CN107592094B - 一种超声波滤波器 - Google Patents

Abstract

一种超声波滤波器，包括超声波传感器、滤波器及控制器，进行滤波处理的具体步骤为首先对采集的数据进行分析得有效值与无效值，而后对无效值进行限幅滤波处理，对限幅滤波后得到数据，采用中位值滤波；最后在进行中位值滤波处理后的数据中，加入约束条件，以对采集的数值有效性进行判断，若数值为当前有效值，则将分析结果烧写进滤波器中，有效降低硬件成本，且提高超声波数据采集的准确性，将此超声波滤波器应用在小车运行中，控制效果显著。

Description

一种超声波滤波器

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种超声波滤波器。

背景技术

在一个运动控制系统中，对外界数据采集的好坏，直接决定运动控制效果，因此，对采集得到的数据进行处理显得特别重要。而超声波的品质有差异，以及在采样过程中外界环境的干扰，都将使得采集的数据存在一定的误码率；目前大部分所采用方法是对采集得到的数值进行取平均，这在一定的条件下合理，但不是最优的一种方法。根据目前使用的SR04系列传感器，由于在采集过程中，出现的误码值在取平均值的情况下，将直接影响整个结果；因此，必须对超声波滤波方法进行优化。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种超声波滤波器，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种超声波滤波器，包括超声波传感器、滤波器及控制器，进行滤波处理的具体步骤如下：

1)通过超声波传感器进行数据采集，并给定测量距离b_min～b_max、采集间隔时间，总共采集100次数据，分别存入数值集{a_i,a_i+1,a_i+2,......,a_i+99}中；

2)对采集的数值集{a_i,a_i+1,a_i+2,......,a_i+99}进行分析，当数值集{a_i,a_i+1,a_i+2,......,a_i+99}中大于

的数值超过90％，则当前数值有效，且为最大值b_max；

3)当数值集{a_i,a_i+1,a_i+2,......,a_i+99}中大于

的数值低于90％，则数值集{a_i,a_i+1,a_i+2,......,a_i+99}采集过程中的数据大于

的数值为无效值，即进行限幅滤波处理；

4)对限幅滤波后得到数据，采用中位值滤波的方法，以得中间值c_j/2，即为当前采集数值；

5)在进行中位值滤波处理后的数据中，加入约束条件，以对采集的数值有效性进行判断，若数值为当前有效值，则将分析结果烧写进滤波器中，进而提高超声波数据采集的准确性。

在本发明中，步骤5)中，加入约束条件是：从中位值滤波处理后的数据中得到当前时间Δt的采集数值

如当前得到的数值为中间值，通过分析上一个时刻Δ(t-1)采集的采集值

与速度v_Δ(t-1)，判断

如果∈，则采集的值

为当前有效值，如果

则执行Δ(t-1)时刻的指令。

有益效果：本发明通过对采集的数据进行分析得有效值与无效值，而后对无效值进行限幅滤波处理，有效降低硬件成本，且提高超声波数据采集的准确性，将此超声波滤波器应用在小车运行中，控制效果显著。

附图说明

图1为本发明的较佳实施例中的超声波传感器采集100次数据图。

图2为本发明的较佳实施例中的冒泡排序后的数据图。

图3为本发明的较佳实施例中的中位值滤波后的数据图。

图4为本发明的较佳实施例中的滤波器的工作流程图。

图5为本发明的较佳实施例中加入滤波器控制小车运行框图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白清晰，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

一种超声波滤波器，包括超声波传感器、滤波器及控制器，其中，控制器包含控制运动控制系统中的电机，超声波传感器采集距离值是b_min～b_max，根据当前采用的超声波，采集距离值为2cm～400cm，在采集过程中，有其他干扰值，因此需要进入滤波器进行处理，具体步骤如下：

1)通过超声波传感器进行数据采集，给定测量距离为b_min～b_max；0.1ms采集1次数据，总共采集100次数据，分别存入数值集{a_i,a_i+1,a_i+2,......,a_i+99}中，如图1所示；

2)假设超声波传感器采集距离范围为b_min～b_max，本次采用的超声波是Sr04型超声波，测距范围在2cm～400cm，先对采集的数值集{a_i,a_i+1,a_i+2,......,a_i+99}进行分析，当数值集{a_i,a_i+1,a_i+2,......,a_i+99}中大于

的数值超过90％，则当前数值有效，且为最大值b_max，即400cm，如图2所示冒泡排序；

3)当数值集{a_i,a_i+1,a_i+2,......,a_i+99}中大于

的数值低于90％，则数值集{a_i,a_i+1,a_i+2,......,a_i+99}采集过程中的数据大于

的数值为无效值，即进行限幅滤波处理；如图3所示；

4)对限幅滤波后得到数据，采用中位值滤波的方法，以得中间值c_j/2，即为当前采集数值，如图3所示，所得的中间值为1.3937m，即有效值(三角形表示)，滤波达到效果；

5)在采用中位值滤波后的数据中，加入约束条件，即从中位值滤波得到的当前时间Δt的采集数值

如当前得到的数值为1.3937m，通过分析上一个时刻Δ(t-1)采集的采集值

与速度v_Δ(t-1)，判断

如果∈，则认为采集的值

为当前有效值，如果

则执行Δ(t-1)时刻的指令，通过运动约束，对采集的数值有效性进行判断，滤波流程图如图4所示，在将分析结果烧写进滤波器中；

6)将超声波传感器与控制器之间接入滤波器，获取当前时间Δt超声波传感器有效的采集值

应用在小车运行中，从而控制小车进行行走、避障和跟随等功能运动，如图5所示。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种超声波滤波器，包括超声波传感器、滤波器及控制器，其特征在于，进行滤波处理的具体步骤如下：

1)通过超声波传感器进行数据采集，并给定测量距离b_min～b_max、采集间隔时间，总共采集100次数据，分别存入数值集{a_i,a_i+1,a_i+2,......,a_i+99}中；

2)对采集的数值集{a_i,a_i+1,a_i+2,......,a_i+99}进行分析，当数值集{a_i,a_i+1,a_i+2,......,a_i+99}中大于

的数值超过90％，则当前数值有效，且为最大值b_max；

3)当数值集{a_i,a_i+1,a_i+2,......,a_i+99}中大于

的数值低于90％，则数值集{a_i,a_i+1,a_i+2,......,a_i+99}采集过程中的数据大于

的数值为无效值，即进行限幅滤波处理；

4)对限幅滤波后得到数据，采用中位值滤波的方法，以得中间值c_j/2，即为当前采集数值；

5)在进行中位值滤波处理后的数据中，加入约束条件，以对采集的数值有效性进行判断，若数值为当前有效值，则将分析结果烧写进滤波器中。

2.根据权利要求1所述的一种超声波滤波器，其特征在于，步骤5)中，加入约束条件是：从中位值滤波处理后的数据中得到当前时间Δt的采集数值

如当前得到的数值为中间值，通过分析上一个时刻Δ(t-1)采集的采集值

与速度v_Δ(t-1)，判断

如果∈，则采集的值

为当前有效值，如果

则执行Δ(t-1)时刻的指令。

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