CN112816562A - 一种超声波回波信号包络的计算方法、装置、系统及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超声波回波信号包络的计算方法、装置、系统及存储介质，其包括采样点数计算步骤，获取ADC采样率和超声波信号的中心频率，并根据ADC采样率和超声波信号中心频率计算每个超声波周期的采样点数m；包络数据计算步骤，将采样点数m作为窗口宽度，从超声波回波ADC缓存中取出采样数据进行移动方差计算，并将计算出的方差保存为包络数据。本发明采用方差来计算超声波信号的包络，计算量小，兼容性强，能够适合低端单片机的使用。
Description
技术领域
本发明涉及超声波信号处理领域，具体涉及一种超声波回波信号包络的计算方法、装置、系统及存储介质。
背景技术
在超声波信号处理中，回波起点的计算是一个关键的步骤，采用包络检波是一种较为常见的方法。包络检波可以由硬件实现，但对信号带宽的兼容性不好。软件实现方法有数字滤波法、Hilbert变换等，计算量较大，不适合低端单片机使用。
有鉴于此，本发明人针对上述存在的问题进行深入构思，遂产生本案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超声波回波信号包络的计算方法、装置、系统及存储介质，以降低其计算量。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种超声波回波信号包络的计算方法，所述方法包括：
采样点数计算步骤，获取ADC采样率和超声波信号的中心频率，并根据ADC采样率和超声波信号中心频率计算每个超声波周期的采样点数m；
包络数据计算步骤，将采样点数m作为窗口宽度，从超声波回波ADC缓存中取出采样数据进行移动方差计算，并将计算出的方差保存为包络数据，该包络数据的个数为n-m+1，其中，n为超声波回波ADC缓存中存储的采样数据个数。
所述移动方差计算如下：
采用数据指针p指向超声波回波ADC缓存中的数据的第m个数据；
计算数据指针p之前的m个数据的方差，并将其保存为包络数据；
指针后移一个数据，继续计算方差，直至移动到最后一个数据。
一种超声波回波信号包络的计算装置，其包括
采样点数计算模块，用于获取ADC采样率和超声波信号的中心频率，并根据ADC采样率和超声波信号中心频率计算每个超声波周期的采样点数m；
包络数据计算模块，用于将采样点数m作为窗口宽度，用于从超声波回波ADC缓存中取出采样数据进行移动方差计算，并将计算出的方差保存为包络数据；该包络数据的个数为n-m+1，其中，n为超声波回波ADC缓存中存储的采样数据个数。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行如上述的包络计算方法。
一种计算机软件程序产品，所述计算机软件程序产品在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行如上所述的包络计算方法。
一种终端设备，包括处理器及存储器，
所述存储器用于存储指令；
所述处理器用于执行所述存储器存储的指令，以使所述终端设备执行如权上所述的包络计算方法。
采用上述方案后，本发明采用方差来计算超声波信号的包络，计算量小，兼容性强，能够适合低端单片机的使用。由于方差可用于指示数据的波动程度，所以适合识别超声波等突变信号，所以，本发明包络计算结果准确性不会太差，在精度要求不高的场景仍可以正常使用。
附图说明
图1为本发明流程图；
图2为本发明移动方差计算流程图；
图3为本发明的装置示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明揭示了一种超声波回波信号包络的计算方法，其包括以下步骤：
步骤1、获取ADC采样率和超声波信号的中心频率，并根据ADC采样率和超声波信号中心频率计算每个超声波周期的采样点数m。
计算采样点数的目的是为了让窗口宽度等于一个周期，可以保证在较小计算量的情况下计算出来的包络数值较大，提高信噪比。采样点数m=ADC采样率/超声波信号中心频率。
步骤2、将采样点数m作为窗口宽度，从超声波回波ADC缓存中取出采样数据进行移动方差计算，并将计算出的方差保存为包络数据，该包络数据的个数为n-m+1，其中，n为超声波回波ADC缓存中存储的采样数据个数。
如图2所示，本实施例中移动方差计算如下：
采用数据指针p指向超声波回波ADC缓存中的数据的第m个数据；
计算数据指针p之前的m个数据的方差，并将其保存为包络数据；
指针后移一个数据，继续计算方差，直至移动到最后一个数据。
本发明采用方差来计算超声波信号的包络，计算量小，兼容性强，能够适合低端单片机（8位的单片机）的使用。由于方差可用于指示数据的波动程度，所以适合识别超声波等突变信号，所以，本发明包络计算结果准确性不会太差，在精度要求不高的场景仍可以正常使用。
基于同一发明构思，本发明还揭示了一种超声波回波信号包络的计算装置，如图3所示，该装置包括采样点数计算模块和包络数据计算模块。
其中，采样点数计算模块用于获取ADC采样率和超声波信号的中心频率，并根据ADC采样率和超声波信号中心频率计算每个超声波周期的采样点数m。包络数据计算模块用于将采样点数m作为窗口宽度，用于从超声波回波ADC缓存中取出采样数据进行移动方差计算，并将计算出的方差保存为包络数据；该包络数据的个数为n-m+1，其中，n为超声波回波ADC缓存中存储的采样数据个数。
基于
基于同一发明构思，本发明还揭示了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行如上所述的包络计算方法。
本发明还揭示了一种计算机软件程序产品，该计算机软件程序产品在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行如权利要求1或2所述的包络计算方法。
本发明还揭示了一种终端设备，包括处理器及存储器，其中，存储器用于存储指令；处理器用于执行所述存储器存储的指令，以使所述终端设备执行如上所述的包络计算方法。
综上，本发明的关键在于，本发明采用方差来计算超声波信号的包络，计算量小，兼容性强，能够适合低端单片机的使用。由于方差可用于指示数据的波动程度，所以适合识别超声波等突变信号，所以，本发明包络计算结果准确性不会太差，在精度要求不高的场景仍可以正常使用。
以上所述，仅是本发明实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种超声波回波信号包络的计算方法，其特征在于：所述方法包括：
采样点数计算步骤，获取ADC采样率和超声波信号的中心频率，并根据ADC采样率和超声波信号中心频率计算每个超声波周期的采样点数m；
包络数据计算步骤，将采样点数m作为窗口宽度，从超声波回波ADC缓存中取出采样数据进行移动方差计算，并将计算出的方差保存为包络数据，该包络数据的个数为n-m+1，其中，n为超声波回波ADC缓存中存储的采样数据个数。
2.根据权利要求1所述的一种超声波回波信号包络的计算方法，其特征在于：所述移动方差计算如下：
采用数据指针p指向超声波回波ADC缓存中的数据的第m个数据；
计算数据指针p之前的m个数据的方差，并将其保存为包络数据；
指针后移一个数据，继续计算方差，直至移动到最后一个数据。
3.一种超声波回波信号包络的计算装置，其特征在于：包括
采样点数计算模块，用于获取ADC采样率和超声波信号的中心频率，并根据ADC采样率和超声波信号中心频率计算每个超声波周期的采样点数m；
包络数据计算模块，用于将采样点数m作为窗口宽度，用于从超声波回波ADC缓存中取出采样数据进行移动方差计算，并将计算出的方差保存为包络数据；该包络数据的个数为n-m+1，其中，n为超声波回波ADC缓存中存储的采样数据个数。
4.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行如权利要求1或2所述的包络计算方法。
5.一种计算机软件程序产品，其特征在于：所述计算机软件程序产品在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行如权利要求1或2所述的包络计算方法。
6.一种终端设备，包括处理器及存储器，其特征在于：
所述存储器用于存储指令；
所述处理器用于执行所述存储器存储的指令，以使所述终端设备执行如权利要求1或2任一所述的包络计算方法。
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