CN108303697A - 一种障碍物的超声波检测方法、装置及系统 - Google Patents

一种障碍物的超声波检测方法、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种障碍物的超声波检测方法、装置及系统,其中,障碍物的超声波检测方法包括:驱动超声波传感器发送超声波信号;获取由超声波传感器接收的回波信号;在回波信号的幅值大于预先通过环境自学习训练得到的幅值阈值时,确定检测到障碍物,其中,预先通过环境自学习训练得到的幅值阈值为:预先根据量程范围内无障碍物时测量得到的阈值下限、及测量得到的量程范围内距离超声波传感器最远的障碍物对应的阈值上限,得到的大于阈值下限、且小于阈值上限的幅值阈值。通过本方案可以提高超声波检测的抗干扰能力、减小检测误差。

Description

一种障碍物的超声波检测方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及障碍物检测技术领域,特别是涉及一种障碍物的超声波检测方法、装置及系统。
背景技术
障碍物检测技术是机器通过发送例如红外线、超声波等信号,或者通过图像摄取的方法,检测一定区域内是否存在障碍物。超声波障碍物检测是障碍物检测技术中最为常用的一种技术,该技术通过超声波传感器发射一束声波,声波在碰到障碍物时会产生回波,该回波被超声波传感器接收。根据回波信号的幅值判断空间中是否有障碍物,并根据声波在空气中的传输速度,以及发射、接收之间的时间差,确定障碍物距超声波传感器的距离。
在现有的超声波障碍物检测中,往往采用固定的幅值作为回波信号的幅值阈值,判断检测到的是障碍物还是干扰信号,但是,由于现场环境的复杂性以及干扰信号的多样性,如果设置的幅值阈值过小可能会导致将干扰信号认定为障碍物;如果设置的幅值阈值过大可能会导致将障碍物认定为干扰信号。综上所述,现有的超声波障碍物检测技术的抗干扰能力较差、存在检测误差。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种障碍物的超声波检测方法、装置及系统,以提高障碍物检测的抗干扰能力、减小检测误差。具体技术方案如下:
第一方面,本发明实施例提供了一种障碍物的超声波检测方法,所述方法包括:
驱动超声波传感器发送超声波信号;
获取由所述超声波传感器接收的回波信号;
在所述回波信号的幅值大于预先通过环境自学习训练得到的幅值阈值时,确定检测到障碍物,其中,所述预先通过环境自学习训练得到的幅值阈值为:预先根据量程范围内无障碍物时测量得到的阈值下限、及测量得到的所述量程范围内距离所述超声波传感器最远的障碍物对应的阈值上限,得到的大于所述阈值下限、且小于所述阈值上限的幅值阈值。
可选的,所述驱动超声波传感器发送超声波信号,包括:
获取预设量程,并根据所述预设量程生成驱动信号;
发送所述驱动信号至超声波传感器,以驱动所述超声波传感器通过调整发射功率发射满足所述预设量程的超声波信号。
可选的,所述驱动超声波传感器发送超声波信号之前,所述方法还包括:
设置多个量程,其中,每个量程对应有多个预设噪声阈值;
针对所述多个量程中的每一量程,
在量程范围内没有障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第一回波信号;
根据每个预设噪声阈值、及所述第一回波信号,从大于所述第一回波信号的幅值的所有预设噪声阈值中选择最小的预设噪声阈值、作为阈值下限;
在量程范围内存在距离所述超声波传感器最远的障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号;
根据每个预设噪声阈值、及所述第二回波信号,从小于所述第二回波信号的幅值的所有预设噪声阈值中选择最大的预设噪声阈值、作为阈值上限;
选择大于所述阈值下限且小于所述阈值上限的预设噪声阈值、作为量程对应的幅值阈值。
可选的,所述在量程范围内没有障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第一回波信号,包括:
在量程范围内没有障碍物时,按多个预设噪声阈值从小到大的顺序,依次发射对应的驱动信号,并接收对应的第一回波信号;
所述根据每个预设噪声阈值、及所述第一回波信号,从大于所述第一回波信号的幅值的所有预设噪声阈值中选择最小的预设噪声阈值、作为阈值下限,包括:
判断预设噪声阈值是否小于所述第一回波信号的幅值;
若预设噪声阈值小于所述第一回波信号的幅值,则执行按预设噪声阈值从小到大的顺序,发射下一个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第一回波信号的步骤;
若预设噪声阈值大于或等于所述第一回波信号的幅值,则将第一个大于所述第一回波信号的幅值的预设噪声阈值确定为阈值下限。
可选的,所述在量程范围内存在距离所述超声波传感器最远的障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号,包括:
在量程范围内存在距离所述超声波传感器最远的障碍物时,按多个预设噪声阈值从大到小的顺序,依次发射对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号;
所述根据每个预设噪声阈值、及所述第二回波信号,从小于所述第二回波信号的幅值的所有预设噪声阈值中选择最大的预设噪声阈值、作为阈值上限,包括:
判断预设噪声阈值是否大于所述第二回波信号的幅值;
若预设噪声阈值大于所述第二回波信号的幅值,则执行按预设噪声阈值从大到小的顺序,发射下一个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号的步骤;
若预设噪声阈值小于或等于所述第二回波信号的幅值,则将第一个小于所述第二回波信号的幅值的预设噪声阈值确定为阈值上限。
可选的,所述获取预设量程,包括:获取用户输入的预设量程。
可选的,所述在量程范围内存在距离所述超声波传感器最远的障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号,包括:
接收用户输入的预设启动指令;在量程范围内存在距离所述超声波传感器最远的障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号;
所述驱动超声波传感器发送超声波信号,包括:
接收所述用户输入的检测启动指令,驱动超声波传感器发送超声波信号。
第二方面,本发明实施例还提供了一种障碍物的超声波检测装置,所述装置包括:
驱动模块,用于驱动超声波传感器发送超声波信号;
获取模块,用于获取由所述超声波传感器接收的回波信号;
确定模块,用于在所述回波信号的幅值大于预先通过环境自学习训练得到的幅值阈值时,确定检测到障碍物,其中,所述预先通过环境自学习训练得到的幅值阈值为:预先根据量程范围内无障碍物时测量得到的阈值下限、及测量得到的所述量程范围内距离所述超声波传感器最远的障碍物对应的阈值上限,得到的大于所述阈值下限、且小于所述阈值上限的幅值阈值。
可选的,所述驱动模块,包括:
驱动信号生成子模块,用于获取预设量程,并根据所述预设量程生成驱动信号;
发送子模块,用于发送所述驱动信号至超声波传感器,以驱动所述超声波传感器通过调整发射功率发射满足所述预设量程的超声波信号。
可选的,所述装置还包括:
设置模块,用于设置多个量程,其中,每个量程对应有多个预设噪声阈值;
第一发射模块,用于针对所述多个量程中的每一量程,在量程范围内没有障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第一回波信号;
第一确定模块,用于根据每个预设噪声阈值、及所述第一回波信号,从大于所述第一回波信号的幅值的所有预设噪声阈值中选择最小的预设噪声阈值、作为阈值下限;
第二发射模块,用于在量程范围内存在距离所述超声波传感器最远的障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号;
第二确定模块,用于根据每个预设噪声阈值、及所述第二回波信号,从小于所述第二回波信号的幅值的所有预设噪声阈值中选择最大的预设噪声阈值、作为阈值上限;
选择模块,用于选择大于所述阈值下限且小于所述阈值上限的预设噪声阈值、作为量程对应的幅值阈值。
可选的,所述第一发射模块,具体用于:
在量程范围内没有障碍物时,按多个预设噪声阈值从小到大的顺序,依次发射对应的驱动信号,并接收对应的第一回波信号;
所述第一确定模块,具体用于:
判断预设噪声阈值是否小于所述第一回波信号的幅值;
若预设噪声阈值小于所述第一回波信号的幅值,则执行按预设噪声阈值从小到大的顺序,发射下一个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第一回波信号的步骤;
若预设噪声阈值大于或等于所述第一回波信号的幅值,则将第一个大于所述第一回波信号的幅值的预设噪声阈值确定为阈值下限。
可选的,所述第二发射模块,具体用于:
在量程范围内存在距离所述超声波传感器最远的障碍物时,按多个预设噪声阈值从大到小的顺序,依次发射对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号;
所述第二确定模块,具体用于:
判断预设噪声阈值是否大于所述第二回波信号的幅值;
若预设噪声阈值大于所述第二回波信号的幅值,则执行按预设噪声阈值从大到小的顺序,发射下一个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号的步骤;
若预设噪声阈值小于或等于所述第二回波信号的幅值,则将第一个小于所述第二回波信号的幅值的预设噪声阈值确定为阈值上限。
可选的,所述驱动信号生成子模块,具体用于:获取用户输入的预设量程。
可选的,所述第二发射模块,具体还用于:
接收用户输入的预设启动指令;在量程范围内存在距离所述超声波传感器最远的障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号;
所述驱动模块,具体用于:
接收所述用户输入的检测启动指令,驱动超声波传感器发送超声波信号。
第三方面,本发明实施例还提供了一种障碍物的超声波检测系统,所述系统包括:
单片微型计算机MCU,用于控制超声波接收发射电路驱动超声波传感器发送超声波信号;获取由所述超声波传感器接收的回波信号;在所述回波信号的幅值大于预先通过环境自学习训练得到的幅值阈值时,确定检测到障碍物,其中,所述预先通过环境自学习训练得到的幅值阈值为:预先根据量程范围内无障碍物时测量得到的阈值下限、及测量得到的所述量程范围内距离所述超声波传感器最远的障碍物对应的阈值上限,得到的大于所述阈值下限、且小于所述阈值上限的幅值阈值;
超声波接收发射电路,用于在接收到所述MCU发送的控制命令时,驱动超声波传感器发送超声波信号;检测所述回波信号,并将所述回波信号的幅值发送至所述MCU;
超声波传感器,用于在接收到所述超声波接收发射电路发送的驱动命令时,发射超声波信号;接收所述回波信号,并发送所述回波信号至所述超声波接收发射电路。
可选的,所述系统还包括:
量程配置开关,用于给用户提供配置预设量程的接口;
学习配置开关,用于给所述用户提供发送检测启动指令或者学习启动指令的接口;
按键,用于给所述用户提供发送预设启动指令的接口。
可选的,所述超声波接收发射电路,具体用于:
接收所述用户通过所述量程配置开关输入的预设量程,并根据所述预设量程生成驱动信号;
发送所述驱动信号至超声波传感器,以驱动所述超声波传感器通过调整发射功率发射满足所述预设量程的超声波信号。
可选的,所述MCU,具体用于:
接收所述用户通过所述学习配置开关输入的学习启动指令;
设置多个量程,其中,每个量程对应有多个预设噪声阈值;
针对所述多个量程中的每一量程,
在量程范围内没有障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第一回波信号;
根据每个预设噪声阈值、及所述第一回波信号,从大于所述第一回波信号的幅值的所有预设噪声阈值中选择最小的预设噪声阈值、作为阈值下限;
在接收到所述用户通过所述按键输入的预设启动指令时,在量程范围内存在距离所述超声波传感器最远的障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号;根据每个预设噪声阈值、及所述第二回波信号,从小于所述第二回波信号的幅值的所有预设噪声阈值中选择最大的预设噪声阈值、作为阈值上限;
选择大于所述阈值下限且小于所述阈值上限的预设噪声阈值、作为量程对应的幅值阈值。
可选的,所述MCU,具体还用于:
接收所述用户通过所述学习配置开关输入的检测启动指令;
驱动超声波传感器发送超声波信号。
可选的,所述MCU,具体还用于:
获取所述用户输入的预设量程阈值的范围。
可选的,所述系统还包括:
指示灯,用于指示所述MCU处于学习状态,其中,在接收到所述用户通过所述按键输入的预设启动指令后,所述指示灯闪烁,表示所述MCU处于二次学习状态;在所述指示灯亮起时,表示所述MCU学习过程完成。
本发明实施例提供的一种障碍物的超声波检测方法、装置及系统,通过驱动超声波传感器发送超声波信号,然后获取该超声波传感器接收的回波信号,在回波信号的幅值大于预先通过环境自学习训练的过程得到的幅值阈值时,确定检测到障碍物,环境自学习训练的过程,是在不同环境下确定介于阈值下限和阈值上限之间的幅值阈值,由于阈值下限为无障碍物时大于回波信号幅值的预设噪声阈值的最小值、阈值上限为存在距离超声波传感器最远的障碍物时、小于回波信号幅值的预设噪声阈值的最大值,经环境自学习训练得到的幅值阈值与现有的固定的幅值阈值相比,经环境自学习训练得到的幅值阈值能够更为实际的反映环境中的噪声情况,抗干扰能力强,并且包含了所有障碍物的情况,有效提升检测的精准度、减小检测误差。
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为本发明实施例的障碍物的超声波检测方法的一种流程示意图;
图2为本发明实施例的障碍物的超声波检测方法的另一种流程示意图;
图3位本发明实施例的测量环境示意图;
图4为本发明实施例的应用实例的检测曲线;
图5为本发明实施例的障碍物的超声波检测装置的一种结构示意图;
图6为本发明实施例的障碍物的超声波检测装置的另一种结构示意图;
图7为本发明实施例的障碍物的超声波检测系统的第一种结构示意图;
图8为本发明实施例的障碍物的超声波检测系统的第二种结构示意图;
图9为本发明实施例的障碍物的超声波检测系统的第三种结构示意图;
图10为本发明实施例的障碍物的超声波检测系统的第四种结构示意图。
具体实施方式
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,都属于本发明保护的范围。
为了提高障碍物检测的抗干扰能力、减小检测误差,本发明实施例提供了一种障碍物的超声波检测方法、装置及系统。
下面首先对本发明实施例所提供的一种障碍物的超声波检测方法进行介绍。
需要说明的是,本发明实施例所提供的一种障碍物的超声波检测方法的执行主体可以为一种处理器,例如微处理器、CPU(Central Processing Unit,中央处理器)等,可以通过软件实现本发明实施例所提供的障碍物的超声波检测方法。需要强调的是,本发明实施例的障碍物的超声波检测方法的执行主体不仅限于上述处理器,还可以是具有数据处理能力的控制器、工控机、服务器等,实现本发明实施例所提供的障碍物的超声波检测方法不仅限于软件,还可以是硬件电路或者逻辑电路。本发明实施例的应用场景可以为车库出入口的汽车防砸系统,也可以为小区、商场等门禁系统,当然,其它利用障碍物检测的系统都可以应用本发明实施例,这里不作限定。
如图1所示,本发明实施例所提供的一种障碍物的超声波检测方法,可以包括如下步骤:
S101,驱动超声波传感器发送超声波信号。
需要说明的是,超声波传感器用于发射超声波信号,并接收回波信号,超声波检测的原理是超声波传感器发射超声波信号,接收到该超声波信号对应的回波信号时,发送与接收之间的时间差除以超声波的传播速率即为障碍物距超声波传感器的距离,回波信号的幅值信息即为障碍物的幅值信息。当然,回波信号中可能包含噪声信号,干扰障碍物的检测。
需要强调的是,超声波传感器发送的超声波信号与该超声波信号的回波信号一一对应,并且在出现触发指令时才驱动超声波传感器发送相应的超声波信号。
可选的,所述驱动超声波传感器发送超声波信号的步骤,可以包括:
首先,获取预设量程,并根据预设量程生成驱动信号。
需要说明的是,本实施例中,驱动信号可以根据预设量程确定,现有技术中,量程一般为固定的,而本实施例中,可以根据需求对预设量程进行配置,其中,预设量程可以是用户输入的,也可以是根据不同的应用场景预先设定的。生成的驱动信号与预设量程相对应,对应的方式可以为对驱动信号进行标记,标记中包含预设量程信息,也可以为利用相同符号标记驱动信号及预设量程。当然,对应方式不仅限于此。
具体的,所述获取预设量程的步骤,可以包括:获取用户输入的预设量程。
需要说明的是,用户可以根据实际需求设置预设量程,具有较好的用户交互体验,针对多量程的场景具有较好的效果。例如,对于既可以通过一辆车、又可以通过多辆车的汽车检测系统,在通过车辆较少的情况下,用户可以将预设量程配置为较小的数值,在通过车辆较多的情况下,用户可以将预设量程配置为较大的数值。其中,预设量程可以理解为期望超声波信号可以到达的最远距离。
其次,发送驱动信号至超声波传感器,以驱动超声波传感器通过调整发射功率发射满足预设量程的超声波信号。
需要说明的是,超声波传感器在发射超声波信号时,可以是接收到驱动信号触发超声波信号的发射,也可以是接收到例如用户通过触发开关触发超声波信号的发射,这都是合理的。本实施例中,将预设量程对应的驱动信号发送至超声波传感器,以驱动超声波传感器发射超声波信号,使得超声波信号满足预设量程,且实现自动发射超声波信号的效果。其中,超声波传感器通过调整发射功率,以实现超声波信号满足预设量程的要求。
需要强调的是,超声波传感器接收到的驱动信号除了可以是预设量程对应的驱动信号以外,还可以是大于预设量程对应的驱动信号,例如,预设量程为5m,驱动信号可以设置为10m对应的驱动信号,则超声波传感器发射10m量程对应强度的超声波信号。在后续步骤中接收回波信号时,可以通过屏蔽5m以外的回波信号,来确定回波信号中在预设量程内的幅值。这种方式也是合理的。
可选的,所述驱动超声波传感器发送超声波信号的步骤,还可以包括:
接收用户输入的检测启动指令,驱动超声波传感器发送超声波信号。
需要说明的是,为了提高用户交互体验,障碍物检测可以由用户启动,用户启动的方式,是输入检测启动指令,该检测指令可以是通过开关输入的,也可以是通过启动界面输入的,还可以是语音、手势等指令输入,这都是合理的。当然障碍物检测的启动方式不仅限于用户启动,也可以是机器通过设置周期,周期启动,或者是上级计算机发送的启动指令。
S102,获取由超声波传感器接收的回波信号。
需要说明的是,超声波传感器在发射超声波信号后,该超声波信号在碰到障碍物时,会产生一个回波信号,反射回超声波传感器,可以通过超声波传感器发射和接收之间的时间差以及超声波的传播速度,确定障碍物的距离,回波信号的幅值表征了障碍物。需要强调的是,一般情况下,回波信号的幅值越大,则说明障碍物离超声波传感器越近。当然,回波信号中还可能包含有噪声干扰幅值,因此,需要通过设置合适的幅值阈值,将噪声幅值过滤在该幅值阈值以下,故可以判断大于该幅值阈值的幅值为障碍物的幅值。
S103,在回波信号的幅值大于预先通过环境自学习训练得到的幅值阈值时,确定检测到障碍物。
其中,预先通过环境自学习训练得到的幅值阈值为:预先根据量程范围内无障碍物时测量得到的阈值下限、及测量得到的量程范围内距离超声波传感器最远的障碍物对应的阈值上限,得到的大于上述阈值下限、且小于上述阈值上限的幅值阈值。
需要说明的是,环境自学习训练是指可以根据经验、选择合适的参数而运行的方法。在本实施例中,由于应用场景的环境变化较大,量程的取值会有不同,因此,需要在检测障碍物之前,对应用场景中不同的环境进行训练,得到不同环境下的参数,也就是幅值阈值。并且由于应用场景中存在不同的噪声干扰,噪声干扰对障碍物检测具有不小的影响,在设置幅值阈值之前,需要先测量量程范围内无障碍物时的阈值下限,所设置的幅值阈值需要大于该阈值下限,这样可以保证在判断障碍物时,不会将噪声干扰判断为障碍物,减小检测误差;并且,由于量程范围内距离超声波传感器最远的障碍物的阈值上限是所有障碍物幅值里最小的,那么,大于或等于该阈值上限则均可以认为是障碍物产生的幅值,因此,设置的幅值阈值小于该阈值上限,可以保证在判断障碍物时,以最大程度检测所有障碍物,提升检测精确度。
应用本实施例,通过驱动超声波传感器发送超声波信号,然后获取该超声波传感器接收的回波信号,在回波信号的幅值大于预先通过环境自学习训练的过程得到的幅值阈值时,确定检测到障碍物,环境自学习训练的过程,是在不同环境下确定介于阈值下限和阈值上限之间的幅值阈值,经环境自学习训练得到的幅值阈值与现有的固定的幅值阈值相比,经环境自学习训练得到的幅值阈值能够更为实际的反映环境中的噪声情况,抗干扰能力强,并且包含了所有障碍物的情况,有效提升检测的精准度、减小检测误差。
如图2所示,本实施例所提供的一种障碍物的超声波检测方法,所述驱动超声波传感器发送超声波信号之前,障碍物的超声波检测方法还可以包括:
S201,设置多个量程。
需要说明的是,由于场景中存在多个量程的情况,为了实现针对不同场景训练得到不同幅值阈值,本实施例设置多个量程,例如,3m的量程、5m的量程、8m的量程及10m的量程。其中,每个量程对应有多个预设噪声阈值,预设噪声阈值用于与采集的回波信号的幅值进行比较,通常情况下,大于预设噪声阈值的幅值可能为障碍物的幅值、也可能为噪声干扰产生的阈值,为了减小噪声干扰对障碍物检测所产生的影响,需要从多个预设噪声阈值中确定出合适的幅值阈值。
针对多个量程中的每一量程执行:
S202,在量程范围内没有障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第一回波信号。
需要说明的是,针对多个量程中的任一量程,需要过滤掉噪声干扰对障碍物检测的影响,因此在该量程范围内需要对多个预设噪声阈值进行自学习训练,在没有障碍物时,回波信号中的幅值都是噪声干扰所产生的幅值,因此,在量程范围内测量所有预设噪声阈值下回波信号的幅值,以确定每个量程下所有大于噪声干扰幅值的预设噪声阈值,其中,量程数值可以是用户输入的,也可以是本领域技术人员根据经验或者实际场景预先设定的。
可选的,所述在量程范围内没有障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第一回波信号的步骤,可以包括:
在量程范围内没有障碍物时,按预设噪声阈值从小到大的顺序,依次发射对应的驱动信号,并接收对应的第一回波信号。
需要说明的是,发射驱动信号并接收第一回波信号的次序可以是按照预设噪声阈值从小到大的顺序,由于通常情况下,噪声干扰幅值为较小的幅值,因此按照从小到大的顺序可以提升自学习训练的效率。当然,上述次序还可以是其他任意次序,例如从中间到两边、先两边后中间,亦或是无序的,这都是合理的。
S203,根据每个预设噪声阈值、及第一回波信号,从大于第一回波信号的幅值的所有预设噪声阈值中选择最小的预设噪声阈值、作为阈值下限。
需要说明的是,回波信号中包含了幅值信息,在量程范围内没有障碍物时,回波信号的幅值为噪声干扰所产生的幅值,因此,第一回波信号中的最大幅值为每个量程对应的噪声干扰幅值。
可选的,所述根据每个预设噪声阈值、及第一回波信号,从大于第一回波信号的幅值的所有预设噪声阈值中选择最小的预设噪声阈值、作为阈值下限的步骤,可以包括:
判断预设噪声阈值是否小于第一回波信号的幅值;
若预设噪声阈值小于第一回波信号的幅值,则执行按预设噪声阈值从小到大的顺序,发射下一个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第一回波信号的步骤;
若预设噪声阈值大于或等于第一回波信号的幅值,则将第一个大于第一回波信号的幅值的预设噪声阈值确定为阈值下限。
需要说明的是,为了过滤噪声干扰幅值,则所有小于第一回波信号的预设噪声阈值均不可能为幅值阈值,应被排除,从大于第一回波信号的预设噪声阈值中进行选择。例如,在量程为5m时,预设噪声阈值分别为30、35、40、45、50、55,按照从小到大的顺序,首先设置用于比较的预设噪声阈值为30,采集的第一回波信号的幅值为43,由于30小于43,则设置下一个用于比较的预设噪声阈值35,采集的第一回波信号的幅值为43,由于35小于43,则设置下一个用于比较的预设噪声阈值40,采集的第一回波信号的幅值为43,由于40小于43,则设置下一个用于比较的预设噪声阈值45,采集的第一回波信号的幅值为43,由于45大于43,则将预设噪声阈值45确定为阈值下限。S204,在量程范围内存在距离超声波传感器最远的障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号。
需要说明的是,针对多个量程中的每一量程,需要测量障碍物幅值中的最小值,一般而言,距离超声波传感器最远的障碍物产生的幅值最小,因此,测量该情况下的障碍物幅值,需要强调的是,为了达到测量距离超声波传感器最远的障碍物的目的,在自学习训练过程中,预先放置一个障碍物至预设位置处,该预设位置为距离超声波传感器最远的位置,该障碍物为与实际情况相近的障碍物,例如,汽车检测系统中的汽车。在量程范围内测量所有预设噪声阈值下回波信号的幅值,以确定每个量程下所有小于障碍物幅值的预设噪声阈值。
可选的,所述在量程范围内存在距离超声波传感器最远的障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号的步骤,可以包括:
在量程范围内存在距离所述超声波传感器最远的障碍物时,按预设噪声阈值从大到小的顺序,依次发射对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号。
需要说明的是,发射驱动信号并接收第二回波信号的次序可以是按照预设噪声阈值从大到小的顺序,由于通常情况下,障碍物幅值为较大的幅值,因此按照从大到小的顺序可以提升自学习训练的效率。当然,上述次序还可以是其他任意次序,例如从中间到两边、先两边后中间,亦或是无序的,这都是合理的。
可选的,所述在量程范围内存在距离超声波传感器最远的障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号的步骤,可以包括:
首先,接收用户输入的预设启动指令;
其次,在量程范围内存在距离超声波传感器最远的障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号;
需要说明的是,为了提高用户交互体验,确定预设障碍物幅值的步骤可以由用户启动,用户启动的方式,是输入预设启动指令,该预设启动指令可以是通过开关输入的,也可以是通过启动界面输入的,还可以是语音、手势等指令输入,这都是合理的。当然,确定预设障碍物幅值的步骤的启动方式不仅限于用户启动,也可以是机器通过设置周期,周期启动,或者是上级计算机发送的启动指令。
S205,根据每个预设噪声阈值、及第二回波信号,从小于第二回波信号的幅值的所有预设噪声阈值中选择最大的预设噪声阈值、作为阈值上限。
需要说明的是,第二回波信号的幅值既包含噪声所产生的幅值、也包含障碍物所产生的幅值,一般情况下,障碍物所产生的幅值大于噪声所产生的幅值,因此,第二回波信号中的最大幅值为每个量程对应的预设障碍物幅值,其中,预设障碍物幅值为该量程内的最小的障碍物幅值。
可选的,所述根据每个预设噪声阈值、及第二回波信号,从小于第二回波信号的幅值的所有预设噪声阈值中选择最大的预设噪声阈值、作为阈值上限的步骤,可以包括:
判断预设噪声阈值是否大于第二回波信号的幅值;
若预设噪声阈值大于第二回波信号的幅值,则执行按预设噪声阈值从大到小的顺序,发射下一个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号的步骤;
若预设噪声阈值小于或等于第二回波信号的幅值,则将第一个小于第二回波信号的幅值的预设噪声阈值确定为阈值上限。
需要说明的是,为了保证不会出现在幅值阈值设置过大导致障碍物幅值被过滤掉的情况,则所有大于第二回波信号的预设噪声阈值均不可能为幅值阈值,应被排除,从小于第二回波信号的预设噪声阈值中进行选择。例如,在量程为5m时,预设噪声阈值分别为30、35、40、45、50、55,按照从大到小的顺序,首先设置用于比较的预设噪声阈值为55,采集的第二回波信号的幅值为52,由于55大于52,则设置下一个用于比较的预设噪声阈值50,采集的第一回波信号的幅值为52,由于50小于52,则将预设噪声阈值50确定为阈值上限。
S206,选择大于阈值下限且小于阈值上限的预设噪声阈值、作为量程对应的幅值阈值。
需要说明的是,为了增加检测的精准度,需要从大于阈值下限且小于阈值上限的预设噪声阈值中进行选择,确定该量程对应的幅值阈值,保证在检测时,可以避免噪声幅值的干扰,且最大程度的检测到所有障碍物。例如,在S205及S206给出的例子中,在量程为5m时,通过确定阈值下限为45、阈值上限为50,则从45或者50中选择一个预设噪声阈值作为量程为5m时的幅值阈值。
应用本实施例,通过驱动超声波传感器发送超声波信号,然后获取该超声波传感器接收的回波信号,在回波信号的幅值大于预先通过环境自学习训练的过程得到的幅值阈值时,确定检测到障碍物,环境自学习训练的过程,是在不同环境下确定介于阈值下限和阈值上限之间的幅值阈值,由于阈值下限为无障碍物时大于回波信号幅值的预设噪声阈值的最小值、阈值上限为存在距离超声波传感器最远的障碍物时、小于回波信号幅值的预设噪声阈值的最大值,经环境自学习训练得到的幅值阈值与现有的固定的幅值阈值相比,经环境自学习训练得到的幅值阈值能够更为实际的反映环境中的噪声情况,抗干扰能力强,并且包含了所有障碍物的情况,有效提升检测的精准度、减小检测误差。
下面结合具体的应用实例,对本发明实施例所提供的障碍物的超声波检测方法进行介绍。
如图3所示为本发明实施例的测量环境示意图,本测量环境下量程为10m,在投入运行之前,已经自学习训练得到幅值阈值,本测量环境下幅值阈值对应的自学习训练过程为:预设噪声阈值分别设置为50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100,在量程范围内(即超声波传感器301与墙壁302之间)没有障碍物时,设置预设噪声阈值为50,发射10m量程对应的第一驱动信号,驱动超声波传感器发射相应的超声波信号,接收第一回波信号,采集的第一回波信号的幅值为58,由于58大于50,则设置下一个用于比较的预设噪声阈值55,发射10m量程对应的第一驱动信号,驱动超声波传感器发射相应的超声波信号,接收第一回波信号,采集的第一回波信号的幅值为58,由于58大于55,则设置下一个用于比较的预设噪声阈值60,发射10m量程对应的第一驱动信号,驱动超声波传感器发射相应的超声波信号,接收第一回波信号,采集的第一回波信号的幅值为58,由于58小于60,则将阈值下限确定为预设噪声阈值60;在量程范围内存在距离超声波传感器最远的障碍物时,本实例中设定障碍物离超声波传感器的距离为9m,设置预设噪声阈值为100,发射10m量程对应的第二驱动信号,驱动超声波传感器发射相应的超声波信号,接收第二回波信号,采集的第二回波信号的幅值为92,由于92小于100,则设置下一个用于比较的预设噪声阈值95,发射10m量程对应的第二驱动信号,驱动超声波传感器发射相应的超声波信号,接收第二回波信号,采集的第二回波信号的幅值为92,由于92小于95,则设置下一个用于比较的预设噪声阈值90,发射10m量程对应的第二驱动信号,驱动超声波传感器发射相应的超声波信号,接收第二回波信号,采集的第二回波信号的幅值为92,由于92大于90,则将阈值上限确定为预设噪声阈值90。则幅值阈值从阈值下限60至阈值上限90之间的预设噪声阈值中选择,这里选定幅值阈值为75。
如图4所示,为本应用实例障碍物检测的检测曲线,回波信号401为超声波传感器接收到的信号,回波信号401中包含噪声干扰幅值及障碍物幅值,对于10m的量程,在从其他量程切换为10m量程时,幅值阈值曲线403会调整至75,并达到平衡,在达到平衡后,在回波信号401中幅值大于幅值阈值曲线403的时间点,确定该时间点检测到障碍物。需要说明的是,图4中曲线402为在动态平衡调整的过程中,在回波信号401低于幅值阈值403时,系统产生的阶跃信号。
如图3所示,在大型面包车303通过超声波传感器301与墙壁302之间时,采集到回波信号的幅值为124,该幅值124大于幅值阈值75,则判断检测到障碍物,超声波传感器301与墙壁302之间的隔离杆升起;在大型轿车304通过超声波传感器301与墙壁302之间时,采集到回波信号的幅值为107,该幅值107大于幅值阈值75,则判断检测到障碍物,超声波传感器301与墙壁302之间的隔离杆升起;在小型轿车305通过超声波传感器301与墙壁302之间时,采集到回波信号的幅值为86,该幅值86大于幅值阈值75,则判断检测到障碍物,超声波传感器301与墙壁302之间的隔离杆升起;在厢式货车306通过超声波传感器301与墙壁302之间时,采集到回波信号的幅值为109,该幅值109大于幅值阈值75,则判断检测到障碍物,超声波传感器301与墙壁302之间的隔离杆升起。
与现有技术相比,本方案中,由于小型轿车离超声波传感器较远,采集到的小型轿车对应的回波信号的幅值相对最小,如果幅值阈值设置的太大,例如设置为90,则该小型轿车的回波信号的幅值86比幅值阈值小,会导致检测不到有小型轿车通过,但是如果幅值阈值设置的太小,例如设置为40,可能会有噪声干扰幅值大于该幅值阈值,在噪声干扰幅值大于该幅值阈值时,会导致隔离杆的误动作。因此,本方案通过驱动超声波传感器发送超声波信号,然后获取该超声波传感器接收的回波信号,在回波信号的幅值大于预先通过环境自学习训练的过程得到的幅值阈值时,确定检测到障碍物,环境自学习训练的过程,是在不同环境下确定介于阈值下限和阈值上限之间的幅值阈值,由于阈值下限为无障碍物时大于回波信号幅值的预设噪声阈值的最小值、阈值上限为存在距离超声波传感器最远的障碍物时、小于回波信号幅值的预设噪声阈值的最大值,经环境自学习训练得到的幅值阈值与现有的固定的幅值阈值相比,经环境自学习训练得到的幅值阈值能够更为实际的反映环境中的噪声情况,抗干扰能力强,并且包含了所有障碍物的情况,有效提升检测的精准度、减小检测误差。
相应于上述实施例,本发明实施例提供了一种障碍物的超声波检测装置,如图5所示,障碍物的超声波检测装置可以包括:
驱动模块510,用于驱动超声波传感器发送超声波信号;
获取模块520,用于获取由所述超声波传感器接收的回波信号;
确定模块530,用于在所述回波信号的幅值大于预先通过环境自学习训练得到的幅值阈值时,确定检测到障碍物,其中,所述预先通过环境自学习训练得到的幅值阈值为:预先根据量程范围内无障碍物时测量得到的阈值下限、及测量得到的所述量程范围内距离所述超声波传感器最远的障碍物对应的阈值上限,得到的大于所述阈值下限、且小于所述阈值上限的幅值阈值。
应用本实施例,通过驱动超声波传感器发送超声波信号,然后获取该超声波传感器接收的回波信号,在回波信号的幅值大于预先通过环境自学习训练的过程得到的幅值阈值时,确定检测到障碍物,环境自学习训练的过程,是在不同环境下确定介于阈值下限和阈值上限之间的幅值阈值,经环境自学习训练得到的幅值阈值与现有的固定的幅值阈值相比,经环境自学习训练得到的幅值阈值能够更为实际的反映环境中的噪声情况,抗干扰能力强,并且包含了所有障碍物的情况,有效提升检测的精准度、减小检测误差。
可选的,所述驱动模块510,可以包括:
驱动信号生成子模块,用于获取预设量程,并根据所述预设量程生成驱动信号;
发送子模块,用于发送所述驱动信号至超声波传感器,以驱动所述超声波传感器通过调整发射功率发射满足所述预设量程的超声波信号。
可选的,所述驱动信号生成子模块,具体可以用于:获取用户输入的预设量程。
所述驱动模块510,具体可以用于:
接收所述用户输入的检测启动指令,驱动超声波传感器发送超声波信号。
更进一步的,在包含驱动模块510、获取模块520、确定模块530的基础上,如图6所示,本发明实施例所提供的一种障碍物的超声波检测装置还可以包括:
设置模块610,用于设置多个量程,其中,每个量程对应有多个预设噪声阈值;
第一发射模块620,用于针对所述多个量程中的每一量程,在量程范围内没有障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第一回波信号;
第一确定模块630,用于根据每个预设噪声阈值、及所述第一回波信号,从大于所述第一回波信号的幅值的所有预设噪声阈值中选择最小的预设噪声阈值、作为阈值下限;
第二发射模块640,用于在量程范围内存在距离所述超声波传感器最远的障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号;
第二确定模块650,用于根据每个预设噪声阈值、及所述第二回波信号,从小于所述第二回波信号的幅值的所有预设噪声阈值中选择最大的预设噪声阈值、作为阈值上限;
选择模块660,用于选择大于所述阈值下限且小于所述阈值上限的预设噪声阈值、作为量程对应的幅值阈值。
应用本实施例,通过驱动超声波传感器发送超声波信号,然后获取该超声波传感器接收的回波信号,在回波信号的幅值大于预先通过环境自学习训练的过程得到的幅值阈值时,确定检测到障碍物,环境自学习训练的过程,是在不同环境下确定介于阈值下限和阈值上限之间的幅值阈值,由于阈值下限为无障碍物时大于回波信号幅值的预设噪声阈值的最小值、阈值上限为存在距离超声波传感器最远的障碍物时、小于回波信号幅值的预设噪声阈值的最大值,经环境自学习训练得到的幅值阈值与现有的固定的幅值阈值相比,经环境自学习训练得到的幅值阈值能够更为实际的反映环境中的噪声情况,抗干扰能力强,并且包含了所有障碍物的情况,有效提升检测的精准度、减小检测误差。
可选的,所述第一发射模块620,具体可以用于:
在量程范围内没有障碍物时,按多个预设噪声阈值从小到大的顺序,依次发射对应的驱动信号,并接收对应的第一回波信号;
所述第一确定模块630,具体可以用于:
判断预设噪声阈值是否小于所述第一回波信号的幅值;
若预设噪声阈值小于所述第一回波信号的幅值,则执行按预设噪声阈值从小到大的顺序,发射下一个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第一回波信号的步骤;
若预设噪声阈值大于或等于所述第一回波信号的幅值,则将第一个大于所述第一回波信号的幅值的预设噪声阈值确定为阈值下限。
可选的,所述第二发射模块640,具体可以用于:
在量程范围内存在距离所述超声波传感器最远的障碍物时,按多个预设噪声阈值从大到小的顺序,依次发射对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号;
所述第二确定模块650,具体可以用于:
判断预设噪声阈值是否大于所述第二回波信号的幅值;
若预设噪声阈值大于所述第二回波信号的幅值,则执行按预设噪声阈值从大到小的顺序,发射下一个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号的步骤;
若预设噪声阈值小于或等于所述第二回波信号的幅值,则将第一个小于所述第二回波信号的幅值的预设噪声阈值确定为阈值上限。
可选的,所述第二发射模块640,具体还可以用于:
接收用户输入的预设启动指令;在量程范围内存在距离所述超声波传感器最远的障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号。
需要说明的是,本发明实施例的障碍物的超声波检测装置为应用上述障碍物的超声波检测方法的装置,则上述障碍物的超声波检测方法的所有实施例均适用于该装置,且均能达到相同或相似的有益效果。
相应于上述实施例,本发明实施例提供了一种障碍物的超声波检测系统,如图7所示,障碍物的超声波检测系统可以包括:
单片微型计算机MCU710,用于控制超声波接收发射电路驱动超声波传感器发送超声波信号;获取由所述超声波传感器接收的回波信号;在所述回波信号的幅值大于预先通过环境自学习训练得到的幅值阈值时,确定检测到障碍物,其中,所述预先通过环境自学习训练得到的幅值阈值为:预先根据量程范围内无障碍物时测量得到的阈值下限、及测量得到的所述量程范围内距离所述超声波传感器最远的障碍物对应的阈值上限,得到的大于所述阈值下限、且小于所述阈值上限的幅值阈值;
超声波接收发射电路720,用于在接收到所述MCU发送的控制命令时,驱动超声波传感器发送超声波信号;检测所述回波信号,并将所述回波信号的幅值发送至所述MCU;
超声波传感器730,用于在接收到所述超声波接收发射电路发送的驱动命令时,发射超声波信号;接收所述回波信号,并发送所述回波信号至所述超声波接收发射电路。
应用本实施例,通过驱动超声波传感器发送超声波信号,然后获取该超声波传感器接收的回波信号,在回波信号的幅值大于预先通过环境自学习训练的过程得到的幅值阈值时,确定检测到障碍物,环境自学习训练的过程,是在不同环境下确定介于阈值下限和阈值上限之间的幅值阈值,经环境自学习训练得到的幅值阈值与现有的固定的幅值阈值相比,经环境自学习训练得到的幅值阈值能够更为实际的反映环境中的噪声情况,抗干扰能力强,并且包含了所有障碍物的情况,有效提升检测的精准度、减小检测误差。
更进一步的,在包含单片微型计算机MCU710、超声波接收发射电路720、超声波传感器730的基础上,如图8所示,本发明实施例所提供的一种障碍物的超声波检测系统还可以包括:
量程配置开关740,用于给用户提供配置预设量程的接口;
学习配置开关750,用于给所述用户提供发送检测启动指令或者学习启动指令的接口;
按键760,用于给所述用户提供发送预设启动指令的接口。
应用本实施例,通过驱动超声波传感器发送超声波信号,然后获取该超声波传感器接收的回波信号,在回波信号的幅值大于预先通过环境自学习训练的过程得到的幅值阈值时,确定检测到障碍物,环境自学习训练的过程,是在不同环境下确定介于阈值下限和阈值上限之间的幅值阈值,经环境自学习训练得到的幅值阈值与现有的固定的幅值阈值相比,经环境自学习训练得到的幅值阈值能够更为实际的反映环境中的噪声情况,抗干扰能力强,并且包含了所有障碍物的情况,有效提升检测的精准度、减小检测误差。并且通过量程配置开关、学习配置开关及按键为用户提供交互接口,提高用户体验。
可选的,所述超声波接收发射电路720,具体可以用于:
接收所述用户通过所述量程配置开关输入的预设量程,并根据所述预设量程生成驱动信号;
发送所述驱动信号至超声波传感器,以驱动所述超声波传感器通过调整发射功率发射满足所述预设量程的超声波信号。
可选的,所述MCU710,具体可以用于:
接收所述用户通过所述学习配置开关输入的学习启动指令;
设置多个量程,其中,每个量程对应有多个预设噪声阈值;
针对所述多个量程中的每一量程,
在量程范围内没有障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第一回波信号;
根据每个预设噪声阈值、及所述第一回波信号,从大于所述第一回波信号的幅值的所有预设噪声阈值中选择最小的预设噪声阈值、作为阈值下限;
在接收到所述用户通过所述按键输入的预设启动指令时,在量程范围内存在距离所述超声波传感器最远的障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号;根据每个预设噪声阈值、及所述第二回波信号,从小于所述第二回波信号的幅值的所有预设噪声阈值中选择最大的预设噪声阈值、作为阈值上限;
选择大于所述阈值下限且小于所述阈值上限的预设噪声阈值、作为量程对应的幅值阈值。
可选的,所述MCU710,具体还可以用于:
在量程范围内没有障碍物时,按多个预设噪声阈值从小到大的顺序,依次发射对应的驱动信号,并接收对应的第一回波信号;
判断预设噪声阈值是否小于所述第一回波信号的幅值;
若预设噪声阈值小于所述第一回波信号的幅值,则执行按预设噪声阈值从小到大的顺序,发射下一个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第一回波信号的步骤;
若预设噪声阈值大于或等于所述第一回波信号的幅值,则将第一个大于所述第一回波信号的幅值的预设噪声阈值确定为阈值下限;
在量程范围内存在距离所述超声波传感器最远的障碍物时,按多个预设噪声阈值从大到小的顺序,依次发射对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号;
判断预设噪声阈值是否大于所述第二回波信号的幅值;
若预设噪声阈值大于所述第二回波信号的幅值,则执行按预设噪声阈值从大到小的顺序,发射下一个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号的步骤;
若预设噪声阈值小于或等于所述第二回波信号的幅值,则将第一个小于所述第二回波信号的幅值的预设噪声阈值确定为阈值上限。可选的,所述MCU710,具体还可以用于:
接收所述用户通过所述学习配置开关输入的检测启动指令;
驱动超声波传感器发送超声波信号。
可选的,所述MCU710,具体还用于:
获取所述用户输入的预设量程阈值的范围。
更进一步的,在包含单片微型计算机MCU710、超声波接收发射电路720、超声波传感器730的基础上,如图9所示,本发明实施例所提供的一种障碍物的超声波检测系统还可以包括:
指示灯770,用于指示所述MCU处于学习状态。
其中,在接收到用户通过按键760输入的预设启动指令后,指示灯闪烁,表示MCU处于二次学习状态;在指示灯亮起时,表示MCU学习过程完成。
需要说明的是,本发明实施例的障碍物的超声波检测系统为应用上述障碍物的超声波检测方法的系统,则上述障碍物的超声波检测方法的所有实施例均适用于该系统,且均能达到相同或相似的有益效果。
可以理解的是,本发明实施例的另一实施例中,如图10所示,障碍物的超声波检测系统可以同时包括:单片微型计算机MCU710、超声波接收发射电路720、超声波传感器730、量程配置开关740、学习配置开关750、按键760和指示灯770。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本发明的保护范围内。

Claims (21)

1.一种障碍物的超声波检测方法,其特征在于,所述方法包括:
驱动超声波传感器发送超声波信号;
获取由所述超声波传感器接收的回波信号;
在所述回波信号的幅值大于预先通过环境自学习训练得到的幅值阈值时,确定检测到障碍物,其中,所述预先通过环境自学习训练得到的幅值阈值为:预先根据量程范围内无障碍物时测量得到的阈值下限、及测量得到的所述量程范围内距离所述超声波传感器最远的障碍物对应的阈值上限,得到的大于所述阈值下限、且小于所述阈值上限的幅值阈值。
2.根据权利要求1所述的障碍物的超声波检测方法,其特征在于,所述驱动超声波传感器发送超声波信号,包括:
获取预设量程,并根据所述预设量程生成驱动信号;
发送所述驱动信号至超声波传感器,以驱动所述超声波传感器通过调整发射功率发射满足所述预设量程的超声波信号。
3.根据权利要求1或2所述的障碍物的超声波检测方法,其特征在于,所述驱动超声波传感器发送超声波信号之前,所述方法还包括:
设置多个量程,其中,每个量程对应有多个预设噪声阈值;
针对所述多个量程中的每一量程,
在量程范围内没有障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第一回波信号;
根据每个预设噪声阈值、及所述第一回波信号,从大于所述第一回波信号的幅值的所有预设噪声阈值中选择最小的预设噪声阈值、作为阈值下限;
在量程范围内存在距离所述超声波传感器最远的障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号;
根据每个预设噪声阈值、及所述第二回波信号,从小于所述第二回波信号的幅值的所有预设噪声阈值中选择最大的预设噪声阈值、作为阈值上限;
选择大于所述阈值下限且小于所述阈值上限的预设噪声阈值、作为量程对应的幅值阈值。
4.根据权利要求3所述的障碍物的超声波检测方法,其特征在于,所述在量程范围内没有障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第一回波信号,包括:
在量程范围内没有障碍物时,按多个预设噪声阈值从小到大的顺序,依次发射对应的驱动信号,并接收对应的第一回波信号;
所述根据每个预设噪声阈值、及所述第一回波信号,从大于所述第一回波信号的幅值的所有预设噪声阈值中选择最小的预设噪声阈值、作为阈值下限,包括:
判断预设噪声阈值是否小于所述第一回波信号的幅值;
若预设噪声阈值小于所述第一回波信号的幅值,则执行按预设噪声阈值从小到大的顺序,发射下一个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第一回波信号的步骤;
若预设噪声阈值大于或等于所述第一回波信号的幅值,则将第一个大于所述第一回波信号的幅值的预设噪声阈值确定为阈值下限。
5.根据权利要求3所述的障碍物的超声波检测方法,其特征在于,所述在量程范围内存在距离所述超声波传感器最远的障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号,包括:
在量程范围内存在距离所述超声波传感器最远的障碍物时,按多个预设噪声阈值从大到小的顺序,依次发射对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号;
所述根据每个预设噪声阈值、及所述第二回波信号,从小于所述第二回波信号的幅值的所有预设噪声阈值中选择最大的预设噪声阈值、作为阈值上限,包括:
判断预设噪声阈值是否大于所述第二回波信号的幅值;
若预设噪声阈值大于所述第二回波信号的幅值,则执行按预设噪声阈值从大到小的顺序,发射下一个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号的步骤;
若预设噪声阈值小于或等于所述第二回波信号的幅值,则将第一个小于所述第二回波信号的幅值的预设噪声阈值确定为阈值上限。
6.根据权利要求2所述的障碍物的超声波检测方法,其特征在于,所述获取预设量程,包括:获取用户输入的预设量程。
7.根据权利要求3所述的障碍物的超声波检测方法,其特征在于,所述在量程范围内存在距离所述超声波传感器最远的障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号,包括:
接收用户输入的预设启动指令;在量程范围内存在距离所述超声波传感器最远的障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号;
所述驱动超声波传感器发送超声波信号,包括:
接收所述用户输入的检测启动指令,驱动超声波传感器发送超声波信号。
8.一种障碍物的超声波检测装置,其特征在于,所述装置包括:
驱动模块,用于驱动超声波传感器发送超声波信号;
获取模块,用于获取由所述超声波传感器接收的回波信号;
确定模块,用于在所述回波信号的幅值大于预先通过环境自学习训练得到的幅值阈值时,确定检测到障碍物,其中,所述预先通过环境自学习训练得到的幅值阈值为:预先根据量程范围内无障碍物时测量得到的阈值下限、及测量得到的所述量程范围内距离所述超声波传感器最远的障碍物对应的阈值上限,得到的大于所述阈值下限、且小于所述阈值上限的幅值阈值。
9.根据权利要求8所述的障碍物的超声波检测装置,其特征在于,所述驱动模块,包括:
驱动信号生成子模块,用于获取预设量程,并根据所述预设量程生成驱动信号;
发送子模块,用于发送所述驱动信号至超声波传感器,以驱动所述超声波传感器通过调整发射功率发射满足所述预设量程的超声波信号。
10.根据权利要求8所述的障碍物的超声波检测装置,其特征在于,所述装置还包括:
设置模块,用于设置多个量程,其中,每个量程对应有多个预设噪声阈值;
第一发射模块,用于针对所述多个量程中的每一量程,在量程范围内没有障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第一回波信号;
第一确定模块,用于根据每个预设噪声阈值、及所述第一回波信号,从大于所述第一回波信号的幅值的所有预设噪声阈值中选择最小的预设噪声阈值、作为阈值下限;
第二发射模块,用于在量程范围内存在距离所述超声波传感器最远的障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号;
第二确定模块,用于根据每个预设噪声阈值、及所述第二回波信号,从小于所述第二回波信号的幅值的所有预设噪声阈值中选择最大的预设噪声阈值、作为阈值上限;
选择模块,用于选择大于所述阈值下限且小于所述阈值上限的预设噪声阈值、作为量程对应的幅值阈值。
11.根据权利要求10所述的障碍物的超声波检测装置,其特征在于,所述第一发射模块,具体用于:
在量程范围内没有障碍物时,按多个预设噪声阈值从小到大的顺序,依次发射对应的驱动信号,并接收对应的第一回波信号;
所述第一确定模块,具体用于:
判断预设噪声阈值是否小于所述第一回波信号的幅值;
若预设噪声阈值小于所述第一回波信号的幅值,则执行按预设噪声阈值从小到大的顺序,发射下一个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第一回波信号的步骤;
若预设噪声阈值大于或等于所述第一回波信号的幅值,则将第一个大于所述第一回波信号的幅值的预设噪声阈值确定为阈值下限。
12.根据权利要求10所述的障碍物的超声波检测装置,其特征在于,所述第二发射模块,具体用于:
在量程范围内存在距离所述超声波传感器最远的障碍物时,按多个预设噪声阈值从大到小的顺序,依次发射对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号;
所述第二确定模块,具体用于:
判断预设噪声阈值是否大于所述第二回波信号的幅值;
若预设噪声阈值大于所述第二回波信号的幅值,则执行按预设噪声阈值从大到小的顺序,发射下一个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号的步骤;
若预设噪声阈值小于或等于所述第二回波信号的幅值,则将第一个小于所述第二回波信号的幅值的预设噪声阈值确定为阈值上限。
13.根据权利要求9所述的障碍物的超声波检测装置,其特征在于,所述驱动信号生成子模块,具体用于:获取用户输入的预设量程。
14.根据权利要求10所述的障碍物的超声波检测装置,其特征在于,所述第二发射模块,具体还用于:
接收用户输入的预设启动指令;在量程范围内存在距离所述超声波传感器最远的障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号;
所述驱动模块,具体用于:
接收所述用户输入的检测启动指令,驱动超声波传感器发送超声波信号。
15.一种障碍物的超声波检测系统,其特征在于,所述系统包括:
单片微型计算机MCU,用于控制超声波接收发射电路驱动超声波传感器发送超声波信号;获取由所述超声波传感器接收的回波信号;在所述回波信号的幅值大于预先通过环境自学习训练得到的幅值阈值时,确定检测到障碍物,其中,所述预先通过环境自学习训练得到的幅值阈值为:预先根据量程范围内无障碍物时测量得到的阈值下限、及测量得到的所述量程范围内距离所述超声波传感器最远的障碍物对应的阈值上限,得到的大于所述阈值下限、且小于所述阈值上限的幅值阈值;
超声波接收发射电路,用于在接收到所述MCU发送的控制命令时,驱动超声波传感器发送超声波信号;检测所述回波信号,并将所述回波信号的幅值发送至所述MCU;
超声波传感器,用于在接收到所述超声波接收发射电路发送的驱动命令时,发射超声波信号;接收所述回波信号,并发送所述回波信号至所述超声波接收发射电路。
16.根据权利要求15所述的障碍物的超声波检测系统,其特征在于,所述系统还包括:
量程配置开关,用于给用户提供配置预设量程的接口;
学习配置开关,用于给所述用户提供发送检测启动指令或者学习启动指令的接口;
按键,用于给所述用户提供发送预设启动指令的接口。
17.根据权利要求16所述的障碍物的超声波检测系统,其特征在于,所述超声波接收发射电路,具体用于:
接收所述用户通过所述量程配置开关输入的预设量程,并根据所述预设量程生成驱动信号;
发送所述驱动信号至超声波传感器,以驱动所述超声波传感器通过调整发射功率发射满足所述预设量程的超声波信号。
18.根据权利要求16所述的障碍物的超声波检测系统,其特征在于,所述MCU,具体用于:
接收所述用户通过所述学习配置开关输入的学习启动指令;
设置多个量程,其中,每个量程对应有多个预设噪声阈值;
针对所述多个量程中的每一量程,
在量程范围内没有障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第一回波信号;
根据每个预设噪声阈值、及所述第一回波信号,从大于所述第一回波信号的幅值的所有预设噪声阈值中选择最小的预设噪声阈值、作为阈值下限;
在接收到所述用户通过所述按键输入的预设启动指令时,在量程范围内存在距离所述超声波传感器最远的障碍物时,发射每个预设噪声阈值下对应的驱动信号,并接收对应的第二回波信号;根据每个预设噪声阈值、及所述第二回波信号,从小于所述第二回波信号的幅值的所有预设噪声阈值中选择最大的预设噪声阈值、作为阈值上限;
选择大于所述阈值下限且小于所述阈值上限的预设噪声阈值、作为量程对应的幅值阈值。
19.根据权利要求16所述的障碍物的超声波检测系统,其特征在于,所述MCU,具体还用于:
接收所述用户通过所述学习配置开关输入的检测启动指令;
驱动超声波传感器发送超声波信号。
20.根据权利要求15所述的障碍物的超声波检测系统,其特征在于,所述MCU,具体还用于:
获取所述用户输入的预设量程阈值的范围。
21.根据权利要求15所述的障碍物的超声波检测系统,其特征在于,所述系统还包括:
指示灯,用于指示所述MCU处于学习状态,其中,在接收到所述用户通过所述按键输入的预设启动指令后,所述指示灯闪烁,表示所述MCU处于二次学习状态;在所述指示灯亮起时,表示所述MCU学习过程完成。
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