CN112285718A - 声呐测距方法及装置，执行设备 - Google Patents

声呐测距方法及装置，执行设备 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种声呐测距方法，属于无人机技术领域，用于解决现有技术中的声呐测距方法存在的测量结果准确性低和稳定性较差的问题。所述方法包括：获取声呐测距过程中当前次采样得到的回波信号序列，所述回波信号序列中包括按照采样时间的先后顺序从前向后排列的回波信号；对所述回波信号序列中的回波信号进行滤波处理，确定当前次采样的滤波处理结果；根据连续M次最新采样的回波信号的滤波处理结果，输出测量距离,其中，M为大于等于2的整数。本申请实施例公开的声呐测距方法通过根据连续多次采样得到的回波信号确定测量距离，有效削弱了单次采样受测量环境的影响，使得测量结果的准确性更高，稳定性更高。

Description

声呐测距方法及装置，执行设备
技术领域
本申请涉及无人机技术领域，尤其涉及一种声呐测距方法及装置，执行设备。
背景技术
声呐测距是基于声波在介质中传播后遇到被测物体会反射会回波的特性来测量距离的，声呐测距在水下测距得到了广泛应用。声呐测距主要包括：发射声波、采集回波、根据采集的回波输出测量距离几个步骤。其中，发射声波、采集回波通常是通过硬件设备结合一定的配置参数实现的，技术基本已经成熟，且比较稳定，因此，根据采集的回波输出测量距离的具体方法成为提升测距准确性的关键。现有技术中，在根据采集的回波输出测量距离时，通常是设置一个门限电压，通过硬件比较器比较回波的幅值电压是否大于门限电压值，取第一个大于门限电压值的回波对应的距离作为测量得到的距离。现有技术中的声呐测距方法适用于简单的应用或者环境，而针对一些复杂的环境，例如将声呐传感器安装在无人机上，测量无人机与地面或者与周围的障碍物间距离时，却不能得到准确的测量结果。由于无人机本身的高频振动，电机高速转动产生的强电磁干扰，螺旋桨高速切割空气产生的噪音干扰，同时，无人机的周围会形成复杂的反射面，上述因素将会导致现有技术中的声呐测距方法无法准确测量无人机与待测物体之间的准确距离。
可见，现有技术中的声呐测距方法至少存在测量结果准确性低和稳定性较差的问题。
发明内容
本申请实施例提供一种飞行控制方法，解决现有技术中的声呐测距方法存在的测量结果准确性低和稳定性较差的问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种声呐测距方法，包括：
获取声呐测距过程中当前次采样得到的回波信号序列，所述回波信号序列中包括按照采样时间的先后顺序从前向后排列的回波信号；
对所述回波信号序列中的回波信号进行滤波处理，确定当前次采样的滤波处理结果；
根据连续M次最新采样的回波信号的滤波处理结果，输出测量距离,其中，M为大于等于2的整数。
第二方面，本申请实施例还提供了一种声呐测距装置，包括：
回波信号序列获取模块，用于获取声呐测距过程中当前次采样得到的回波信号序列，所述回波信号序列中包括按照采样时间的先后顺序从前向后排列的回波信号；
滤波处理模块，用于对所述回波信号序列获取模块获取的回波信号序列中的回波信号进行滤波处理，确定当前次采样的滤波处理结果；
距离输出模块，用于根据连续M次最新采样的回波信号的滤波处理结果，输出测量距离,其中，M为大于等于2的整数。
第三方面，本申请实施例还提供了一种执行设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述执行设备还包括：
声呐传感器，所述声呐传感器用于发射和接收声波；
所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至15任意一项权利要求所述的声呐测距方法。
这样，本申请实施例公开的声呐测距方法，通过获取声呐测距过程中当前次采样得到的回波信号序列，所述回波信号序列中包括按照采样时间的先后顺序从前向后排列的回波信号，然后，对所述至少一个回波信号进行滤波处理，并根据连续M次最新采样的回波信号的滤波处理结果，输出测量距离，解决了现有技术中的声呐测距时存在的测量结果准确性低和稳定性较差的问题。本申请通过根据连续多次采样得到的回波信号确定测量距离，与现有技术中仅依据一次采样信号确定测量距离相比，有效削弱了单次采样受测量环境的影响，使得测量结果的准确性更高，稳定性更高。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例一的声呐测距方法流程图；
图2是本申请实施例二的声呐测距方法流程图；
图3是本申请实施例二的声呐测距方法采样的回波信号示意图；
图4是本申请实施例三的声呐测距方法流程图；
图5是本申请实施例四的声呐测距装置结构示意图之一；
图6是本申请实施例四的声呐测距装置结构示意图之二。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例公开的声呐测距方法，适用于无人机、飞行器等飞行设备，本申请实施例中统称为执行设备。为了便于读者理解本方案，以下实施例中，以执行设备为无人机为例对技术方案进行详细说明。
实施例一：
如图1所示，本申请实施例公开了一种声呐测距方法，包括：步骤100至步骤120。
步骤100，获取声呐测距过程中当前次采样得到的回波信号序列，所述回波信号序列中包括按照采样时间的先后顺序从前向后排列的回波信号。
在声呐测距过程中，首先启动声呐传感器发射声波。当声波在传播的过程中遇到待测物体之后，会反射声波信号，成为回波信号。具体实施时，通过AD采样对声呐传感器接收端接收到的信号进行采样，可以得到回波信号的幅值。
在进行声呐测距的过程中，首先根据待测物体的预估距离或者声呐传感器的有效测量范围，以及声波在空气中的传播速度，预设多个采样点，例如，每个1秒钟进行一次采样，则预设的采样点的采样距离则为d＝v*t/2，其中，v为声波在空气中的传播速度，单位为米/秒，t为采样时间，d为采样点的采样距离，即回波信号的采样距离。
具体实施时，由于待测量物体存在多个反射面，或者声波在传播的过程中会遇到障碍物，以及会产生多次回波现象等，声呐传感器通常会接收到多个回波信号。即发射一次声波之后，可能会采样到多个回波信号。
步骤110，对所述回波信号序列中的回波信号进行滤波处理，确定当前次采样的滤波处理结果。
在获取到一次采样的所有回波信号之后，首先需要对获取的回波信号进行滤波处理。具体实施时，对获取的回波信号及进行滤波处理时，如果本次采样只有一个回波信号，则直接将该回波信号用于后续的距离测量。如果本次采样到多于一个回波信号，则对采样得到的所有回波信号进行合并处理或多次回波过滤，或者首先进行回波合并，然后再针对回波合并后得到的回波信号进行多次回波过滤。具体实施时，所述多次回波包括：二次回波、三次回波、四次回波等。
进行回波过滤时，可以根据一次采样得到的回波信号判断所述回波信号中是否包括多次回波。优选的，根据连续至少两次采样得到的回波信号判断所述回波信号中是否包括多次回波信号。
经过回波合并和/或多次回波过滤后，将得到本次采样确定的有效回波信号。具体实施时，从本次采样确定的有效回波中选择能量最大的几个回波作为后续确定测量距离时使用。
步骤120，根据连续M次最新采样的回波信号的滤波处理结果，输出测量距离。
其中，M为大于等于2的整数。
本申请实施例中，根据最近的、连续多次采样的回波信号的滤波处理结果，输出测量距离。
具体实施时，首先，根据前几次采样的回波信号的滤波处理结果确定初始回波。然后，再根据当前次采样的回波信号滤波处理结果和所述初始回波确定输出的测量距离。
在确定初始回波时，根据连续多次采样得到的滤波处理结果中能量最大的回波信号确定初始回波。若连续多次采样得到的滤波处理结果中能量最大的回波信号之间的采样距离的差值小于预设距离值，则将这几次采样得到的滤波处理结果中能量最大的回波信号的采样距离的平均值作为初始回波的采样距离。若任何一次采样得到的滤波处理结果中能量最大的回波信号与其他次测量得到的滤波处理结果中能量最大的回波信号之间的距离大于或等于所述预设距离值，则删除最早采样的滤波处理结果中能量最大的回波信号，保留后续采样的滤波处理结果中能量最大的回波信号，并继续采样最新的回波信号，以获取滤波处理结果中能量最大的回波信号，用于确定初始回波。
当初始回波确定后，将当前次采样的回波信号滤波处理结果中采样距离与所述初始回波最近的回波信号作为当前次备选回波信号。如果所述当前次备选回波信号与所述初始回波的采样距离之间的差值大于预设值，则认为当前次测量有误，直接将当前次采样的回波信号滤波处理结果中能量最大的回波信号的采样距离作为输出的测量距离。如果所述当前次备选回波信号与所述初始回波的采样距离之间的差值小于或等于所述预设值，则将所述当前次备选回波信号的采样距离作为输出的测量距离。
本申请实施例公开的声呐测距方法，通过获取声呐测距过程中当前次采样得到的回波信号序列，所述回波信号序列中包括按照采样时间的先后顺序从前向后排列的回波信号，然后，对所述至少一个回波信号进行滤波处理，并根据连续M次最新采样的回波信号的滤波处理结果，输出测量距离，解决了现有技术中的声呐测距时存在的测量结果准确性低和稳定性较差的问题。本申请通过根据连续多次采样得到的回波信号确定测量距离，与现有技术中仅依据一次采样信号确定测量距离相比，有效削弱了单次采样受测量环境的影响，使得测量结果的准确性更高，稳定性更高。
实施例二：
如图2所示，本申请实施例公开了一种声呐测距方法，包括：步骤200至步骤230。
步骤200，获取声呐测距过程中当前次采样得到的回波信号序列，所述回波信号序列中包括按照采样时间的先后顺序从前向后排列的回波信号。
声呐测距存在盲区，优选的，根据声呐传感器的测量范围设置采样距离。
例如，声呐传感器测量的距离范围为20cm-800cm之间，意味着此声呐传感器测量的最小距离为20cm，低于20cm的距离无法测量，为盲区；大于800cm的距离也无法测量，同样为盲区。近距离盲区存在的原因是由于控制声呐传感器在震动发射声波结束时，声呐传感器并不能立即终止震动，仍有少量余波发出，若控制控制声呐传感器停止发射声波时立即开始启动AD转换器进行回波采样，此时控制声呐传感器发射端发射的声波会直接传到接收端，从而被AD转换器采集到，从而使得盲区内距离无法准确测量。由于采集到的盲区内的声波实际是直接从发射端传到接收端的，并且发射端与接收端的距离非常小，所以声音衰减很小，因此，在盲区范围内的回波幅值非常大，一般都大于正常回波的幅值。盲区的范围一般为固定值，声呐传感器一旦制造出来，特性也就确定，其盲区的范围也是确定的。
具体实施时，在停止发射声波后的预设时间后，间隔预设时间开始采集回波。本申请实施例中，所述采样点为采样回波信号的时间点，所述预设采样点通常为在停止发射声波后的预设时间起，间隔预设时间间隔的采样时间点。不同预设时间点采集到的回波信号是声波传播不同距离后反射的回波信号，因此，根据不同采样点对应的回波信号的幅值，可以判断该回波信号是否为遇到障碍物或待测物体后反射的回波信号。
具体实施时，首先预设幅值阈值A。然后，从盲区后的第一个预设采样点开始检测回波信号的每一个采样值，判断该采样值是否大于预设幅值阈值A，若大于所述幅值阈值A，则开始累积幅值大于A的采样点的值，直到回波信号的幅值小于幅值阈值A,此时累加结束。累加结束时对应的采样点与开始累加时对应的采样点之间的距离作为当前回波信号的宽度。开始累加时对应的采样点的位置经过转换作为当前回波信号的采样距离(d＝v*t/2,d为采样距离单位为：米，v为声波在空气中的传播速度，等于340米/秒；t为回波大于幅值阈值A的采样点对应的时间，单位为：秒)。对采样点进行累加后得到的累加值对应回波信号的能量。具体实施时，获取的每个回波信号都包括：幅值、宽度、采样距离等相关信息。
具体实施时，一次发射声波后，可能会采集到多个回波信号，如图3所示，其中，可能包括噪声回波310，有效回波信号320，以及二次回波330，三次回波340等，采集到的所有回波信号将构成一个回波序列。所述回波序列中的回波信号是按照采样距离由小到大的顺序从前到后排列的。
通过声呐传感器接收端采样得到的回波信号包括待测量物体的有效回波信号，也包括噪声和/或多次回波信号，因此，在进行距离计算之前，首先需要对回波信号进行滤波处理。具体实施时，对所述回波信号序列中的回波信号进行滤波处理，确定当前次采样的滤波处理结果，包括：若所述回波信号的数目为一个，则直接将所述回波信号作为滤波处理结果；否则，对所述回波信号序列中的回波信号进行滤波处理，将滤波处理后的回波信号作为滤波处理结果；其中，所述滤波处理包括：回波合并和/或多次回波过滤。
如果所述回波信号序列中没有回波信号，则直接输出测量错误。
如果所述回波信号序列中只有一个回波信号，则直接输出所述回波信号用于后续处理，如果所述回波信号序列中包括两个或更多回波信号，则需要对所述回波信号序列中的所有回波信号进行滤波处理，例如：可以只对所述回波信号进行回波合并；也可以只对所述回波信号进行多次回波过滤；还可以先对所述回波信号进行回波合并，再对合并处理后的回波信号进行多次回波过滤。本实施例中，以对所述回波信号进行回波合并，再对合并处理后的回波信号进行多次回波过滤为例，说明滤波处理的具体过程。
具体实施时，预设幅值阈值根据经验设定或根据所述回波信号序列中所有回波信号的幅值均值确定。例如，首先根据经验设定一个幅值阈值，如果设置此幅值阈值之后，AD采样模块没有采样到回波信号，则说明幅值阈值设置得较高，则适当降低所述幅值阈值，继续测量。如果设置此幅值阈值之后，AD采样模块采样到过多的幅值较低的回波信号，则说明幅值阈值设置得较低，采集到过多的噪声信号，因此，可以根据采样到的回波信号的平均值提高幅值阈值，例如，将幅值阈值调整为所述平均值的1.5倍，以此对噪声信号进行初步过滤，并缩减获取的回波信号的数量，提高滤波效率和准确性。
具体实施时，如果一次回波采样结束后，回波信号个数小于1，则说明当前测量没有检测到回波信号，可能是测量的距离太远，或者太近造成的，则停止后续滤波处理和计算距离的流程，直接输出测量失败。若检测到回波个数大于1个，则对检测到的回波做一下步处理。
步骤210，对所述回波信号序列中的回波信号进行回波合并。
对所述回波信号进行回波合并，包括：根据所述回波信号序列中相邻回波信号的强度和采样距离，确定所述相邻回波信号是否为待合并回波信号；若确定所述回波信号为待合并回波信号，则对所述相邻回波信号进行合并处理。回波信号序列中的回波信号是按照采样距离由小到大的顺序从前到后排列的，排列在前的回波信号采样距离较小。具体实施时，通过回波信号的强度包括：幅值或能量。
具体实施时，所述将所述相邻回波信号进行合并处理，包括：将所述相邻回波信号的能量之和作为合并后的回波信号的能量；通过合并后的回波信号的能量，更新所述回波信号序列中所述相邻回波信号中前一个回波信号的能量，并从所述回波信号序列中删除所述相邻回波信号中后一个回波信号。所述将所述相邻回波信号进行合并处理还包括：将所述相邻回波信号之间的采样距离差值作为合并后的回波信号的宽度；通过合并后的回波信号的宽度，更新所述回波信号序列中所述相邻回波信号中前一个回波信号的宽度。
具体实施时，根据所述回波信号序列中，相邻回波信号的强度和采样距离，确定所述相邻回波信号是否为待合并回波信号，包括：如果相邻回波信号之间的采样距离差值小于预设距离差值，并且前一个回波信号的强度小于后一个回波信号的强度，则将所述相邻回波信号进行合并处理。以测量到植物的距离为例，声波在传播过程中会首先遇到植物的叶子，然后遇到枝干和地面，植物的叶子、枝干和地面都会反射回波信号，并且叶子首先反射回波信号且强度较小，枝干和地面最后反射回波信号且强度较大。具体实施时，首先根据待测量植物的高度设置距离阈值；然后，对一次采样得到的回波序列中的所有回波信号进行回波合并。以通过回波信号的幅值表示信号的强度为例，假设回波信号序列中包括5个回波信号，从前到后依次为：s1、s2、s3、s4和s5，对采样得到的回波序列中的所有回波信号进行回波合并的具体方法为：首先判断s1的幅值是否小于s2的幅值；如果是，则进一步判断s1和s2的采样距离之间的差值是否小于预设距离差值，否则，继续判断s2的幅值是否小于s3的幅值。如果s1和s2的采样距离之间的差值小于预设距离差值，则对s1和s2进行合并，得到合并后的回波信号s1’,然后，进一步对合并后的回波信号s1’和s2的幅值及采样距离进行判断。
在对s1和s2进行合并时，将s1的采样距离作为合并后的回波信号s1’的采样距离，将s1和s2的能量之和作为合并后的回波信号s1’的能量，将s1和s2之间的采样距离差值作为合并后的回波信号s1’的宽度；通过合并后的回波信号s1’更新s1，并删除s2，合并一次后，回波信号序列将包括4个回波信号，从前到后依次为：s1’、s3、s4和s5。然后，采用同样的方法，继续对回波信号序列进行从前到后的回波合并，直至所有回波信号都遍历一遍。
具体实施时，所述预设距离差值通过以下任意一种方式确定：所述预设距离差值根据待测物体高度确定；所述预设距离差值根据预估的不同待测障碍物之间的最大距离确定。例如，在无人机通过声呐测量层叠的障碍物的高度时，可以将预设距离差值设置为不同障碍物之间的高度差。
步骤220，对回波合并处理后的所述回波信号进行多次回波过滤，得到滤波处理结果。
多次回波，例如二次回波、三次回波，是由于声波从发射出后遇到待测物体遮挡反射回声呐接收端的波。当距离较近时，由于发射波功率较大，回波经过一次折返并未衰减完，进行了第二次或者多次折返，从而被声呐接收端多次接收到，形成了多次回波。在无任何干扰存在的情况下，二次或多次回波存在以下关系，例如d1为测到的一次回波，d2为测到二次回波，d3为测到三次回波，则
Figure BDA0002740661440000091
但是由于环境的复杂，测量过程中存在噪声，噪声和真实回波之间也可能满足上述关系，因此，仅根据上述公式无法准确判断回波信号。
本申请实施例中，对所述回波进行多次回波过滤，包括：确定所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率；根据至少连续两次采样确定的所述概率，确定最后一次获取的回波信号中的有效回波信号。具体实施时，所述确定所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率，包括：根据所述回波信号序列中包括的回波信号的数量和各回波信号的采样距离，确定所述回波信号序列中包括多次回波信号的概率。
根据所述回波信号序列中包括的回波信号的数量和各回波信号的采样距离，确定所述回波信号序列中包括多次回波信号的概率包括以下四种情况。
第一种情况，所述回波信号序列中回波信号的个数大于或等于三个。
下面以回波合并后得到的回波信号序列中包括3个回波信号为例，假设3个回波信号分别记为：s1、s2和s3，这3个回波信号的采样距离分别记为d1、d2和d3。根据所述回波信号序列中包括的回波信号的数量和各回波信号的采样距离，确定所述回波信号序列中包括多次回波信号的概率，包括：若所述回波信号序列中前三个回波信号的采样距离匹配第一预设条件，则设置所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率为与所述第一预设条件对应的概率值，并初始化有效回波信号的采样距离为d1；否则，设置所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率为0；其中，所述第一预设条件包括以下任意一项：
Figure BDA0002740661440000092
和
Figure BDA0002740661440000093
d1为第一个回波信号的采样距离，d2为第二个回波信号的采样距离，d3为第三个回波信号的采样距离。
例如，当回波信号序列第一，二，三个回波信号的采样距离之间满足公式
Figure BDA0002740661440000094
则初步认为此回波信号序列中存在二次回波信号，以及三次回波信号，即s2可能为二次回波信号，s3可能为三次回波信号。这种情况下设置存在多次回波的概率P＝0.34，并初始化有效回波信号的采样距离为d0＝d1。
再例如，若二次回波信号由于干扰或其他原因丢失，但存在三次回波信号和四次回波信号，此时回波信号的采样距离满足公式
Figure BDA0002740661440000101
则初步认为此回波信号序列中存在二次回波信号，以及三次回波信号，即s2可能为三次回波信号，s3可能为四次回波信号。这种情况下设置存在多次回波的概率P＝0.15，并初始化有效回波信号的采样距离为d0＝d1。
又例如，若三次回波信号由于干扰或其他原因丢失，但存在二次回波信号和四次回波信号，此时回波信号的采样距离满足公式
Figure BDA0002740661440000102
则初步认为此回波信号序列中存在二次回波信号，以及四次回波信号，即s2可能为二次回波信号，s3可能为四次回波信号。这种情况下设置存在多次回波的概率P＝0.15，并初始化有效回波信号的采样距离为d0＝d1。
具体实施时，当回波信号的采样距离匹配不同第一预设条件时，回波信号序列中的各回波信号所处于的测量环境中干扰程度不同，因此，回波信号中包含多次回波的概率也不同。所述概率根据相应预设条件中隐含的干扰状况确定，干扰状况越轻微的预设条件设置的概率越大。
第二种情况，所述回波信号序列中回波信号的个数大于或等于四个。
下面以回波合并后得到的回波信号序列中包括4个回波信号为例，假设4个回波信号分别记为：s1、s2、s3和s4，这4个回波信号的采样距离分别记为d1、d2、d3和d4。根据所述回波信号序列中包括的回波信号的数量和各回波信号的采样距离，确定所述回波信号序列中包括多次回波信号的概率，包括：若所述回波信号序列中前四个回波信号的采样距离匹配第二预设条件，则设置所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率为与所述第二预设条件对应的概率值，并初始化有效回波信号的采样距离为第一个非噪声回波的回波信号的采样距离；否则，设置所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率为0；其中，所述第二预设条件包括以下任意一项：
Figure BDA0002740661440000103
Figure BDA0002740661440000104
和
Figure BDA0002740661440000105
d1为第一个回波信号的采样距离，d2为第二个回波信号的采样距离，d3为第三个回波信号的采样距离，d4为第四个回波信号的采样距离。
例如，若在第一个有效回波信号前夹杂着一个噪声回波，且第二、三、四个回波信号的采样距离满足如下公式
Figure BDA0002740661440000111
则初步认为此回波信号序列中存在二次回波信号，以及三次回波信号，即s1为噪声回波，s3可能为二次回波信号，s4可能为四次回波信号。这种情况下设置存在多次回波的概率P＝0.25，并初始化有效回波信号的采样距离为d0＝d2。
再例如，若在第二个有效回波信号前夹杂着一个噪声回波，且第一、三、四个回波信号的采样距离满足如下公式
Figure BDA0002740661440000112
则初步认为此回波信号序列中存在二次回波信号，以及三次回波信号，即s2为噪声回波，s3可能为二次回波信号，s4可能为三次回波信号。这种情况下设置存在多次回波的概率P＝0.25，并初始化有效回波信号的采样距离为d0＝d1。
又例如，若在第三个有效回波信号前夹杂着一个噪声回波，且第一、二、四个回波信号的采样距离满足如下公式
Figure BDA0002740661440000113
则初步认为此回波信号序列中存在二次回波信号，以及三次回波信号，即s3为噪声回波，s2可能为二次回波信号，s4可能为三次回波信号。这种情况下设置存在多次回波的概率P＝0.25，并初始化有效回波信号的采样距离为d0＝d1。
具体实施时，可以根据回波信号的强度判断所述回波信号序列中是否包含噪声回波以及哪个回波信号是噪声回波。或者，可以根据回波信号之间的采样距离差值之间是否有整数倍关系确定是否包含噪声回波，以及哪个信号是噪声回波，例如：如果某一个回波信号的采样距离既不是其他任意一个回波信号的采样距离的近似整数倍，也没有任何其他回波信号的采样距离是该回波信号的近似整数倍，则确定该回波信号为噪声回波。通常，所述噪声回波为回波信号的强度小于所述回波信号序列中回波信号的强度平均值的回波信号，所述强度包括：幅值或能量。
第三种情况，所述回波信号序列中回波信号的个数等于两个。
下面以回波合并后得到的回波信号序列中包括2个回波信号为例，假设2个回波信号分别记为：s1和s2，这2个回波信号的采样距离分别记为d1、d2。根据所述回波信号序列中包括的回波信号的数量和各回波信号的采样距离，确定所述回波信号序列中包括多次回波信号的概率，包括：若所述回波信号序列中回波信号的采样距离匹配第三预设条件，则设置所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率为与所述第三预设条件对应的概率值，并根据所述回波信号序列中的回波信号初始化有效回波信号的采样距离；否则，设置所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率为0；其中，所述第三预设条件包括以下任意一项：
Figure BDA0002740661440000126
和
Figure BDA0002740661440000121
d1为第一个回波信号的采样距离，d2为第二个回波信号的采样距离。
所述根据所述回波信号序列中的回波信号初始化有效回波信号的采样距离包括：若所述回波信号序列中各回波信号的采样距离满足条件
Figure BDA0002740661440000122
则初始化有效回波信号的采样距离为d1；若所述回波信号序列中各回波信号的采样距离满足条件
Figure BDA0002740661440000123
则初始化有效回波信号的采样距离为d2-d1。
例如，回波信号序列中仅包括两个回波信号，并且这两个回波信号都不是噪声回波，如果回波信号序列中各回波信号的采样距离满足条件
Figure BDA0002740661440000124
则初步认为此回波信号序列中存在二次回波信号，这种情况下设置包含多次回波信号的概率P＝0.25，并初始化有效回波信号的采样距离为d0＝d1。
再例如，回波信号序列中仅包括两个回波信号，并且这两个回波信号都不是噪声回波，如果回波信号序列中各回波信号的采样距离满足条件
Figure BDA0002740661440000125
则初步认为此回波信号序列中存在二次回波，这种情况下设置包含多次回波信号的概率P＝0.25，并初始化有效回波信号的采样距离为d0＝d2-d1。通过设置此条件，对于测量距离比较近时，由于有效回波信号位于盲区内而无法采样到有效回波信号的情况，也可以确定有效回波信号的采样距离。
第四种情况，所述回波信号序列中回波信号的个数等于一个。
当回波信号序列中只有一个回波信号d1时，初步认为此回波信号序列中不存在二次回波，这种情况下设置包含多次回波信号的概率P＝0，并初始化有效回波信号的采样距离为d0＝d1。
以上四种情况为互斥条件，不会同时存在，根据一次采样得到的回波信号序列只能得到一个概率值。然后，再一次进行测量，并获取的采样点的回波信号序列，然后根据上述三种情况确定当前次采样得到的回波信号序列中包含二次回波信号的概率，并对每次采样得到的概率进行累加、判断。如果经过几次连续采样，累加后的概率大于1，则确定当前次采样得到的回波信号序列中存在多次回波，直接输出d0为当前次声呐测距的测量距离；若其中有任何一次根据采样得到的回波信号序列确定的概率为0，则将连续几次采样得到的概率清零。如果无法确定当前次采样得到的回波信号序列中包括多次回波，即概率累加后小于1或者对概率进行了清零处理，则选择当前次采样对应的过滤后的回波信号序列中能量最大的几个(如最多3个)回波信号作为滤波处理结果，用于后续计算测量距离。
步骤230，根据连续M次最新采样的回波信号的滤波处理结果，输出测量距离。
其中，M为大于等于2的整数。
本申请实施例中，根据最近的、连续多次采样的回波信号的滤波处理结果，输出测量距离。具体实施时，首先，根据前几次采样的回波信号的滤波处理结果确定初始回波。然后，再根据当前次采样的回波信号滤波处理结果和所述初始回波确定输出的测量距离。
具体实施时，根据连续M次最新采样的回波信号的滤波处理结果，输出测量距离包括：选择当前次声呐测距采样的回波信号滤波处理结果中能量最大的预设数目回波信号，作为当前次滤波处理结果；若初始回波已经确定，则根据所述当前次滤波处理结果和所述初始回波，输出测量距离；若初始回波未确定，则根据连续M次最新采样的滤波处理结果中能量最大的回波信号，确定所述初始回波，用于后续输出测量距离，其中，所述连续M次最新采样的滤波处理结果中包含所述当前次滤波处理结果。
在确定初始回波时，根据连续多次采样得到的滤波处理结果中能量最大的回波信号确定初始回波。
具体实施时，根据连续M次最新采样的滤波处理结果中能量最大的回波信号，确定所述初始回波，包括：若所述连续M次最新采样的滤波处理结果中前后两次采样得到的能量最大的回波信号之间的采样距离差值小于或等于第二预设距离阈值，则将所述连续M次滤波处理结果中能量最大的回波信号的采样距离的平均值作为初始回波的采样距离；否则，删除最早一次滤波处理结果中能量最大的回波信号，重新进行一次回波信号采样，以更新连续M次采样的滤波处理结果中能量最大的回波信号。
本实施例中以M等于2为例，进一步说明确定初始回波的技术方案。
在开始测量之前，首先初始化初始回波为空，清空备选回波队列，并将备选回波队列数据个数清零，然后开始对回波信号进行采样。在输出当前次采样的滤波处理结果之后，把当前次采样结果中能量最大的回波信号依序放入所述备选回波队列，然后，判断备选回波队列数据个数是否已经达到2次，即备选回波队列中是否已经存储了2个备选回波信号。若不是，则备选回波队列数据个数加1，继续下一次采样。若备选回波队列中已经存储了2个备选回波信号，依次为sa和sb，其采样距离分别为da和db，则判断备选回波队列中的备选回波信号sa和sb之间采样距离差值da-db是否小于或等于第二预设距离阈值，若是则将sa和sb的采样距离的平均值(即(da+db)/2)作为初始回波的采样距离。若备选回波信号sa和sb之间采样距离差值da-db是否大于第二预设距离阈值，则删除最先采样得到的备选回波信号sa，备选回波队列数据个数减1，继续下一次采样。
具体实施时，如果备选回波队列中前后两次采样得到的两个回波信号的采样距离差值大于第二预设距离阈值，则将最早采样得到的备选回波信号删除，继续采样一个新的备选回波信号，以保持备选回波队列中始终记录最新采样得到的能量最大的回波信号。
在每次采样输出滤波处理结果之后，首先选择当前次声呐测距采样的回波信号滤波处理结果中能量最大的预设数目(如3个)回波信号，作为当前次滤波处理结果。然后，判断初始回波是否已经确定，如果初始回波没有确定，则结合当前次滤波处理结果和前几次滤波处理结果确定初始回波；如果初始回波已经确定，则根据所述当前次滤波处理结果和所述初始回波，输出测量距离。
根据所述当前次滤波处理结果和所述初始回波，输出测量距离包括：在所述当前次滤波处理结果中，选择采样距离与所述初始回波最近的回波信号作为当前次备选回波信号；若所述当前次备选回波信号与所述初始回波的采样距离的差值小于或等于第一预设距离阈值，则将所述当前次备选回波信号的采样距离作为输出的测量距离；否则，将当前次滤波处理结果中能量最大的回波信号的采样距离作为输出的测量距离。
具体实施时，以将当前次采样的回波信号滤波处理结果中选择的3个能量最大的回波信号为s5、s6和s7为例，首先确定能量最大的回波信号和与所述初始回波的采样距离最近的回波信号。
如果能量最大的回波信号为s5，与所述初始回波的采样距离最近的回波信号为s6，则将s6作为当前次备选回波信号。如果所述当前次备选回波信号s6与所述初始回波的采样距离之间的差值大于预设值，则认为当前次测量有误，直接将当前次采样的回波信号滤波处理结果中能量最大的回波信号s5的采样距离作为输出的测量距离。如果所述当前次备选回波信号s6与所述初始回波的采样距离之间的差值小于或等于预设值，则将所述当前次备选回波信号s6的采样距离作为输出的测量距离。
如果能量最大的回波信号为s5，与所述初始回波的采样距离最近的回波信号也为s5，则将s5的采样距离作为输出的测量距离。
至此，已经完成一次声呐测距。
具体实施时，为了提高测距的准确性，需要不断更新作为测量距离计算的参考，即初始回波的采样距离，因此，在将所述当前次备选回波信号的采样距离作为输出的测量距离的之后，还包括：通过所述当前次备选回波信号的采样距离更新所述初始回波的采样距离。通过不断更新最新测量的采样距离作为下一次测量时判断采样结果是否准确的依据，可以总是以最近的测量结果作为判断依据，可以对声呐测距时声呐传感器的位置抖动进行容错，进一步提高测距准确性。
本申请实施例公开的声呐测距方法，通过获取声呐测距过程中当前次采样得到的回波信号序列，所述回波信号序列中包括按照采样时间的先后顺序从前向后排列的回波信号，然后，对所述回波信号序列中的回波信号进行回波合并以及多次回波过滤处理，并根据连续M次最新采样的回波信号的滤波处理结果，输出测量距离，解决了现有技术中的声呐测距时存在的测量结果准确性低和稳定性较差的问题。本申请通过根据连续多次采样得到的回波信号确定测量距离，与现有技术中仅依据一次采样信号确定测量距离相比，有效削弱了单次采样受测量环境的影响，使得测量结果的准确性更高，稳定性更高。通过对采样得到的回波信号进行回波合并，提升了声呐测距时待测物体存在多个反射面时测距方法的鲁棒性。通过对采样得到的回波信号进行多次回波过滤，可以准确的确定一次回波信号，仅以一次回波作为计算距离的参考，进一步提升测量结果的准确性。
通过结合几次连续采样得到的回波信号确定初始回波，然后再将当前采样得到的回波信号与初始回波进行采样距离比较，可以有效避免单次采样结果异常对测距结果的影响，进一步提升测量距离的准确率和稳定性。
实施例三：
基于实施例一和实施例二，如图4所示，本申请实施例公开了一种声呐测距方法，包括：步骤400至步骤460。
步骤400，获取声呐测距过程中当前次采样得到的回波信号序列，所述回波信号序列中包括按照采样时间的先后顺序从前向后排列的回波信号。
获取声呐测距过程中当前次采样得到的回波信号序列，所述回波信号序列中包括按照采样时间的先后顺序从前向后排列的回波信号的具体实施方式参见实施例二，此处不再赘述。
步骤410，对所述回波信号序列中的回波信号进行回波合并。
对所述回波信号序列中的回波信号进行回波合并的的具体实施方式参见实施例二，此处不再赘述。
步骤420，对回波合并处理后的所述回波信号进行多次回波过滤，得到滤波处理结果。
对回波合并处理后的所述回波信号进行多次回波过滤，得到滤波处理结果的具体实施方式参见实施例二，此处不再赘述。
步骤430，根据连续M次最新采样的回波信号的滤波处理结果，输出测量距离。
根据连续M次最新采样的回波信号的滤波处理结果，输出测量距离的具体实施方式参见实施例二，此处不再赘述。
在初始回波确定之后，在后续的每次采样过程中，对于当前次滤波处理结果，如果当前备选回波信号与所述初始回波的采样距离差值小于或等于第一预设距离阈值，则将所述当前次备选回波信号的采样距离作为输出的测量距离，之后，需要进一步对前几次测量结果进行跟踪判断，避免在错误的测量结果基础上继续测量。
步骤440，判断所述当前次备选回波信号是否为所述当前次滤波处理结果中能量最大的回波信号，若是，则执行步骤450；否则，执行步骤460。
所述将所述当前次备选回波信号的采样距离作为输出的测量距离之后，还包括：若所述当前次备选回波信号非所述当前次滤波处理结果中能量最大的回波信号，则将所述当前次滤波处理结果中能量最大的回波信号加入预设备选回波队列，用于根据所述备选回波队列中连续M次滤波处理结果中能量最大的回波信号重新确定初始回波；否则，清空预设备选回波队列。
具体实施时，如果当前次备选回波信号仅仅是与所述初始回波距离最近的回波信号，而不是能量最大的回波信号，则认为当前采样的回波信号可能不准确，需要通过连续几次测量的得到的能量最大的回波信号，纠正当前认定的初始回波。
具体实施时，可以预先设置备选回波队列，并将每次测量得到的能量最大的回波信号存储在所述备选回波队列中。每次输出一个测量距离后，都要判断当前次备选回波是否为本次采样得到的能量最大的回波信号，如果是，确认当前采样准确，清空备选回波队列；若果不是，则确认当前采样不准确，进一步根据所述备选回波队列中存储的连续几次测量的能量最大的回波信号重新确定初始回波。
步骤450，清空预设备选回波队列。
清空预设备选回波队列中存储的备选回波信号，结束本次测量。
步骤460，根据所述备选回波队列中连续M次滤波处理结果中能量最大的回波信号重新确定初始回波。
根据所述备选回波队列中存储的回波信号重新确定初始回波的具体方法参见开始测距时根据前几次采样得到的回波信号确定初始回波的具体方法，此处不再赘述。
结束本次测量。
本申请实施例公开的声呐测距方法，通过不断监控每次采样得到的测量结果，对于输出的测量距离不是最大能量回波信号的采样距离的情形进行跟踪，及时纠正测量误差，进一步提升了测量结果的准确性。
实施例四：
相应的，参见图5，本申请还公开了一种声呐测距装置，包括：
回波信号序列获取模块500，用于获取声呐测距过程中当前次采样得到的回波信号序列，所述回波信号序列中包括按照采样时间的先后顺序从前向后排列的回波信号；
滤波处理模块510，用于对所述回波信号序列获取模块500获取的回波信号序列中的回波信号进行滤波处理，确定当前次采样的滤波处理结果；
距离输出模块520，用于根据连续M次最新采样的回波信号的滤波处理结果，输出测量距离,其中，M为大于等于2的整数。
可选的，如图6所示，所述距离输出模块520包括：
当前次滤波处理结果获取选择单元5201，用于选择当前次声呐测距采样的回波信号滤波处理结果中能量最大的预设数目回波信号，作为当前次滤波处理结果；
距离输出单元5202，用于若初始回波已经确定，则根据所述当前次滤波处理结果和所述初始回波，输出测量距离；
初始回波确定单元5203，用于若初始回波未确定，则根据连续M次最新采样的滤波处理结果中能量最大的回波信号，确定所述初始回波，用于后续输出测量距离，其中，所述连续M次最新采样的滤波处理结果中包含所述当前次滤波处理结果。
可选的，所述距离输出单元5202进一步用于：
在所述当前次滤波处理结果中，选择采样距离与所述初始回波最近的回波信号作为当前次备选回波信号；
若所述当前次备选回波信号与所述初始回波的采样距离的差值小于或等于第一预设距离阈值，则将所述当前次备选回波信号的采样距离作为输出的测量距离；否则，将当前次滤波处理结果中能量最大的回波信号的采样距离作为输出的测量距离。
可选的，所述距离输出单元5202还用于：
通过所述当前次备选回波信号的采样距离更新所述初始回波的采样距离。
可选的，所述距离输出单元5202还用于：
若所述当前次备选回波信号非所述当前次滤波处理结果中能量最大的回波信号，则将所述当前次滤波处理结果中能量最大的回波信号加入预设备选回波队列，用于根据所述备选回波队列中连续M次滤波处理结果中能量最大的回波信号重新确定初始回波；否则，清空预设备选回波队列。
通过不断监控每次采样得到的测量结果，对于输出的测量距离不是最大能量回波信号的采样距离的情形进行跟踪，及时纠正测量误差，进一步提升了测量结果的准确性。
可选的，所述初始回波确定单元5203进一步用于：
若所述连续M次最新采样的滤波处理结果中前后两次采样得到的能量最大的回波信号之间的采样距离差值小于或等于第二预设距离阈值，则将所述连续M次滤波处理结果中能量最大的回波信号的采样距离的平均值作为初始回波的采样距离；
否则，删除最早一次滤波处理结果中能量最大的回波信号，重新进行一次回波信号采样，以更新连续M次采样的滤波处理结果中能量最大的回波信号。
可选的，所述滤波处理模块510进一步用于：
若所述回波信号的数目为一个，则直接将所述回波信号作为滤波处理结果；否则，对所述回波信号序列中的回波信号进行滤波处理，将滤波处理后的回波信号作为滤波处理结果；
其中，所述滤波处理包括：回波合并和/或多次回波过滤。
可选的，如图5所示，所述滤波处理模块510进一步包括：
回波合并单元5101，用于对所述回波信号进行回波合并；
所述回波合并单元5101进一步用于：
根据所述回波信号序列中相邻回波信号的强度和采样距离，确定所述相邻回波信号是否为待合并回波信号；
若确定所述回波信号为待合并回波信号，则对所述相邻回波信号进行合并处理；
其中，所述回波信号的强度为幅值或能量。
可选的，所述根据所述回波信号序列中相邻回波信号的强度和采样距离，确定所述相邻回波信号是否为待合并回波信号，包括：
如果相邻回波信号之间的采样距离差值小于预设距离差值，并且前一个回波信号的强度小于后一个回波信号的强度，则将所述相邻回波信号进行合并处理。
具体实施时，所述将所述相邻回波信号进行合并处理，包括：
将所述相邻回波信号的能量之和作为合并后的回波信号的能量；
通过合并后的回波信号的能量，更新所述回波信号序列中所述相邻回波信号中前一个回波信号的能量，并从所述回波信号序列中删除所述相邻回波信号中后一个回波信号。
可选的，如图5所示，所述滤波处理模块510进一步包括：
多次回波过滤单元5102，用于对所述回波进行多次回波过滤；
所述多次回波过滤单元进一步用于：
确定所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率；
根据至少连续两次采样确定的所述概率，确定最后一次获取的回波信号中的有效回波信号。
可选的，所述确定所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率，包括：
根据所述回波信号序列中包括的回波信号的数量和各回波信号的采样距离，确定所述回波信号序列中包括多次回波信号的概率。
具体实施时，若所述回波信号序列中回波信号的个数大于或等于三个，所述根据所述回波信号序列中包括的回波信号的数量和各回波信号的采样距离，确定所述回波信号序列中包括多次回波信号的概率，包括：若所述回波信号序列中前三个回波信号的采样距离匹配第一预设条件，则设置所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率为与所述第一预设条件对应的概率值，并初始化有效回波信号的采样距离为d1；否则，设置所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率为0；
其中，所述第一预设条件包括以下任意一项：
Figure BDA0002740661440000201
和
Figure BDA0002740661440000202
d1为第一个回波信号的采样距离，d2为第二个回波信号的采样距离，d3为第三个回波信号的采样距离。
在另一个实施例中，若所述回波信号序列中回波信号的个数大于或等于四个，所述根据所述回波信号序列中包括的回波信号的数量和各回波信号的采样距离，确定所述回波信号序列中包括多次回波信号的概率，包括：
若所述回波信号序列中前四个回波信号的采样距离匹配第二预设条件，则设置所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率为与所述第二预设条件对应的概率值，并初始化有效回波信号的采样距离为第一个非噪声回波的回波信号的采样距离；否则，设置所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率为0；
其中，所述第二预设条件包括以下任意一项：
Figure BDA0002740661440000203
和
Figure BDA0002740661440000211
d1为第一个回波信号的采样距离，d2为第二个回波信号的采样距离，d3为第三个回波信号的采样距离，d4为第四个回波信号的采样距离。
在又一实施例中，若所述回波信号序列中回波信号的个数等于两个，所述根据所述回波信号序列中包括的回波信号的数量和各回波信号的采样距离，确定所述回波信号序列中包括多次回波信号的概率的步骤包括：
若所述回波信号序列中回波信号的采样距离匹配第三预设条件，则设置所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率为与所述第三预设条件对应的概率值，并根据所述回波信号序列中的回波信号初始化有效回波信号的采样距离；否则，设置所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率为0；
其中，所述第三预设条件包括以下任意一项：
Figure BDA0002740661440000212
和
Figure BDA0002740661440000213
d1为第一个回波信号的采样距离，d2为第二个回波信号的采样距离；
所述根据所述回波信号序列中的回波信号初始化有效回波信号的采样距离包括：
若所述回波信号序列中各回波信号的采样距离满足条件
Figure BDA0002740661440000214
则初始化有效回波信号的采样距离为d1；
若所述回波信号序列中各回波信号的采样距离满足条件
Figure BDA0002740661440000215
则初始化有效回波信号的采样距离为d2-d1。
具体实施时，当所述回波信号序列中回波信号的个数等于一个时，设置所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率为0，并将所述回波信号序列中的回波信号作为有效回波信号。
本申请实施例公开的声呐测距装置，通过获取声呐测距过程中当前次采样得到的回波信号序列，所述回波信号序列中包括按照采样时间的先后顺序从前向后排列的回波信号，然后，对所述回波信号序列中的回波信号进行回波合并以及多次回波过滤处理，并根据连续M次最新采样的回波信号的滤波处理结果，输出测量距离，解决了现有技术中的声呐测距时存在的测量结果准确性低和稳定性较差的问题。本申请通过根据连续多次采样得到的回波信号确定测量距离，与现有技术中仅依据一次采样信号确定测量距离相比，有效削弱了单次采样受测量环境的影响，使得测量结果的准确性更高，稳定性更高。通过对采样得到的回波信号进行回波合并，提升了声呐测距时待测物体存在多个反射面时测距方法的鲁棒性。通过对采样得到的回波信号进行多次回波过滤，可以准确的确定一次回波信号，仅以一次回波作为计算距离的参考，进一步提升测量结果的准确性。
通过结合几次连续采样得到的回波信号确定初始回波，然后再将当前采样得到的回波信号与初始回波进行采样距离比较，可以有效避免单次采样结果异常对测距结果的影响，进一步提升测量距离的准确率和稳定性。
本申请的装置实施例与方法相对应，装置实施例中各模块的具体实现方式参见方法是实施例，此处不再赘述。
相应的，本申请还公开了一种执行设备，所述执行设备设置有声呐传感器；所述声呐传感器用于发射和接收声波；所述执行设备还设置有中央处理器和存储器，所述存储器用于存储实施例一至实施例三所述的声呐测距方法的程序，所述中央处理器包括前速实施例四所述的各模块和单元，用于执行存储器中存储的程序，以执行实施例一至实施例三所述的声呐测距方法的各步骤。所述执行设备可以为无人机或飞行器。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
本领域普通技术人员可以理解，在本申请所提供的实施例中，所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，不经过创造性劳动想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (29)

1.一种声呐测距方法，其特征在于，包括：
获取声呐测距过程中当前次采样得到的回波信号序列，所述回波信号序列中包括按照采样时间的先后顺序从前向后排列的回波信号；
对所述回波信号序列中的回波信号进行滤波处理，确定当前次采样的滤波处理结果；
根据连续M次最新采样的回波信号的滤波处理结果，输出测量距离,其中，M为大于等于2的整数；
其中，所述对所述回波信号序列中的回波信号进行滤波处理，确定当前次采样的滤波处理结果的步骤，包括：
若所述回波信号的数目为一个，则直接将所述回波信号作为滤波处理结果；否则，对所述回波信号序列中的回波信号进行滤波处理，将滤波处理后的回波信号作为滤波处理结果；
其中，所述滤波处理包括：回波合并和/或多次回波过滤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据连续M次最新采样的回波信号的滤波处理结果，输出测量距离的步骤，包括：
选择当前次声呐测距采样的回波信号滤波处理结果中能量最大的预设数目回波信号，作为当前次滤波处理结果；
若初始回波已经确定，则根据所述当前次滤波处理结果和所述初始回波，输出测量距离；
若初始回波未确定，则根据连续M次最新采样的滤波处理结果中能量最大的回波信号，确定所述初始回波，用于后续输出测量距离，其中，所述连续M次最新采样的滤波处理结果中包含所述当前次滤波处理结果。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前次滤波处理结果和所述初始回波，输出测量距离的步骤，包括：
在所述当前次滤波处理结果中，选择采样距离与所述初始回波最近的回波信号作为当前次备选回波信号；
若所述当前次备选回波信号与所述初始回波的采样距离的差值小于或等于第一预设距离阈值，则将所述当前次备选回波信号的采样距离作为输出的测量距离；否则，将当前次滤波处理结果中能量最大的回波信号的采样距离作为输出的测量距离。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述当前次备选回波信号的采样距离作为输出的测量距离的步骤之后，还包括：
通过所述当前次备选回波信号的采样距离更新所述初始回波的采样距离。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述当前次备选回波信号的采样距离作为输出的测量距离的步骤之后，还包括：
若所述当前次备选回波信号非所述当前次滤波处理结果中能量最大的回波信号，则将所述当前次滤波处理结果中能量最大的回波信号加入预设备选回波队列，用于根据所述备选回波队列中连续M次滤波处理结果中能量最大的回波信号重新确定初始回波；否则，清空预设备选回波队列。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据连续M次最新采样的滤波处理结果中能量最大的回波信号，确定所述初始回波的步骤，包括：
若所述连续M次最新采样的滤波处理结果中前后两次采样得到的能量最大的回波信号之间的采样距离差值小于或等于第二预设距离阈值，则将所述连续M次滤波处理结果中能量最大的回波信号的采样距离的平均值作为初始回波的采样距离；
否则，删除最早一次滤波处理结果中能量最大的回波信号，重新进行一次回波信号采样，以更新连续M次采样的滤波处理结果中能量最大的回波信号。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述回波信号进行回波合并的步骤，包括：
根据所述回波信号序列中相邻回波信号的强度和采样距离，确定所述相邻回波信号是否为待合并回波信号；
若确定所述回波信号为待合并回波信号，则对所述相邻回波信号进行合并处理；
其中，所述回波信号的强度为幅值或能量。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述回波信号序列中相邻回波信号的强度和采样距离，确定所述相邻回波信号是否为待合并回波信号的步骤，包括：
如果相邻回波信号之间的采样距离差值小于预设距离差值，并且前一个回波信号的强度小于后一个回波信号的强度，则将所述相邻回波信号进行合并处理。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述将所述相邻回波信号进行合并处理的步骤，包括：
将所述相邻回波信号的能量之和作为合并后的回波信号的能量；
通过合并后的回波信号的能量，更新所述回波信号序列中所述相邻回波信号中前一个回波信号的能量，并从所述回波信号序列中删除所述相邻回波信号中后一个回波信号。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述回波进行多次回波过滤的步骤，包括：
确定所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率；
根据至少连续两次采样确定的所述概率，确定最后一次获取的回波信号中的有效回波信号。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述确定所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率的步骤，包括：
根据所述回波信号序列中包括的回波信号的数量和各回波信号的采样距离，确定所述回波信号序列中包括多次回波信号的概率。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，若所述回波信号序列中回波信号的个数大于或等于三个，所述根据所述回波信号序列中包括的回波信号的数量和各回波信号的采样距离，确定所述回波信号序列中包括多次回波信号的概率的步骤，包括：
若所述回波信号序列中前三个回波信号的采样距离匹配第一预设条件，则设置所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率为与所述第一预设条件对应的概率值，并初始化有效回波信号的采样距离为d1；否则，设置所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率为0；
其中，所述第一预设条件包括以下任意一项：
Figure FDA0002740661430000041
和
Figure FDA0002740661430000042
d1为第一个回波信号的采样距离，d2为第二个回波信号的采样距离，d3为第三个回波信号的采样距离。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，若所述回波信号序列中回波信号的个数大于或等于四个，所述根据所述回波信号序列中包括的回波信号的数量和各回波信号的采样距离，确定所述回波信号序列中包括多次回波信号的概率的步骤，包括：
若所述回波信号序列中前四个回波信号的采样距离匹配第二预设条件，则设置所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率为与所述第二预设条件对应的概率值，并初始化有效回波信号的采样距离为第一个非噪声回波的回波信号的采样距离；否则，设置所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率为0；
其中，所述第二预设条件包括以下任意一项：
Figure FDA0002740661430000043
和
Figure FDA0002740661430000044
d1为第一个回波信号的采样距离，d2为第二个回波信号的采样距离，d3为第三个回波信号的采样距离，d4为第四个回波信号的采样距离。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，若所述回波信号序列中回波信号的个数等于两个，所述根据所述回波信号序列中包括的回波信号的数量和各回波信号的采样距离，确定所述回波信号序列中包括多次回波信号的概率的步骤，包括：
若所述回波信号序列中回波信号的采样距离匹配第三预设条件，则设置所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率为与所述第三预设条件对应的概率值，并根据所述回波信号序列中的回波信号初始化有效回波信号的采样距离；否则，设置所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率为0；
其中，所述第三预设条件包括以下任意一项：
Figure FDA0002740661430000054
和
Figure FDA0002740661430000051
d1为第一个回波信号的采样距离，d2为第二个回波信号的采样距离；
所述根据所述回波信号序列中的回波信号初始化有效回波信号的采样距离包括：
若所述回波信号序列中各回波信号的采样距离满足条件
Figure FDA0002740661430000053
则初始化有效回波信号的采样距离为d1；
若所述回波信号序列中各回波信号的采样距离满足条件
Figure FDA0002740661430000052
则初始化有效回波信号的采样距离为d2-d1。
15.一种声呐测距装置，其特征在于，包括：
回波信号序列获取模块，用于获取声呐测距过程中当前次采样得到的回波信号序列，所述回波信号序列中包括按照采样时间的先后顺序从前向后排列的回波信号；
滤波处理模块，用于对所述回波信号序列获取模块获取的回波信号序列中的回波信号进行滤波处理，确定当前次采样的滤波处理结果；距离输出模块，用于根据连续M次最新采样的回波信号的滤波处理结果，输出测量距离,其中，M为大于等于2的整数；
其中，所述滤波处理模块确定当前次采样的滤波处理结果的过程包括：
若所述回波信号的数目为一个，则直接将所述回波信号作为滤波处理结果；否则，对所述回波信号序列中的回波信号进行滤波处理，将滤波处理后的回波信号作为滤波处理结果；
其中，所述滤波处理包括：回波合并和/或多次回波过滤。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述距离输出模块包括：
当前次滤波处理结果获取选择单元，用于选择当前次声呐测距采样的回波信号滤波处理结果中能量最大的预设数目回波信号，作为当前次滤波处理结果；
距离输出单元，用于若初始回波已经确定，则根据所述当前次滤波处理结果和所述初始回波，输出测量距离；
初始回波确定单元，用于若初始回波未确定，则根据连续M次最新采样的滤波处理结果中能量最大的回波信号，确定所述初始回波，用于后续输出测量距离，其中，所述连续M次最新采样的滤波处理结果中包含所述当前次滤波处理结果。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述距离输出单元进一步用于：
在所述当前次滤波处理结果中，选择采样距离与所述初始回波最近的回波信号作为当前次备选回波信号；
若所述当前次备选回波信号与所述初始回波的采样距离的差值小于或等于第一预设距离阈值，则将所述当前次备选回波信号的采样距离作为输出的测量距离；否则，将当前次滤波处理结果中能量最大的回波信号的采样距离作为输出的测量距离。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述距离输出单元还用于：
通过所述当前次备选回波信号的采样距离更新所述初始回波的采样距离。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述距离输出单元还用于：
若所述当前次备选回波信号非所述当前次滤波处理结果中能量最大的回波信号，则将所述当前次滤波处理结果中能量最大的回波信号加入预设备选回波队列，用于根据所述备选回波队列中连续M次滤波处理结果中能量最大的回波信号重新确定初始回波；否则，清空预设备选回波队列。
20.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述初始回波确定单元进一步用于：
若所述连续M次最新采样的滤波处理结果中前后两次采样得到的能量最大的回波信号之间的采样距离差值小于或等于第二预设距离阈值，则将所述连续M次滤波处理结果中能量最大的回波信号的采样距离的平均值作为初始回波的采样距离；
否则，删除最早一次滤波处理结果中能量最大的回波信号，重新进行一次回波信号采样，以更新连续M次采样的滤波处理结果中能量最大的回波信号。
21.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述滤波处理模块进一步包括：
回波合并单元，用于对所述回波信号进行回波合并；
所述回波合并单元进一步用于：
根据所述回波信号序列中相邻回波信号的强度和采样距离，确定所述相邻回波信号是否为待合并回波信号；
若确定所述回波信号为待合并回波信号，则对所述相邻回波信号进行合并处理；
其中，所述回波信号的强度为幅值或能量。
22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述根据所述回波信号序列中相邻回波信号的强度和采样距离，确定所述相邻回波信号是否为待合并回波信号，包括：
如果相邻回波信号之间的采样距离差值小于预设距离差值，并且前一个回波信号的强度小于后一个回波信号的强度，则将所述相邻回波信号进行合并处理。
23.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述将所述相邻回波信号进行合并处理，包括：
将所述相邻回波信号的能量之和作为合并后的回波信号的能量；
通过合并后的回波信号的能量，更新所述回波信号序列中所述相邻回波信号中前一个回波信号的能量，并从所述回波信号序列中删除所述相邻回波信号中后一个回波信号。
24.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述滤波处理模块进一步包括：
多次回波过滤单元，用于对所述回波进行多次回波过滤；
所述多次回波过滤单元进一步用于：
确定所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率；
根据至少连续两次采样确定的所述概率，确定最后一次获取的回波信号中的有效回波信号。
25.根据权利要求24所述的装置，其特征在于，所述确定所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率，包括：
根据所述回波信号序列中包括的回波信号的数量和各回波信号的采样距离，确定所述回波信号序列中包括多次回波信号的概率。
26.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，若所述回波信号序列中回波信号的个数大于或等于三个，所述根据所述回波信号序列中包括的回波信号的数量和各回波信号的采样距离，确定所述回波信号序列中包括多次回波信号的概率，包括：
若所述回波信号序列中前三个回波信号的采样距离匹配第一预设条件，则设置所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率为与所述第一预设条件对应的概率值，并初始化有效回波信号的采样距离为d1；否则，设置所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率为0；
其中，所述第一预设条件包括以下任意一项：
Figure FDA0002740661430000081
和
Figure FDA0002740661430000082
d1为第一个回波信号的采样距离，d2为第二个回波信号的采样距离，d3为第三个回波信号的采样距离。
27.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，若所述回波信号序列中回波信号的个数大于或等于四个，所述根据所述回波信号序列中包括的回波信号的数量和各回波信号的采样距离，确定所述回波信号序列中包括多次回波信号的概率，包括：
若所述回波信号序列中前四个回波信号的采样距离匹配第二预设条件，则设置所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率为与所述第二预设条件对应的概率值，并初始化有效回波信号的采样距离为第一个非噪声回波的回波信号的采样距离；否则，设置所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率为0；
其中，所述第二预设条件包括以下任意一项：
Figure FDA0002740661430000091
和
Figure FDA0002740661430000092
d1为第一个回波信号的采样距离，d2为第二个回波信号的采样距离，d3为第三个回波信号的采样距离，d4为第四个回波信号的采样距离。
28.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，若所述回波信号序列中回波信号的个数等于两个，所述根据所述回波信号序列中包括的回波信号的数量和各回波信号的采样距离，确定所述回波信号序列中包括多次回波信号的概率的步骤包括：
若所述回波信号序列中回波信号的采样距离匹配第三预设条件，则设置所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率为与所述第三预设条件对应的概率值，并根据所述回波信号序列中的回波信号初始化有效回波信号的采样距离；否则，设置所述回波信号序列中包含多次回波信号的概率为0；
其中，所述第三预设条件包括以下任意一项：
Figure FDA0002740661430000094
和
Figure FDA0002740661430000093
d1为第一个回波信号的采样距离，d2为第二个回波信号的采样距离；
所述根据所述回波信号序列中的回波信号初始化有效回波信号的采样距离包括：
若所述回波信号序列中各回波信号的采样距离满足条件
Figure FDA0002740661430000095
则初始化有效回波信号的采样距离为d1；
若所述回波信号序列中各回波信号的采样距离满足条件
Figure FDA0002740661430000101
则初始化有效回波信号的采样距离为d2-d1。
29.一种执行设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，还包括：
声呐传感器，所述声呐传感器用于发射和接收声波；
所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至14任意一项权利要求所述的声呐测距方法。
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