CN112285680A - 超声波传感器的调整方法、测距方法、介质及电子设备 - Google Patents

超声波传感器的调整方法、测距方法、介质及电子设备 Download PDF

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CN112285680A CN202011097967.8A CN202011097967A CN112285680A CN 112285680 A CN112285680 A CN 112285680A CN 202011097967 A CN202011097967 A CN 202011097967A CN 112285680 A CN112285680 A CN 112285680A
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Abstract

本发明提供一种超声波传感器的调整方法、测距方法、介质及电子设备。所述超声波传感器的调整方法包括：获取当前时刻的外界环境参数，并根据当前时刻的外界环境参数对超声波传感器的检测阈值进行调整；获取超声波传感器当前时刻的温度；根据超声波传感器当前时刻的温度对超声波传感器的接收灵敏度进行调整，以使超声波传感器的接收灵敏度与超声波传感器的发射强度相匹配；和/或根据超声波传感器当前时刻的温度对超声波传感器的发射频率进行调整，以使超声波传感器的发射频率与超声波传感器的设计发射频率相匹配。本发明所述超声波传感器的调整方法使得超声波传感器在复杂的外界环境参数和/或传感器温度的变化中能够实现稳定的探测。

Description

超声波传感器的调整方法、测距方法、介质及电子设备
技术领域
本发明属于超声测距领域，涉及一种超声波传感器的调整方法，特别是涉及一种超声波传感器的调整方法、测距方法、介质及电子设备。
背景技术
超声波传感器是指发射超声波(机械波)、接收超声波(机械波)，并将接收到的超声波(机械波)转换成电信号的传感器。目前，超声波传感器在工业、国防以及生物医学等方面得到了广泛应用。例如，在自动驾驶领域，超声波传感器广泛应用于自动泊车系统(APA)、自动紧急制动系统(AEB)等场景。
在某些应用场景中，例如自动驾驶，超声波传感器主要用于实现物体的测距。在利用超声波传感器进行测距时，超声波传感器的发送端以一定的频率和强度发出超声波，该超声波在到达被测物体后发生反射形成回波，该回波传播至超声波传感器后被超声波传感器的接收端接收。然而，发明人在实际应用中发现，超声波传感器的检测能力受空气的温度、湿度等外界环境参数和传感器本身的温度影响，因此，有必要根据外界环境参数和/或传感器的温度对超声波传感器的工作参数进行调整。然而，现有传感器的调整方法无法实现根据外界环境参数和/或传感器的温度对超声波传感器的工作参数进行调整，因而导致超声波传感器在复杂的外界环境参数和/或传感器温度的变化中难以实现稳定的探测。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种超声波传感器的调整方法、介质及电子设备，用于解决现有技术中超声波传感器在复杂的外界环境参数和/或传感器温度的变化中难以实现稳定地探测的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明的第一方面提供一种超声波传感器的调整方法；所述超声波传感器的调整方法包括：获取当前时刻的外界环境参数，并根据所述当前时刻的外界环境参数对超声波传感器的检测阈值进行调整；获取所述超声波传感器当前时刻的温度；根据所述超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的接收灵敏度进行调整，以使所述超声波传感器的接收灵敏度与所述超声波传感器的发射强度相匹配；和/或根据所述超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的发射频率进行调整，以使所述超声波传感器的发射频率与所述超声波传感器的设计发射频率相匹配。
于所述第一方面的一实施例中，根据所述当前时刻的外界环境参数对超声波传感器的检测阈值进行调整的实现方法包括：获取一标定时刻的外界环境参数，并根据所述标定时刻的外界环境参数获取一标定阈值；根据所述超声波传感器的标定阈值和所述标定时刻的外界环境参数，获取所述超声波传感器的检测距离；获取一衰减差值；其中，所述衰减差值是指超声波在标定时刻对应于所述检测距离的衰减值与超声波在当前时刻对应于所述检测距离的衰减值之差；根据所述标定阈值和所述衰减差值，获取所述超声波传感器在当前时刻的检测阈值。
于所述第一方面的一实施例中，所述超声波传感器在当前时刻的检测阈值为：LSBcurrent＝LSBApplication×10(ΔLoss/20)；其中，LSBcurrent为所述超声波传感器在当前时刻的检测阈值，LSBApplication为所述标定阈值，ΔLoss为所述衰减差值。
于所述第一方面的一实施例中，根据所述超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的接收灵敏度进行调整的实现方法包括：根据所述超声波传感器当前时刻的温度，从一接收灵敏度表中获取所述超声波传感器的接收灵敏度；其中，所述接收灵敏度表包括多个传感器温度以及各传感器温度对应的接收灵敏度。
于所述第一方面的一实施例中，根据所述超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的发射频率进行调整的实现方法包括：获取所述超声波传感器的设计发射频率；当所述超声波传感器当前时刻的温度相对于其上一时刻的温度的变化量大于一温度偏差阈值时，和/或所述超声波传感器中探芯的驱动频率偏离所述设计发射频率大于一频率偏差阈值时，调整所述超声波传感器中晶振的震荡频率直到超声波传感器中探芯的驱动频率与所述设计发射频率相匹配。
于所述第一方面的一实施例中，所述超声波传感器的调整方法还包括：获取所述超声波传感器的工作场景；根据所述工作场景对所述超声波传感器的接收灵敏度进行调整。
本发明的第二方面提供另一种超声波传感器的调整方法；所述超声波传感器的调整方法包括：获取超声波传感器当前时刻的温度；根据所述超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的接收灵敏度进行调整，以使所述超声波传感器的接收灵敏度与所述超声波传感器的发射强度相匹配；和/或根据所述超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的发射频率进行调整，以使所述超声波传感器的发射频率与所述超声波传感器的设计发射频率相匹配。
本发明的第三方面提供一种测距方法；所述测距方法包括：根据本发明第一方面或第二方面所述的超声波传感器的调整方法对超声波传感器的工作参数进行调整；所述工作参数包括超声波传感器的检测阈值、接收灵敏度和/或发射频率；基于调整后的工作参数，利用所述超声波传感器进行测距。
本发明的第四方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；该计算机程序被处理器执行时实现本发明第一方面和/或第二方面任一项所述的超声波传感器的调整方法，和/或本发明第三方面所述的测距方法。
本发明的第五方面提供一种电子设备；所述电子设备包括：存储器，存储有一计算机程序；处理器，与所述存储器通信相连，调用所述计算机程序时执行本发明第一方面和/或第二方面任一项所述的超声波传感器的调整方法，和/或本发明第三方面所述的测距方法。
如上所述，本发明所述超声波传感器的调整方法、介质及电子设备的一个技术方案，具有以下有益效果：
所述超声波传感器的调整方法能够根据外界环境参数对超声波传感器的检测阈值进行调整，并根据超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的接收灵敏度和/或发射频率进行调整。因此，本发明所述超声波传感器的调整方法使得超声波传感器在复杂的外界环境参数和/或传感器温度的变化中能够实现稳定的探测。
附图说明
图1显示为本发明所述超声波传感器的调整方法于一具体实施例中的流程图。
图2显示为本发明所述超声波传感器的调整方法于一具体实施例中步骤S11的流程图。
图3显示为本发明所述超声波传感器的调整方法于一具体实施例中步骤S22的流程图。
图4显示为本发明所述超声波传感器的调整方法于一具体实施例中步骤S23的流程图。
图5显示为本发明所述超声波传感器的调整方法于一具体实施例中步骤S23的流程图。
图6显示为本发明所述超声波传感器的调整方法于一具体实施例中步骤S11的流程图。
图7显示为本发明所述超声波传感器的调整方法于一具体实施例中步骤S13的流程图。
图8显示为本发明所述超声波传感器的调整方法于一具体实施例中步骤S14的流程图。
图9A显示为本发明所述超声波传感器的调整方法于一具体实施例中的流程图。
图9B显示为本发明所述超声波传感器的调整方法于一具体实施例中步骤S93的流程图。
图10显示为本发明所述测距方法于一具体实施例中的流程图。
图11显示为本发明所述电子设备于一具体实施例中的结构示意图。
元件标号说明
100 电子设备
110 存储器
120 显示器
S11～S14 步骤
S21～S24 步骤
S221～S223 步骤
S41～S43 步骤
S51～S53 步骤
S61～S68 步骤
S71～S72 步骤
S81～S82 步骤
S91～S93 步骤
S931～S932 步骤
S101～S102 步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。此外，在本文中，诸如“第一”、“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。
超声波传感器的检测能力受空气的温度、湿度等外界环境参数和传感器本身的温度影响，因此，有必要根据外界环境参数和传感器的温度对超声波传感器的工作参数进行调整；所述超声波传感器的工作参数包括检测阈值、发射频率和/或接收灵敏度。其中，所述检测阈值用于实现噪声回波的消除，具体地，超声波传感器在接收回波时，将强度小于该检测阈值的回波(噪声回波)滤除，而保留强度大于该检测阈值的回波。所述发射频率是指超声波传感器发射端发出的超声波的震荡频率，所述接收灵敏度是指超声波传感器的接收端所能正确接收到的回波的最小功率。然而，现有传感器的调整方法无法实现根据外界环境参数和/或传感器的温度对超声波传感器的工作参数进行调整，因而导致超声波传感器在复杂的外界环境参数和/或传感器温度的变化中难以实现稳定的探测。
针对上述问题，本发明提供一种超声波传感器的调整方法。所述超声波传感器的调整方法能够根据外界环境参数对超声波传感器的检测阈值进行调整，并根据超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的接收灵敏度和/或发射频率进行调整。因此，本发明所述超声波传感器的调整方法使得超声波传感器在复杂的外界环境参数和/或传感器温度的变化中能够实现稳定地探测。
请参阅图1，于本发明的一实施例中，所述超声波传感器的调整方法包括：
S11，获取当前时刻的外界环境参数，并根据所述当前时刻的外界环境参数对超声波传感器的检测阈值进行调整。其中，所述外界环境参数是指对超声波的传播速度产生影响的环境参数，例如空气的温度和湿度。
优选地，步骤S11的实现方法包括：若当前时刻的外界环境参数相对于上一时刻的外界环境参数的变化量大于一环境参数偏差阈值，根据所述当前时刻的外界环境参数对超声波传感器的检测阈值进行调整；否则，保持超声波传感器的检测阈值与上一时刻的检测阈值相同。其中，所述环境参数偏差阈值可以由用户根据实际需求设置，也可以为一默认值。
S12，获取所述超声波传感器当前时刻的温度。
S13，根据所述超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的接收灵敏度进行调整，以使所述超声波传感器的接收灵敏度与所述超声波传感器的发射强度相匹配。其中，所述超声波传感器的接收灵敏度与所述超声波传感器的发射强度相匹配是指：在超声波传感器的当前发射强度下，所述超声波传感器的接收灵敏度能够保证所述超声波传感器接收到期望的回波信号并滤除不应当探测到的回波信号。
具体地，发明人发现，对于超声波传感器来说，其探芯往往是根据一设计频率而进行设计和优化的，该设计频率称作设计发射频率；当超声波传感器的发射频率等于所述设计发射频率时，其发射强度最大。实际应用中，超声波传感器的发射频率可认为与探芯的驱动频率相同，而探芯的驱动频率是由探芯的驱动电路根据保存的设计发射频率(EEPROM参数)和超声波传感器晶振的震荡频率的比值获得。当所述晶振的震荡频率由于超声波传感器温度的变化而发生改变时，若所述设计发射频率和晶振的震荡频率的比值保持不变，则所述探芯的驱动频率会偏离所述设计发射频率，从而导致超声波传感器的发射频率偏离所述设计发射频率。由于超声波传感器的探芯是根据设计发射频率进行设计和优化的，因此，当超声波传感器的发射频率偏离所述设计发射频率时，会造成超声波传感器发射强度的明显下降。综上可知，超声波传感器的温度变化会导致超声波传感器的发射强度发生变化。进一步可知，在检测距离相同的情况下，不同的温度会导致超声波传感器的接收端接收到的回波强度不同；此时，若保持所述超声波传感器的接收灵敏度不变，则所述超声波传感器在不同温度下对同一障碍物的反射回波会产生不同的接受能力。此外，所述超声波传感器自身的接收灵敏度也会受到传感器温度的影响，因此，需要根据所述超声波传感器的温度对超声波传感器的接收灵敏度进行调整。例如，当超声波传感器的温度变化导致超声波传感器的发射强度下降时，相应地增加所述超声波传感器的接收灵敏度，以保证所述超声波传感器能够接收到期望的回波信号。又例如，当超声波传感器的温度变化导致超声波传感器的发射强度增大时，相应地降低所述超声波传感器的接收灵敏度，以保证所述超声波传感器能够接收到期望的回波信号。
优选地，步骤S13的一种实现方法包括：若所述超声传感器当前时刻的温度相对于上一时刻的温度的变化量大于一温度偏差阈值，则根据所述超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的接收灵敏度进行调整；否则，保持所述超声波传感器的接收灵敏度与其上一时刻的接收灵敏度相同。其中，所述温度偏差阈值可以由用户根据实际需求设置，也可以为一默认值。
S14，根据所述超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的发射频率进行调整，以使所述超声波传感器的发射频率与所述超声波传感器的设计发射频率相匹配。其中，所述超声波传感器的发射频率与所述超声波传感器的设计发射频率相匹配，是指所述超声波传感器的发射频率与所述超声波传感器的设计发射频率相同，或者二者之间的差值在用户所能接受的范围之内。如前所述，超声波传感器温度的变化会导致超声波传感器的发射频率发生变化，因此，在具体应用中可以根据所述超声波传感器当前时刻的温度对超声波传感器晶振的震荡频率进行调整，以使所述超声波传感器的发射频率与所述超声波传感器的设计发射频率相匹配。
优选地，步骤S14的一种实现方法包括：当所述超声传感器当前时刻的温度相对于上一时刻的温度的变化量大于一温度偏差阈值时，和/或所述超声波传感器中探芯的驱动频率偏离所述设计发射频率大于一频率偏差阈值时，根据所述超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的发射频率进行调整；否则，保持所述超声波传感器的发射频率与其上一时刻的发射频率相同。其中，所述频率偏差阈值可以由用户根据实际需求设置，也可以为一默认值。
具体应用中，可以通过调整超声波传感器晶振的震荡频率以实现对探芯的驱动频率进行调整，进而实现对超声波传感器的发射频率进行调整。需要说明的是，上述调整方式只是诸多调整方式中的一种，除此之外也可以采用其他方式对所述超声波传感器的发射频率进行调整。在上述过程中，步骤S13和S14均能减少甚至消除超声波传感器的温度变化对超声波传感器检测性能的影响，具体应用中可以根据需求采用步骤S13和/或步骤S14对所述超声波传感器进行调整。例如，可以只通过步骤S13对所述超声波传感器的接收灵敏度进行调整，也可以只通过步骤S14对所述超声波传感器的发射频率进行调整，还可以通过步骤S13和S14分别对所述超声波传感器的接收灵敏度和发射频率进行调整。优选地，考虑到所述超声波传感器的接收灵敏度受所述超声波传感器的发射强度影响，而所述超声波传感器的发射强度受所述超声波传感器的发射频率影响，因此，本实施例优选为首先采用步骤S14对所述超声波传感器的发射频率进行调整，其后采用步骤S13对所述超声波传感器的接收灵敏度进行调整。
需要说明的是，标号S11、S12、S13和S14仅用于对上述4个步骤进行区分，而非用于说明上述4个步骤之前的顺序。对于超声波传感器的检测阈值的调整、超声波传感器的接收灵敏度的调整和超声波传感器的发射频率的调整，三者之间不存在固定的顺序，具体应用中可以根据实际需求调整上述步骤的顺序。
根据以上描述可知，本实施例所述超声波传感器的调整方法，能够根据外界环境参数对所述超声波传感器的检测阈值进行调整，从而减少外界环境参数的变化对超声波检测器的检测性能产生影响；此外，所述超声波传感器的调整方法能够根据所述超声波传感器的温度对所述超声波传感器的接收灵敏度和/或发射频率进行调整，从而减少超声波传感器的温度变化对其检测性能产生的影响。因此，所述超声波传感器的调整方法使得超声波传感器在复杂的外界环境参数和/或传感器温度的变化中能够实现稳定的探测。
请参阅图2，于本发明的一实施例中，根据所述当前时刻的外界环境参数对超声波传感器的检测阈值进行调整的实现方法包括：
S21，在一标定时刻获取一标定阈值，并记录所述标定时刻的外界环境参数。所述外界环境参数是指对超声波的传播速度产生影响的环境参数，例如空气的温度和/或湿度。所述标定阈值是指对应于所述标定时刻的外界环境参数的检测阈值，例如为20℃或30℃时所述超声波传感器的检测阈值。具体应用中，可以通过手动标定的方式获取所述标定阈值，也可以通过统计所述超声波传感器在历史操作过程中针对相同外界环境参数所采用的检测阈值作为所述标定阈值，还可以采用其他方式获取所述标定阈值，具体方式此处不做限制。
S22，根据所述超声波传感器的标定阈值和所述标定时刻的外界环境参数，获取所述超声波传感器的检测距离。具体地，步骤S22中获取的检测距离是指：在所述标定阈值下，对应所述超声波传感器所能检测的回波距离。
S23，获取一衰减差值；其中，所述衰减差值是指超声波在标定时刻对应于所述检测距离的衰减值与超声波在当前时刻对应于所述检测距离的衰减值之差。具体地，在检测距离相同时，超声波传感器所发出的超声波在某一时刻传播时所产生的衰减值与该时刻的外界环境参数相关；基于此可知，若当前时刻的外界环境参数不同于标定时刻的外界环境参数，则所述超声波传感器发出的超声波在标定时刻的衰减值与其在当前时刻的衰减值之间存在差值，该差值即为所述衰减差值。
S24，根据所述标定阈值和所述衰减差值，获取所述超声波传感器在当前时刻的检测阈值。具体的，由于检测阈值在超声波传感器内部是代表接收到的回波的强度(dB)，故所述衰减差值能够反映超声波传感器检测阈值的变化，因此，根据所述衰减差值和所述标定阈值能够获取所述超声波传感器在当前时刻的检测阈值。
根据以上描述可知，本实施例所述超声波传感器的调整方法不依赖于各温度区间对应的检测阈值，节省了对各温度区间对应的检测阈值进行人工标定时所消耗的时间和人力；同时，本实施例所述超声波传感器的检测阈值是根据当前时刻的外界环境参数而获得的，因此，当外界环境参数的变化较小时，本实施例所述超声波传感器的调整方法仍然能够对超声波传感器的检测阈值进行调整，因而使得超声波传感器在复杂的外界环境参数变化中能够实现稳定的探测。
请参阅图3，于本发明的一实施例中，获取所述超声波传感器的检测距离的实现方法包括：
S221，获取与所述标定阈值对应的回波传播时间(Time of Flight，ToF)。其中，超声波传感器发出的超声波在到达被检测物体后发生反射并形成回波，所述回波传播至所述超声波传感器接收端的时间即为所述回波传播时间。
S222，根据所述标定时刻的外界环境参数，获取超声波在所述标定时刻的传播速度。具体的，超声波在所述标定时刻的传播速度会受到所述标定时刻的外界环境参数影响。例如，当所述外界环境参数为温度时，超声波的传播速度为vair＝(A+B×T)m/s；其中，A为超声波在温度为0时的传播速度，其取值可以根据实际测量获得，此外，为便于计算，具体应用中可以取A＝331.3；B为传播速度随温度的变化系数，其取值也可以根据实际测量获得，为便于计算，具体应用中可以取B＝0.606；T为标定时刻的空气温度，具体应用中，为降低温度的测量难度，可以采用车辆外界温度传感器所获取的温度或车身总线上的外界温度作为T。
S223，根据所述回波传播时间和所述传播速度，获取所述超声波传感器的检测距离。具体的，所述超声波传感器的检测距离为：超声波以步骤S222所述的传播速度，在步骤S221所述的回波传播时间内传播的距离。
本实施例能够依据标定时刻的外界环境参数对应的传播速度获取超声波传感器的检测距离；因此，无论用户选取的标定时刻的外界环境参数如何，本实施例均能够获取所述超声波传感器的检测距离。
请参阅图4，于本发明的一实施例中，获取所述衰减差值的一种实现方法包括：
S41，根据所述标定时刻的外界环境参数，获取超声波在标定时刻的第一衰减系数。其中，衰减系数是指单位距离内超声波的衰减值，其单位为dB/m；所述衰减系数用于表征超声波在其震荡频率下，受到外界环境参数的影响而在传播中衰减的程度。类似于所述衰减值，所述衰减系数同样随外界环境参数的变化而变化。
本步骤中，所述第一衰减系数是指所述标定时刻的外界环境参数对应的超声波的衰减系数。所述第一衰减系数可以通过查询衰减系数表的方式获得。其中，所述衰减系数表包含常用的外界环境参数及其对应的衰减系数，具体应用中可以通过实际测量或计算获得所述衰减系数表。
S42，根据所述当前时刻的外界环境参数，获取超声波在当前时刻的第二衰减系数。其中，所述第二衰减系数是指所述当前时刻的外界环境参数对应的超声波的衰减系数；所述第二衰减系数可以通过查询所述衰减系数表获得。
需要说明的是，所述第一衰减系数和所述第二衰减系数中的“第一”和“第二”仅仅是为了将标定时刻的衰减系数与当前时刻的衰减系数区分出来，所述第一衰减系数和所述第二衰减系数在本质上均为超声波在传播过程的衰减系数。
S43，获取所述第一衰减系数与所述第二衰减系数的差值，并根据该差值和所述检测距离获取所述衰减差值。具体的，所述第一衰减系数和所述第二衰减系数的差值，与所述检测距离的乘积即为所述衰减差值。
请参阅图5，于本发明的一实施例中提供另一种获取所述衰减差值的实现方法，该方法可用于实验室环境。具体地，本实施例中获取所述衰减差值的方法包括：
S51，获取超声波在标定时刻对应于所述检测距离的第一衰减值。具体的，在所述标定时刻，超声波自所述超声波传感器的发射端发出，传播所述检测距离后发生发射形成回波，其后，该回波传播至所述超声波传感器的接收端。在此过程中，超声波的衰减值即为所述标定时刻对应于所述检测距离的第一衰减值。
S52，获取超声波在当前时刻对应于所述检测距离的第二衰减值。类似于所述第一衰减值，所述第二衰减值是在当前时刻，超声波自所述超声波传感器的发射端发出，传播所述检测距离后形成回波并返回超声波传感器的接收端。在此过程中，超声波的衰减值即为所述当前时刻对应于所述检测距离的第二衰减值。
S53，根据所述第一衰减值和所述第二衰减值获取所述衰减差值。具体的，所述第一衰减值与所述第二衰减值之间的差值即为所述衰减差值。
于本发明的一实施例中，所述超声波传感器在当前时刻的检测阈值为：LSBcurrent＝LSBApplication×10(ΔLoss/20)；其中，LSBcurrent为所述超声波传感器在当前时刻的检测阈值，LSBApplication为所述标定阈值，ΔLoss为所述衰减差值。
请参阅图6，于本发明的一实施例中，根据所述当前时刻的外界环境参数对超声波传感器的检测阈值进行调整的实现方法包括：
S61，通过人工标定的方式，在标定时刻的温度和湿度下对传感器进行标定以获取标定阈值。特别地，当所述超声波传感器的调整方法应用于无人驾驶场景时，所述标定时刻的温度可以通过外界的平均温度获得，所述标定时刻的湿度可以通过外界的平均湿度获取。
S62，获取超声波在标定时刻的外界温度和湿度下的衰减系数作为第一衰减系数。所述第一衰减系数用于表征超声波在其震荡频率下，受到标定时刻的空气温度和湿度的影响而在传播中衰减的程度，其单位为dB/m或其他相关单位。
S63，获取超声波在当前时刻的外界温度和湿度下的衰减系数作为第二衰减系数。所述第二衰减系数用于表征超声波在其震荡频率下，受到当前时刻的空气温度和湿度的影响而在传播中衰减的程度，其单位为dB/m或其他相关单位。
S64，获取所述第一衰减系数与所述第二衰减系数之间的差值，作为衰减系数差值。所述衰减系数差值的单位为dB/m或其他相关单位。
S65，获取传感器的标定阈值对应的回波的传播时间点TOF。
S66，根据所述标定阈值对应的传播时间点TOF以及所述标定时刻的温度，获取超声波的检测距离。其中，由于声波的传播速度受到外界温度的影响，因此，根据所述标定时刻的外界温度能够获取超声波在标定时刻的传播速度，基于此，所述标定阈值对应的时间点TOF能够在所述标定时刻的温度下换算成传播距离。
S67，根据所述衰减系数差值和所述检测距离，获取超声波在所述检测距离上对应的衰减差值ΔLoss。其中，所述衰减差值ΔLoss可以通过所述衰减系数差值和所述检测距离的乘积获得。
S68，根据所述衰减差值和所述标定阈值，获取所述超声波传感器在当前时刻的检测阈值。具体地，所述当前时刻的检测阈值LSBcurrent＝LSBApplication×10(ΔLoss/20)；其中，LSBApplication为所述标定阈值，ΔLoss为所述衰减差值。
于本发明的一实施例中，根据所述超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的接收灵敏度进行调整的实现方法包括：根据所述超声波传感器当前时刻的温度，从一接收灵敏度表中获取所述超声波传感器的接收灵敏度；其中，所述接收灵敏度表包括多个传感器温度以及各传感器温度对应的接收灵敏度。所述接收灵敏度表可以通过计算获得，也可以通过在所述超声波传感器的实际工作过程中记录得到。具体应用中，可以通过检索所述接收灵敏度表，从而获取与所述超声波传感器当前时刻的温度相对应的接收灵敏度或灵敏度调整值，进而能够获取所述超声波传感器在当前时刻的接收灵敏度。
此外，本实施例也可以根据已知的传感器温度模型来获取与所述超声波传感器当前时刻的温度对应的接收灵敏度。
本实施例中，根据超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的接收灵敏度进行调整，而不是根据所述超声波传感器的其他参数(例如探芯阻抗)对超声波传感器的接收灵敏度进行调整，使得本实施例能够将所述超声波传感器接收电路上的增益和超声波传感器的温度相关联，操作简单且容易实现。
请参阅图7，于本发明的一实施例中，根据所述超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的发射频率进行调整的实现方法包括：
S71，获取所述超声波传感器的设计发射频率；其中，超声波传感器的探芯用于发射超声波并接收返回的回波信号。超声波传感器的探芯在设计和制造过程中会针对一设计频率进行优化以保证探芯在该设计频率下工作时的发射强度最大，该设计频率称作设计发射频率。
S72，当所述超声波传感器当前时刻的温度相对于其上一时刻的温度的变化量大于一温度偏差阈值时，和/或所述超声波传感器中探芯的驱动频率偏离所述设计发射频率大于一频率偏差阈值时，调整所述超声波传感器中晶振的震荡频率，直到所述超声波传感器中探芯的驱动频率与所述设计发射频率相匹配；否则，保持所述晶振的震荡频率不变，此时，所述超声波传感器在当前时刻的发射频率与其上一时刻的发射频率相同。其中，所述探芯的驱动频率与所述设计发射频率相匹配是指二者相同，或者二者之间的差值在用户所能接受的范围之内。所述温度偏差阈值可以根据实际需求设置，例如为5℃；所述频率偏差阈值也可以根据实际需求设置，例如为5％。具体地，根据所述超声波传感器的设计发射频率获取晶振的目标震荡频率，并根据该目标震荡频率不断调整晶振的震荡频率直到与所述目标震荡频率相同或相近，此时，可认为所述探芯的驱动频率与所述设计发射频率相匹配。其中，所述晶振的目标震荡频率由所述超声波传感器的电路决定，可以与所述设计发射频率相同，或者为所述设计发射频率的整数倍或整数分之一。
优选地，可以综合考虑探芯的驱动频率的变化与超声波传感器当前时刻的温度对所述晶振的震荡频率进行调整。例如，可以每隔10秒获取1次探芯的驱动频率，若该驱动频率与所述设计发射频率的偏差大于0.5％，则读取超声波传感器当前时刻的温度；若所述超声波传感器当前时刻的温度相对于其上一时刻的温度的差值大于所述温度偏差阈值，则调整晶振的震荡频率直到与所述目标震荡频率相同或相近。
请参阅图8，于本发明的一实施例中，所述超声波传感器的调整方法还包括：
S81，获取所述超声波传感器的工作场景。特别地，当所述超声波传感器应用于无人驾驶领域时，所述超声波传感器的工作场景可以通过车速进行划分，例如可以划分为：低速场景、中速场景、高速场景。此外，随着车速的变化，空气中的压强或降雨状况等均会对回波产生影响，因此，步骤S81中也可以根据天气状况对工作场景进行划分。
S82，根据所述工作场景对所述超声波传感器的接收灵敏度进行调整。具体地，可以通过场景-灵敏度匹配表对所述超声波传感器的接收灵敏度进行调整，所述场景-灵敏度匹配表包括不同类型的工作场景及其对应的接收灵敏度。所述场景-灵敏度匹配表可以通过经验获取，也可以通过计算获取，具体方式此处不作限制。在具体应用中，可以根据所述工作场景检索所述场景-灵敏度匹配表，进而获取所述超声波传感器当前时刻的接收灵敏度。
根据以上描述可知，本实施例能够根据所述超声波传感器的工作场景对所述超声波传感器的接收灵敏度进行调整，使得所述超声波传感器的接收灵敏度能够根据车速、空气压强、降水状况进行调整，因而能够保证所述超声波传感器能够接收到期望的回波信号并滤除不应当探测到的回波信号。
本发明还提供另一种超声波传感器的调整方法，用于根据超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的接收灵敏度和/或发射频率进行调整。请参阅图9A，于本发明的一实施例中，所述超声波传感器的调整方法包括：
S91，获取所述超声波传感器当前时刻的温度。
S92，根据所述超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的接收灵敏度进行调整，以使所述超声波传感器的接收灵敏度与所述超声波传感器的发射强度相匹配。其中，所述超声波传感器的接收灵敏度与所述超声波传感器的发射强度相匹配是指：在超声波传感器的当前发射强度下，所述超声波传感器的接收灵敏度能够保证所述超声波传感器接收到期望的回波信号并滤除不应当探测到的回波信号。
具体地，发明人发现，对于超声波传感器来说，其探芯往往是根据一设计频率而进行设计和优化的，该设计频率称作设计发射频率；当超声波传感器的发射频率等于所述设计发射频率时，其发射强度最大。实际应用中，超声波传感器的发射频率由探芯的驱动频率所决定，而探芯的驱动频率是由探芯的驱动电路根据保存的设计发射频率(EEPROM参数)和超声波传感器晶振的震荡频率的比值获得。当所述晶振的震荡频率由于超声波传感器温度的变化而发生改变时，若所述设计发射频率和晶振的震荡频率的比值保持不变，则所述探芯的驱动频率会偏离所述设计发射频率，进而会导致超声波传感器的发射频率偏离所述设计发射频率。由于超声波传感器的探芯是根据设计发射频率进行设计和优化的，因此，当超声波传感器的发射频率偏离所述设计发射频率时，会造成超声波传感器发射强度的明显下降。综上可知，超声波传感器的温度变化会导致超声波传感器的发射强度发生变化。进一步可知，在检测距离相同的情况下，不同的温度会导致超声波传感器的接收端接收到的回波强度不同；此时，若保持所述超声波传感器的接收灵敏度不变，则所述超声波传感器在不同温度下对同一障碍物的反射回波会产生不同的接受能力。此外，所述超声波传感器自身的接收灵敏度也会受到传感器温度的影响，因此，需要根据所述超声波传感器的温度对超声波传感器的接收灵敏度进行调整。例如，当超声波传感器的温度变化导致超声波传感器的发射强度下降时，相应地增加所述超声波传感器的接收灵敏度，以保证所述超声波传感器能够接收到期望的回波信号。又例如，当超声波传感器的温度变化导致超声波传感器的发射强度增大时，相应地降低所述超声波传感器的接收灵敏度，以保证所述超声波传感器能够接收到期望的回波信号。
优选地，步骤S92的一种实现方法包括：若所述超声传感器当前时刻的温度相对于上一时刻的温度的变化量大于一温度偏差阈值，则根据所述超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的接收灵敏度进行调整；否则，保持所述超声波传感器的接收灵敏度与其上一时刻的接收灵敏度相同。其中，所述温度偏差阈值可以由用户根据实际需求设置，也可以为一默认值。
S93，根据所述超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的发射频率进行调整，以使所述超声波传感器的发射频率与所述超声波传感器的设计发射频率相匹配。其中，所述超声波传感器的发射频率与所述超声波传感器的设计发射频率相匹配，是指所述超声波传感器的发射频率与所述超声波传感器的设计发射频率相同，或者二者之间的差值在用户所能接受的范围之内。如前所述，超声波传感器温度的变化会导致超声波传感器的发射频率发生变化，因此，在具体应用中可以根据所述超声波传感器的温度对超声波传感器晶振的震荡频率进行调整，以使所述超声波传感器的发射频率与所述超声波传感器的设计发射频率相匹配。
具体应用中，可以通过调整超声波传感器晶振的震荡频率以实现对探芯的驱动频率进行调整，进而实现对超声波传感器的发射频率进行调整。需要说明的是，上述调整方式只是诸多调整方式中的一种，除此之外也可以采用其他方式对所述超声波传感器的发射频率进行调整。在上述过程中，步骤S92和S93均能减少甚至消除超声波传感器的温度变化对超声波传感器检测性能的影响，具体应用中可以根据需求选取步骤S92和/或步骤S93对所述超声波传感器进行调整。例如，可以只通过步骤S92对所述超声波传感器的接收灵敏度进行调整，也可以只通过步骤S93对所述超声波传感器的发射频率进行调整，还可以通过步骤S92和S93分别对所述超声波传感器的接收灵敏度和发射频率进行调整。优选地，考虑到所述超声波传感器的接收灵敏度受所述超声波传感器的发射强度影响，而所述超声波传感器的发射强度受所述超声波传感器的发射频率影响，因此，本实施例优选为首先采用步骤S93对所述超声波传感器的发射频率进行调整，其后采用步骤S92对所述超声波传感器的接收灵敏度进行调整。
优选地，步骤S93的一种实现方法包括：当所述超声传感器当前时刻的温度相对于上一时刻的温度的变化量大于一温度偏差阈值时，和/或所述超声波传感器中探芯的驱动频率偏离所述设计发射频率大于一频率偏差阈值时，根据所述超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的发射频率进行调整；否则，保持所述超声波传感器的发射频率与其上一时刻的发射频率相同。其中，所述频率偏差阈值可以由用户根据实际需求设置，也可以为一默认值。
于本发明的一实施例中，根据所述超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的接收灵敏度进行调整的实现方法包括：根据所述超声波传感器当前时刻的温度，从一接收灵敏度表中获取所述超声波传感器的接收灵敏度；其中，所述接收灵敏度表包括多个传感器温度以及各传感器温度对应的接收灵敏度。所述接收灵敏度表可以通过计算获得，也可以通过在所述超声波传感器的实际工作过程中记录得到。具体应用中，可以通过检索所述接收灵敏度表，从而获取与所述超声波传感器当前时刻的温度相对应的接收灵敏度或灵敏度调整值，进而能够获取所述超声波传感器在当前时刻的接收灵敏度。
本实施例中，根据超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的接收灵敏度进行调整，而不是根据所述超声波传感器的其他参数(例如探芯阻抗)对超声波传感器的接收灵敏度进行调整，使得本实施例能够将所述超声波传感器接收电路上的增益和超声波传感器的温度相关联，操作简单且容易实现。
请参阅图9B，于本发明的一实施例中，根据所述超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的发射频率进行调整的实现方法包括：
S931，获取所述超声波传感器的设计发射频率；其中，超声波传感器的探芯用于发射超声波并接收返回的回波信号。超声波传感器的探芯在设计和制造过程中会针对一设计频率进行优化以保证探芯在该设计频率下工作时的发射强度最大，该设计频率称作设计发射频率。
S932，当所述超声波传感器当前时刻的温度相对于其上一时刻的温度的变化量大于一温度偏差阈值时，和/或所述超声波传感器中探芯的驱动频率偏离所述设计发射频率大于一频率偏差阈值时，调整所述超声波传感器中晶振的震荡频率，直到所述超声波传感器中探芯的驱动频率与所述设计发射频率相匹配；否则，保持所述晶振的震荡频率不变，此时，所述超声波传感器在当前时刻的发射频率与其上一时刻的发射频率相同。其中，所述探芯的驱动频率与所述设计发射频率相匹配是指二者相同，或者二者之间的差值在用户所能接受的范围之内。所述温度偏差阈值可以根据实际需求设置，例如为5℃；所述频率偏差阈值也可以根据实际需求设置，例如为5％。具体地，根据所述超声波传感器的设计发射频率获取晶振的目标震荡频率，并根据该目标震荡频率不断调整晶振的震荡频率直到与所述目标震荡频率相同或相近，此时，可认为所述探芯的驱动频率与所述设计发射频率相匹配。其中，所述晶振的目标震荡频率由所述超声波传感器的电路决定，可以与所述设计发射频率相同，或者为所述设计发射频率的整数倍或整数分之一。
优选地，可以综合考虑探芯的驱动频率的变化与超声波传感器当前时刻的温度对所述晶振的震荡频率进行调整。例如，可以每隔10秒获取1次探芯的驱动频率，若该驱动频率与所述设计发射频率的偏差大于0.5％，则读取超声波传感器当前时刻的温度；若所述超声波传感器当前时刻的温度相对于其上一时刻的温度的差值大于所述温度偏差阈值，则调整晶振的震荡频率直到晶振的震荡频率与所述目标震荡频率相同或相近。
基于以上对所述超声波传感器的调整方法的描述，本发明还提供一种测距方法。请参阅图10，于本发明的一实施例中，所述测距方法包括：
S101，根据本发明所述的超声波传感器的调整方法对超声波传感器的工作参数进行调整；所述工作参数包括超声波传感器的检测阈值、接收灵敏度和/或设计发射频率。
S102，基于所述调整后的工作参数，利用所述超声波传感器进行测距。
基于以上对所述超声波传感器的调整方法和测距方法的描述，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序。该计算机程序被处理器执行时实现本发明所述的超声波传感器的调整方法，和/或本发明所述的测距方法。
基于以上对所述超声波传感器的调整方法的描述，本发明还提供一种电子设备。请参阅图11，于本发明的一实施例中，所述电子设备100包括存储器110和处理器120。其中，所述存储器110存储有一计算机程序；所述处理器120与所述存储器110通信相连，调用所述计算机程序时执行本发明所述的超声波传感器的调整方法，和/或执行本发明所述的测距方法。
本发明所述的超声波传感器的调整方法和测距方法的保护范围不限于以上实施例列举的步骤执行顺序，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的步骤增减、步骤替换所实现的方案都包括在本发明的保护范围内。
本发明所述超声波传感器的调整方法能够根据外界环境参数对超声波传感器的检测阈值进行调整，并根据超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的接收灵敏度和/或发射频率进行调整。因此，本发明所述超声波传感器的调整方法使得超声波传感器在复杂的外界环境参数和/或传感器温度的变化中能够实现稳定的探测。
综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种超声波传感器的调整方法，其特征在于，所述超声波传感器的调整方法包括：
获取当前时刻的外界环境参数，并根据所述当前时刻的外界环境参数对超声波传感器的检测阈值进行调整；
获取所述超声波传感器当前时刻的温度；
根据所述超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的接收灵敏度进行调整，以使所述超声波传感器的接收灵敏度与所述超声波传感器的发射强度相匹配；和/或
根据所述超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的发射频率进行调整，以使所述超声波传感器的发射频率与所述超声波传感器的设计发射频率相匹配。
2.根据权利要求1所述的超声波传感器的调整方法，其特征在于，根据所述当前时刻的外界环境参数对超声波传感器的检测阈值进行调整的实现方法包括：
获取一标定时刻的外界环境参数，并根据所述标定时刻的外界环境参数获取一标定阈值；
根据所述超声波传感器的标定阈值和所述标定时刻的外界环境参数，获取所述超声波传感器的检测距离；
获取一衰减差值；其中，所述衰减差值是指超声波在标定时刻对应于所述检测距离的衰减值与超声波在当前时刻对应于所述检测距离的衰减值之差；
根据所述标定阈值和所述衰减差值，获取所述超声波传感器在当前时刻的检测阈值。
3.根据权利要求2所述的超声波传感器的调整方法，其特征在于，所述超声波传感器在当前时刻的检测阈值为：LSBcurrent＝LSBApplication×10(ΔLoss/20)；其中，LSBcurrent为所述超声波传感器在当前时刻的检测阈值，LSBApplication为所述标定阈值，ΔLoss为所述衰减差值。
4.根据权利要求1所述的超声波传感器的调整方法，其特征在于，根据所述超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的接收灵敏度进行调整的实现方法包括：
根据所述超声波传感器当前时刻的温度，从一接收灵敏度表中获取所述超声波传感器的接收灵敏度；其中，所述接收灵敏度表包括多个传感器温度以及各传感器温度对应的接收灵敏度。
5.根据权利要求1所述的超声波传感器的调整方法，其特征在于，根据所述超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的发射频率进行调整的实现方法包括：
获取所述超声波传感器的设计发射频率；
当所述超声波传感器当前时刻的温度相对于其上一时刻的温度的变化量大于一温度偏差阈值时，和/或所述超声波传感器中探芯的驱动频率偏离所述设计发射频率大于一频率偏差阈值时，调整所述超声波传感器中晶振的震荡频率直到所述超声波传感器中探芯的驱动频率与所述设计发射频率相匹配。
6.根据权利要求1所述的超声波传感器的调整方法，其特征在于，所述超声波传感器的调整方法还包括：
获取所述超声波传感器的工作场景；
根据所述工作场景对所述超声波传感器的接收灵敏度进行调整。
7.一种超声波传感器的调整方法，其特征在于，所述超声波传感器的调整方法包括：
获取超声波传感器当前时刻的温度；
根据所述超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的接收灵敏度进行调整，以使所述超声波传感器的接收灵敏度与所述超声波传感器的发射强度相匹配；和/或
根据所述超声波传感器当前时刻的温度对所述超声波传感器的发射频率进行调整，以使所述超声波传感器的发射频率与所述超声波传感器的设计发射频率相匹配。
8.一种测距方法，其特征在于，所述测距方法包括：
根据权利要求1-7任一项所述的超声波传感器的调整方法对超声波传感器的工作参数进行调整；所述工作参数包括超声波传感器的检测阈值、接收灵敏度和/或发射频率；
基于调整后的工作参数，利用所述超声波传感器进行测距。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述的超声波传感器的调整方法，和/或权利要求8所述的测距方法。
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
存储器，存储有一计算机程序；
处理器，与所述存储器通信相连，调用所述计算机程序时执行权利要求1-7任一项所述的超声波传感器的调整方法，和/或权利要求8所述的测距方法。
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