波测距系统回波处理方法包括步骤：
S10：接收从物体方向返回的多个回波，将对应各回波的时间测量值添加到回波模型中，所述回波模型中记录历史各次测量中回波的测量数据。
超声波测距系统对物体测量距离中，对物体进行多次测量。在毎次测量中，朝向物体以扇形范围发射超声波，超声波遇到物体反射回来，会返回多个回波，系统接收各回波，并相应记录回波个数以及各回波的强度和时间测量值，并将各回波的测量数据包括强度和时间测量值添加到回波模型中。
所述回波模型由历史各次测量的回波测量数据构成，其中记录了各次测量中回波的强度和时间测量值。
具体的，本实施例中超声波测距系统包括控制芯片、驱动器和声波换能器，通过控制芯片控制驱动器，由驱动器驱动声波换能器发射超声波。
S11：根据所述回波模型中的时间测量值分布，在本次测量的各回波中选取时间测量值与历史测量值最相符的回波，将其时间测量值作为本次测量的时间测量值。
根据回波模型中历史各次测量数据的时间测量值分布，在本次测量的各回波中选取时间测量值与历史测量中的时间测量值最相符的回波，即该回波的时间测量值与最多的历史测量值相符，从而确定为本次测量的最佳回波，将其时间测量值作为本次测量的时间测量值。
因此，本实施例超声波测距系统回波处理方法，在每次测量中，通过对接收回波的动态滤波处理，根据历史测量数据的统计分布，选取时间测量值与历史测量值最相符的最佳回波，作为本次测量的测量结果。可以降低干扰因素的影响，降低测量误差，提高测量准确度。
进一步的，本实施例超声波测距系统回波处理方法，还包括：将历史各次测量确定的时间测量值与本次测量确定的时间测量值按值大小进行排序，选取排列在中间预设区段内的值求取平均值，再与已知的声速计算出距离值作为输出的距离测量值。
本次测量确定的时间测量值指本次测量中根据选取出的最佳回波确定的时间测量值，历史各次测量确定的时间测量值指各次测量中相应选取出的最佳回波确定的时间测量值。
将本次测量的时间测量值与本次测量之前的各次测量确定的时间测量值，按值大小进行排序，取排列在中间预设区段内的值求取平均值，例如可以取排列在中间30％-70％区段内的时间测量值。将这一区段内的值求取平均值，将获得的平均值作为当前对物体距离测量的时间测量值。再根据这一平均值与已知的声速计算距离值，作为输出的距离测量值。
在对物体距离测量过程中受环境中干扰因素的影响，可能在某几次的测量中测得的时间测量值偏离正常值较大，因此通过将各次测量的时间测量值进行排序，选取排列在中间区段内的值求取平均值，将受干扰大的测量值排除，降低测量误差，可提高测量准确度。
本实施例方法中，还可将本次测量的时间测量值和所述输出的距离测量值进行显示，在每次测量后对输出的距离测量值进行更新显示。
因此，本实施例超声波测距系统回波处理方法，在每次测量中，通过对接收回波的动态滤波处理，根据历史测量数据的统计分布选取与历史测量值最相符的最佳回波，作为本次测量的测量结果；并且通过将各次测量值中值平均，可以降低受干扰的影响，降低测量误差，提高测量准确度。本实施例方法提高了超声波测距系统的抗干扰性，拓宽了应用环境。
相应的，本发明实施例还提供一种超声波测距系统回波处理装置，请参考图2，所述装置包括：
测量模块20，用于接收从物体方向返回的多个回波，将对应各回波的时间测量值添加到回波模型中，所述回波模型中记录历史各次测量中回波的测量数据；
第一处理模块21，用于根据所述回波模型中的时间测量值分布，在本次测量的各回波中选取时间测量值与历史测量值最相符的回波，将其时间测量值作为本次测量的时间测量值。
本实施例超声波测距系统回波处理装置，对于接收的各回波，将各回波的时间测量值添加到回波模型中；根据回波模型中的时间测量值分布，在本次测量的各回波中选取时间测量值与历史测量值最相符的回波，作为本次测量的时间测量值。本实施例超声波测距系统回波处理装置，根据历史各次测量数据的统计分布，在本次测量中选取与历史测量值最相符的回波时间测量值作为本次测量的时间测量值，可以降低干扰因素对测量的影响，提高测量准确度。
本实施例中，所述测量模块20还用于记录接收到的多个回波的个数以及各回波的强度。回波模型中记录了各次测量中回波的测量数据，测量模块将各次测量回波的测量数据包括时间测量值和回波强度等记录到回波模型中。
进一步的，本实施例超声波测距系统回波处理装置还包括：
第二处理模块22，用于将历史各次测量确定的时间测量值与本次测量确定的时间测量值按值大小进行排序，选取排列在中间预设区段内的值求取平均值，再与已知的声速计算出距离值作为输出的距离测量值。
将本次测量的时间测量值与本次测量之前的各次测量确定的时间测量值，按值大小进行排序，取排列在中间预设区段内的值求取平均值，例如可以取排列在中间30％-70％区段内的时间测量值。将这一区段内的值求取平均值，将获得的平均值作为当前对物体距离测量的时间测量值，再根据平均值与已知的声速计算距离值，作为输出的距离测量值。
本实施例中还包括显示模块，用于将本次测量的时间测量值和所述输出的距离测量值进行显示，在每次测量后对输出的距离测量值进行更新显示。
本实施例中，所述超声波测距系统回波处理装置还包括声波换能器，通过声波换能器接收返回的超声波。
本发明实施例还提供一种超声波测距系统，包括以上所述的超声波测距系统回波处理装置。
本实施例超声波测距系统，在对物体距离测量中，在每次测量中，通过对接收回波的动态滤波处理，根据历史测量数据的统计分布选取时间测量值与历史测量值最相符的最佳回波，作为本次测量的测量结果。并且通过将各次测量值中值平均，可以降低受干扰的影响，降低测量误差，提高测量准确度。本实施例超声波测距系统提高了抗干扰性，拓宽了应用环境。
以上对本发明所提供的一种超声波测距系统、回波处理方法及装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种超声波测距系统回波处理方法，其特征在于，包括：
接收从物体方向返回的多个回波，将对应各回波的时间测量值添加到回波模型中，所述回波模型中记录历史各次测量中回波的测量数据；
根据所述回波模型中的时间测量值分布，在本次测量的各回波中选取时间测量值与历史测量值最相符的回波，将其时间测量值作为本次测量的时间测量值。
2.根据权利要求1所述的超声波测距系统回波处理方法，其特征在于，还包括：
将历史各次测量确定的时间测量值与本次测量确定的时间测量值按值大小进行排序，选取排列在中间预设区段内的值求取平均值，再与已知的声速计算出距离值作为输出的距离测量值。
3.根据权利要求2所述的超声波测距系统回波处理方法，其特征在于，还包括：将本次测量的时间测量值和所述输出的距离测量值进行显示。
4.根据权利要求1-3任一项所述的超声波测距系统回波处理方法，其特征在于，还包括记录接收到的多个回波的个数以及各回波的强度。
5.一种超声波测距系统回波处理装置，其特征在于，包括：
测量模块，用于接收从物体方向返回的多个回波，将对应各回波的时间测量值添加到回波模型中，所述回波模型中记录历史各次测量中回波的测量数据；
第一处理模块，用于根据所述回波模型中的时间测量值分布，在本次测量的各回波中选取时间测量值与历史测量值最相符的回波，将其时间测量值作为本次测量的时间测量值。
6.根据权利要求5所述的超声波测距系统回波处理装置，其特征在于，还包括：
第二处理模块，用于将历史各次测量确定的时间测量值与本次测量确定的时间测量值按值大小进行排序，选取排列在中间预设区段内的值求取平均值，再与已知的声速计算出距离值作为输出的距离测量值。
7.根据权利要求5所述的超声波测距系统回波处理装置，其特征在于，还包括：
显示模块，用于将本次测量的时间测量值和所述输出的距离测量值进行显示。
8.根据权利要求5-7任一项所述的超声波测距系统回波处理装置，其特征在于，所述测量模块还用于记录接收到的多个回波的个数以及各回波的强度。
9.根据权利要求5所述的超声波测距系统回波处理装置，其特征在于，还包括声波换能器，用于接收返回的超声波。
10.一种超声波测距系统，其特征在于，包括权利要求5-9任一项所述的超声波测距系统回波处理装置。
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