CN113204006A - 超声波雷达距离标定系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于传感器技术领域，公开了一种超声波雷达距离标定系统和方法。该系统包括：雷达模块发射第一超声波信号；探测模块将第一超声波信号转化为触发信号发送至控制模块；控制模块在进行计时，在达到预设飞行时间时，生成发波信号，探测模块在接收到发波信号时，发射第二超声波信号；雷达模块接收探测模块发射的第二超声波信号，根据第二超声波信号计算测试距离；控制模块根据测试距离和预设模拟测试距离得到标定结果。通过上述方式，实现了超声波雷达的自动化标定，通过控制模块生成模拟的超声波飞行时间对超声波雷达进行标定，以排除检测过程中的环境因素影响，提高了超声波雷达距离标定过程了的检测精准度和可靠性。

Description

超声波雷达距离标定系统和方法

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种超声波雷达距离标定系统和方法。

背景技术

随着我国汽车保有量的持续增长，智能汽车的高级辅助驾驶功能也逐渐成为一项标准配置。超声波雷达作为智能汽车高级辅助驾驶功能重要的传感器，进而对当中超声波雷达的准确性也有着很高的要求。

因此，为了辅助驾驶中的功能，车辆下线后需要对超声波雷达测距进行标定，保证超声波雷达距离测定准确。而传统的超声波雷达距离标定过程是将超声波雷达装到车辆上后，对多个超声波雷达逐一进行标定。但这种方法超声波雷达在标定过程中超声波容易与周围物体碰撞产生回波造成一定的误差，因此对标定的场地的大小和场地设置有较高的要求。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种超声波雷达距离标定系统和方法，旨在解决现有技术受环境影响标定精准度较低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种超声波雷达距离标定系统，所述超声波雷达距离标定系统包括：依次连接的雷达模块、控制模块以及探测模块；

所述雷达模块，用于发射第一超声波信号；

所述探测模块，用于接收所述雷达模块发射的第一超声波信号，并将所述第一超声波信号转化为触发信号发送至控制模块；

所述控制模块，用于在接收到所述触发信号时，进行计时，在达到预设飞行时间时，生成发波信号，并将所述发波信号发送至探测模块；

所述探测模块，用于在接收到所述发波信号时，生成第二超声波信号，发射所述第二超声波信号；

所述雷达模块，还用于接收所述探测模块发射的第二超声波信号，根据所述第二超声波信号计算测试距离，将所述测试距离发送至所述控制模块；

所述控制模块，还用于接收所述测试距离，根据所述测试距离和预设模拟测试距离得到标定结果。

可选的，所述控制模块包括：依次连接的处理子模块和驱动子模块，所述驱动子模块与所述探测模块连接，所述处理子模块与所述雷达模块连接；

所述处理子模块，用于获取预设模拟测试距离和超声波速度，根据所述预设模拟测试距离和超声波速度计算得到预设飞行时间，将所述预设飞行时间发送至驱动子模块；

所述驱动子模块，用于接收所述预设飞行时间，在接收到所述触发信号时，进行计时，在到达所述预设飞行时间时，生成发波信号，并将所述发波信号发送至探测模块。

可选的，所述雷达模块还包括：依次连接的待标定雷达子模块和数据运算子模块，所述数据运算子模块与所述控制模块连接；

所述待标定雷达子模块，用于发射第一超声波信号；

所述待标定雷达子模块，还用于接收所述探测模块发射的第二超声波信号，根据所述第二超声波信号生成回波信号，并将所述回波信号发送至所述数据运算子模块；

所述数据运算子模块，用于获取发射第一超声波信号的时间，在接收到回波信号时，根据所述回波信号到达的时间和发射第一超声波信号的时间计算测试距离，将所述测试距离发送至所述控制模块。

可选的，所述控制模块，还用于根据所述标定结果判断所述雷达模块的参数配置是否准确，若所述所述雷达模块的参数配置不准确，则生成调整信号，并将所述调整信号发送至雷达模块；

所述雷达模块，还用于接收所述调整信号，根据所述调整信号对所述参数配置进行调整。

可选的，所述超声波雷达距离标定系统还包括消音模块；

所述消音模块，用于吸收所述雷达模块发射且探测模块未接收到的第一超声波信号；

所述消音模块，还用于吸收所述探测模块发射且雷达模块未接收到的第二超声波信号。

进一步地，为实现上述目的，本发明还提供一种超声波雷达距离标定方法，其特征在于，超声波雷达距离标定方法应用于所述超声波雷达距离标定系统，所述超声波雷达距离标定系统包括：依次连接的雷达模块、控制模块以及探测模块；

所述雷达模块发射第一超声波信号；

所述探测模块接收所述雷达模块发射的第一超声波信号，并将所述第一超声波信号转化为触发信号发送至控制模块；

所述控制模块在接收到所述触发信号时，进行计时，在达到预设飞行时间时，生成发波信号，并将所述发波信号发送至探测模块；

所述探测模块在接收到所述发波信号时，生成第二超声波信号，发射所述第二超声波信号；

所述雷达模块接收所述探测模块发射的第二超声波信号，根据所述第二超声波信号计算测试距离，将所述测试距离发送至所述控制模块；

所述控制模块接收所述测试距离，根据所述测试距离和预设模拟测试距离得到标定结果。

可选的，所述控制模块包括：依次连接的处理子模块和驱动子模块，所述驱动子模块与所述探测模块连接，所述处理子模块与所述雷达模块连接；

所述控制模块在接收到所述触发信号时，进行计时，在达到预设飞行时间时，生成发波信号，并将所述发波信号发送至探测模块，包括：

所述处理子模块获取预设模拟测试距离和超声波速度，根据所述预设模拟测试距离和超声波速度计算得到预设飞行时间，将所述预设飞行时间发送至驱动子模块；

所述驱动子模块接收所述预设飞行时间，在接收到所述触发信号时，进行计时，在到达所述预设飞行时间时，生成发波信号，并将所述发波信号发送至探测模块。

可选的，所述雷达模块还包括：依次连接的待标定雷达子模块和数据运算子模块，所述数据运算子模块与所述控制模块连接；

所述雷达模块发射第一超声波信号，包括：

所述待标定雷达子模块发射第一超声波信号；

所述雷达模块接收所述探测模块发射的第二超声波信号，根据所述第二超声波信号计算测试距离，将所述测试距离发送至所述控制模块，包括：

所述待标定雷达子模块接收所述探测模块发射的第二超声波信号，根据所述第二超声波信号生成回波信号，并将所述回波信号发送至所述数据运算子模块；

所述数据运算子模块获取发射第一超声波信号的时间，在接收到回波信号时，根据所述回波信号到达的时间和发射第一超声波信号的时间计算测试距离，将所述测试距离发送至所述控制模块。

可选的，所述控制模块接收所述测试距离，根据所述测试距离和预设模拟测试距离得到标定结果的步骤之后，还包括：

所述控制模块根据所述标定结果判断所述雷达模块的参数配置是否准确，若所述所述雷达模块的参数配置不准确，则生成调整信号，并将所述调整信号发送至雷达模块；

所述雷达模块接收所述调整信号，根据所述调整信号对所述参数配置进行调整。

可选的，所述超声波雷达距离标定系统还包括：消音模块；

所述控制模块接收所述测试距离，根据所述测试距离和预设模拟测试距离得到标定结果的步骤之后，还包括：

所述消音模块吸收所述雷达模块发射且探测模块未接收到的第一超声波信号；

所述消音模块吸收所述探测模块发射且雷达模块未接收到的第二超声波信号。

本发明通过雷达模块发射第一超声波信号；探测模块接收雷达模块发射的第一超声波信号，并将第一超声波信号转化为触发信号发送至控制模块；控制模块在接收到触发信号时，进行计时，在达到预设飞行时间时，生成发波信号，并将所述发波信号发送至探测模块；探测模块在接收到发波信号时，生成第二超声波信号，发射第二超声波信号；雷达模块接收探测模块发射的第二超声波信号，根据第二超声波信号计算测试距离，将测试距离发送至控制模块；控制模块接收测试距离，根据测试距离和预设模拟测试距离得到标定结果。实现了超声波雷达的自动化标定，由于控制模块生成模拟的超声波回波，对超声波雷达进行标定，不需要超声波模块和雷达模块之间间隔较长距离，因此节约了标定场地，也排除检测过程中的环境因素影响，提高了超声波雷达距离标定过程了的检测精准度和可靠性，同时由于发波探头以非常小的距离安装在超声波雷达附近，大大节约了空间，克服了传统超声波雷达距离标定对场地尺寸要求大的问题。

附图说明

图1为本发明超声波雷达距离标定系统第一实施例的结构框图；

图2为本发明超声波雷达距离标定系统一实施例的结构示意图；

图3为为本发明超声波雷达距离标定系统一实施例的驱动子模块结构示意图；

图4为本发明超声波雷达距离标定系统第二实施例的结构框图；

图5为本发明超声波雷达距离标定方法第一实施例的流程示意图；

图6为本发明超声波雷达距离标定方法第二实施例的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，图1为本发明超声波雷达距离标定系统第一实施例的结构框图。

所述超声波雷达距离标定系统包括：依次连接的雷达模块10、控制模块30以及探测模块20；

在本实施例中，所述雷达模块10，用于发射第一超声波信号。

需要说明的是，本实施例用于超声波雷达距离标定的环节，在超声波雷达安装上车辆之前，通过本实施例对待安装于车辆的多个超声波雷达进行标定，如图2，由于本方案中雷达模块10中待标定的超声波雷达探头和探测模块20中的发波探头之间距离十分小(一般来说距离小于5mm)因此不会受到周围环境以及传播介质的影响。其中，发波探头为可以收发超声波的传感器，所述发波探头的类型本实施例对此不加以限定。所述待标定的超声波雷达和发波探头均被支架进行固定，以保证标定过程中各部件的稳定性。

可以理解的是，所述雷达模块10中包含了待标定的超声波雷达，通过待标定的超声波雷达发射第一超声波信号，发出的超声波信号大部分会被探测模块20中的发波探头所接受，会有一小部分的超声波会射向其他方向，通过设置在周围的消音层可以将这一小部分超声波吸收，以防止这一小部分超声波接触周围物体反射回到发波探头和待标定的超声波雷达，进而对标定过程造成影响。

在本实施例中，所述探测模块20，用于接收所述雷达模块10发射的第一超声波信号，并将所述第一超声波信号转化为触发信号发送至控制模块30。

需要解释的是，探测模块20接收到第一超声波信号后，需要将超声波信号转化为控制终端可以识别的电信号也就是所述触发信号，并将所述触发信号发送到控制模块30进行下一步处理。

在本实施例中，所述控制模块30，用于在接收到所述触发信号时，进行计时，在达到预设飞行时间时，生成发波信号，并将所述发波信号发送至探测模块20。

可以理解的是，控制模块30接收到了触发信号时，表明探测模块20检测到了雷达模块10发射的第一超声波信号，需要注意的是，由于雷达模块10和探测模块20相距非常的近，因此，几乎在雷达模块10发波的同时控制模块30就可以接收到触发信号。

在本实施例中，所述控制模块30包括：依次连接的处理子模块31和驱动子模块32，所述驱动子模块32与所述探测模块20连接，所述处理子模块31与所述雷达模块10连接；所述处理子模块31，用于获取预设模拟测试距离和超声波速度，根据所述预设模拟测试距离和超声波速度计算得到预设飞行时间，将所述预设飞行时间发送至驱动子模块32；所述驱动子模块32，用于接收所述预设飞行时间，在接收到所述触发信号时，进行计时，在到达所述预设飞行时间时，生成发波信号，并将所述发波信号发送至探测模块20。

在具体实现中，控制模块30可以包括用于进行控制和处理数据的处理子模块31以及用于驱动探测模块20工作的驱动子模块32，首先处理子模块31会根据标定的要求设置一个标定距离即为上述预设模拟测试距离，也就是说通过本装置模拟一个标定距离下的障碍物；接着计算常规环境下超声波从超声波传感器到达标定距离以及到达标定距离后回到超声波传感器过程中超声波的飞行时间，该飞行时间即为预设飞行时间；当第一超声波信号到达探测模块20后，探测模块20生成触发信号并发送至驱动子模块32，此时驱动子模块32开始计时，当到达上述计算得到的预设飞行时间时，生成驱动信号以驱动探测模块20发出第二超声波信号，所述驱动信号即为发波信号。自此，由探测模块20、驱动子模块32和处理子模块31共同实现了模拟回波的功能。此外，驱动子模块32根据处理子模块31中预设设置好超声波信号算法，转换为满足特定频率和相位的发波信号，传输至探测模块中的发波探头，最终完成电信号到超声波信号的转换。

需要理解的是，驱动子模块32的具体结构可以为一套驱动装置，例如：所述驱动装置结构原理如图3所示，其中驱动处理子模块321用于生成发波信号发送至数模转换模块322，所述数模转换模块用于将所述发波信号转化为模拟发波信号，并将所述模拟发波信号发送至信号放大模块323，所述数据放大子模块用于将放大后的信号发送至探测模块20，所述频率调整模块325用于对接收到的信号进行过滤，并将过滤后的信号发送至幅值调整模块324，所述幅值调整模块用于调整接收到信号的幅值并发送给驱动处理子模块321，所述频率调整模块325与所述幅值调整模块324均用于调节信号，以使抵达驱动处理子模块321的信号满足输入灵敏度的要求。所述驱动12路通道可驱动12个发波探头模拟超声波回波。(支持频率范围：25-100kHz；距离分辨率：1us，相当于约0.15mm；输出幅度8.0Vpp；输入灵敏度：30mVpp。)每个输出通道都有一个12位缓冲器。上电后，缓冲器会初始化为0xfff,此时输出电压幅为±4V。可以通过FPGA配置DAC调节输出电压以及输出频率。具体配置关系为V输出＝4*DAC配置值(Hex)/0xfff,频率配置与电压类似。驱动装置工作时，发波探头安装在待标定超声波雷达附近距离很短(＜5mm)，两者共同安装在超声波暗箱内，暗箱内结构如图2所示。通过使用上述提供的优选结构，驱动子模块32，可以对不同实验要求下超声波的超声波回波进行模拟，拥有较广的频率范围，能适应多种不同的超声波雷达产品的标定需求，提高了超声波雷达距离标定系统的灵活性和适应性，此外，由于在实际超声波雷达发波以及回波的过程中，超声波会有一定的衰减，为了更真实的模拟超声波回波，可以根据该驱动装置对回波的频率、相位以及振幅进行调整，以满足不同模拟测试环境下的多种需求。

在本实施例中，所述探测模块20，还用于在接收到所述发波信号时，生成第二超声波信号，发射所述第二超声波信号。

需要理解的是，探测模块20接收到控制模块30发出的发波信号时，根据发波信号生成第二超声波信号并向外发射，所述第二超声波信号大部分会直接发射到雷达模块10的超声波接收端，还有一部分则无法到达雷达模块10，这一部分无法到达的超声波会被设置在周围的消音层吸收。

在本实施例中，所述雷达模块10，还用于接收所述探测模块20发射的第二超声波信号，根据所述第二超声波信号计算测试距离，将所述测试距离发送至所述控制模块30。

可以理解的是，雷达模块10会根据第二超声波信号的接收时间和第一超声波信号的发出时间两者中的时间差值得到超声波的飞行时间，在根据所述飞行时间和声速计算物体的距离，通过超声波传感器的检测功能即可完成。

在本实施例中，所述雷达模块10还包括：依次连接的待标定雷达子模块11和数据运算子模块12，所述数据运算子模块12与所述控制模块30连接，所述待标定雷达子模块11发射第一超声波信号；所述待标定雷达子模块11，用于接收所述探测模块20发射的第二超声波信号，根据所述第二超声波信号生成回波信号，并将所述回波信号发送至所述数据运算子模块12；所述数据运算子模块12，用于获取发射第一超声波信号的时间，在接收到回波信号时，根据所述回波信号到达的时间和发射第一超声波信号的时间计算测试距离，将所述测试距离发送至所述控制模块30。

需要明白的是，待标定雷达子模块11接收到第二超声波信号后，将超声波信号转化为电信号，再将所述电信号和第一超声波发波时的信号综合考虑，得到两者的时间差，运算子模块12根据预先设定好的内部参数结合时间差计算出来待测目标的距离，在此过程中，由于内部参数尚未进行标定或者未设置好，导致运算结果可能出现误差，需要通过本实施例测试出来，进行标定。

在本实施例中，所述控制模块30，还用于接收所述测试距离，根据所述测试距离和预设模拟测试距离得到标定结果。

在本实施例中，所述控制模块30还包括：数据监控子模块，所述数据监控子模块与运算子模块12和处理子模块31相连；所述处理子模块31，还用于获取预设模拟测试距离，将所述预设模拟测试距离发送至数据监控子模块；所述数据监控子模块，用于接收所述处理子模块31发送的预设模拟测试距离，接收所述雷达模块10发送的测试距离，根据所述测试距离和预设模拟测试距离得到标定结果。

可以理解的是，数据监控子模块，用于监控待标定超声波雷达识别的距离，进而与处理子模块31中的预设模拟测试距离进行比对。

需要理解的是，整个运算过程即通过模拟超声波的飞行过程，实现超声波传感器的标定，例如：系统将预设模拟测试距离L转换为超声波的飞行时间t，计算方法可以为将预设模拟测试距离2L/声速v得到飞行时间t。发波探头在捕获待标定雷达信号的t时间后进行发波，实现了对原始雷达超声波的回波模拟，进而在实验室内完成了对超声波距离的标定。进一步的，雷达模块10中的超声波传感器通过检测得到检测结果，也就是测试距离l，最后将预设模拟测试距离L和测试距离l进行比较即可知道超声波传感器的偏差量，再通过调整超声波传感器内部参数进行修正即可完成整个标定过程。例如：控制模块30给定的预设模拟测试距离为6.00m加上雷达模块10和探测模块20间的距离0.05m*2，最终实际距离为6.10m而雷达模块10检测出来的距离为5.94m，那么即可计算出雷达模块10测量的误差，进而根据误差对雷达模块10中超声波传感器的内部参数进行调整。

在本实施例中，所述超声波雷达距离标定系统还包括：消音模块40；所述消音模块40，用于吸收所述雷达模块10发射且探测模块20未接收到的第一超声波信号；所述消音模块40，还用于吸收所述探测模块20发射且雷达模块10未接收到的第二超声波信号。

需要说明的是，在第一超声波信号和第二超声波信号发射的过程中，超声波信号的主瓣传输到了对应的模块中，当有一部分旁瓣信号会向周围射去，如果不加以处理的话，与周围物体接触后超声波会产生反射或者漫反射的情况以影响标定过程，进而引起误判，因此需要在雷达模块10和探测模块20周围设置上消音模块40以吸收这一部分旁瓣的信号，需要注意的是如图2消音模块40为设置在雷达模块10中待标定的超声波雷达和探测模块20中发波探头周围的消音层。

在本实施例中通过.雷达模块10发射第一超声波信号；探测模块20接收雷达模块10发射的第一超声波信号，并将第一超声波信号转化为触发信号发送至控制模块30；控制模块30在接收到触发信号时，进行计时，在达到预设飞行时间时，生成发波信号，并将所述发波信号发送至探测模块20；探测模块20在接收到发波信号时，生成第二超声波信号，发射第二超声波信号；雷达模块10接收探测模块20发射的第二超声波信号，根据第二超声波信号计算测试距离，将测试距离发送至控制模块30；控制模块30接收测试距离，根据测试距离和预设模拟测试距离得到标定结果。实现了超声波雷达的自动化标定，通过控制模块30生成模拟的超声波飞行时间对超声波雷达进行标定，以排除检测过程中的环境因素影响，提高了超声波雷达距离标定过程了的检测精准度和可靠性，同时由于发波探头以非常小的距离安装在超声波雷达附近，大大节约了空间，克服了传统超声波雷达距离标定对场地尺寸要求大的问题。

参照图4，图4为本发明超声波雷达距离标定系统第二实施例的结构框图，基于上述图1所示的实施例，提出本发明超声波雷达距离标定系统的第二实施例。

在本实施例中，所述控制模块30，还用于根据所述标定结果判断所述雷达模块10的参数配置是否准确，若所述所述雷达模块10的参数配置不准确，则生成调整信号，并将所述调整信号发送至雷达模块10。

需要明白的是，根据所述标定结果即可知道当前雷达模块10中待标定超声波雷达的检测精确度，进而根据预设的精确度标准判断待标定超声波雷达是否满足预设的精确度要求，若不满足要求则说明参数配置不合理，即可以生成调整信号，进而调整雷达模块10中待标定超声波雷达的参数配置，再通过反复测量确保待标定超声波雷达满足预设标准。

在本实施例中，所述雷达模块10，还用于接收所述调整信号，根据所述调整信号对所述参数配置进行调整。

需要理解的是，超声波雷达的距离检测容易受到内部因素和外部因素两部分的影响，内部参数可以通过调整超声波雷达的运算参数以及检测参数来实现，外部因素虽然无法改变，但可以通过调整超声波雷达当中的其他参数进行校正，例如：当在不同温度的条件下，超声波雷达的检测过程会受到一定影响，但是可以通过调整温度补偿模块中的参数对不同温度下的温度补偿系数进行标定。

进一步的，通过多次多个温度条件下的检测，可以通过本实施例对不同温度下的温度系数进行标定校准。

在本实施例中通过.所述控制模块30根据所述标定结果判断所述雷达模块10的参数配置是否准确，若所述所述雷达模块10的参数配置不准确，则生成调整信号，并将所述调整信号发送至雷达模块10；所述雷达模块10接收所述调整信号，根据所述调整信号对所述参数配置进行调整。实现了自动根据标定结果，调整超声波雷达的参数，进而提升了雷达标定过程的效率。

进一步地，参照图5，图5为本发明超声波雷达距离标定方法，图5为本发明超声波雷达距离标定方法第一实施例的流程示意图，所述超声波雷达距离标定方法应用于所述超声波雷达距离标定系统，所述超声波雷达距离标定系统包括：依次连接的雷达模块、控制模块以及探测模块；

步骤S10：所述雷达模块发射第一超声波信号。

需要说明的是，本实施例用于超声波雷达距离标定的环节，在超声波雷达安装上车辆之前，通过本实施例对待安装于车辆的多个超声波雷达进行标定，如图2，由于本方案是在一个周围设置了消音层的容器中进行的测试，且雷达模块中待标定的超声波雷达探头和探测模块中的发波探头之间距离十分小(一般来说距离小于5mm)因此不会受到周围环境以及传播介质的影响。其中，消音层的材料优选消音棉，发波探头为可以收发超声波的传感器，所述发波探头的类型本实施例对此不加以限定。所述待标定的超声波雷达和发波探头均被支架进行固定，以保证标定过程中各部件的稳定性。

可以理解的是，所述雷达模块中包含了待标定的超声波雷达，通过待标定的超声波雷达发射第一超声波信号，发出的超声波信号大部分会被探测模块中的发波探头所接受，会有一小部分的超声波会射向其他方向，通过设置在周围的消音层可以将这一小部分超声波吸收，以防止这一小部分超声波接触周围物体反射回到发波探头和待标定的超声波雷达，进而对标定过程造成影响。

步骤S20：所述探测模块接收所述雷达模块发射的第一超声波信号，并将所述第一超声波信号转化为触发信号发送至控制模块。

需要解释的是，探测模块接收到第一超声波信号后，需要将超声波信号转化为控制终端可以识别的电信号也就是所述触发信号，并将所述触发信号发送到控制模块进行下一步处理。

步骤S30：所述控制模块在接收到所述触发信号时，进行计时，在达到预设飞行时间时，生成发波信号，并将所述发波信号发送至探测模块。

可以理解的是，控制模块接收到了触发信号时，表明探测模块检测到了雷达模块发射的第一超声波信号，需要注意的是，由于雷达模块和探测模块相距非常的近，因此，几乎在雷达模块发波的同时控制模块就可以接收到触发信号。

在本实施例中，所述控制模块包括：依次连接的处理子模块和驱动子模块，所述驱动子模块与所述探测模块连接，所述处理子模块与所述雷达模块连接；所述处理子模块获取预设模拟测试距离和超声波速度，根据所述预设模拟测试距离和超声波速度计算得到预设飞行时间，将所述预设飞行时间发送至驱动子模块；所述驱动子模块接收所述预设飞行时间，在接收到所述触发信号时，进行计时，在到达所述预设飞行时间时，生成发波信号，并将所述发波信号发送至探测模块。

在具体实现中，控制模块可以包括用于进行控制和处理数据的处理子模块以及用于驱动探测模块工作的驱动子模块，首先处理子模块会根据标定的要求设置一个标定距离即为上述预设模拟测试距离，也就是说通过本装置模拟一个标定距离下的障碍物；接着计算常规环境下超声波从超声波传感器到达标定距离以及到达标定距离后回到超声波传感器过程中超声波的飞行时间，该飞行时间即为预设飞行时间；当第一超声波信号到达探测模块后，探测模块生成触发信号并发送至驱动子模块，此时驱动子模块开始计时，当到达上述计算得到的预设飞行时间时，生成驱动信号以驱动探测模块发出第二超声波信号，所述驱动信号即为发波信号。自此，由探测模块、驱动子模块和处理子模块共同实现了模拟回波的功能。此外，驱动子模块根据处理子模块中预设设置好超声波信号算法，转换为满足特定频率和相位的发波信号，传输至探测模块中的发波探头，最终完成电信号到超声波信号的转换。

需要理解的是，驱动子模块的具体结构可以为一套驱动装置，例如：所述驱动装置电路原理如图3所示，所述驱动12路通道可驱动12个发波探头模拟超声波回波。(支持频率范围：25-100kHz；距离分辨率：1us，相当于约0.15mm；输出幅度8.0Vpp；输入灵敏度：30mVpp。)每个输出通道都有一个12位缓冲器。上电后，缓冲器会初始化为0xfff,此时输出电压幅为±4V。可以通过FPGA配置DAC调节输出电压以及输出频率。具体配置关系为V输出＝4*DAC配置值(Hex)/0xfff,频率配置与电压类似。驱动装置工作时，发波探头安装在待标定超声波雷达附近距离很短(＜5mm)，两者共同安装在超声波暗箱内，暗箱内结构如图2所示。通过使用上述提供的优选结构，驱动子模块，可以对不同实验要求下超声波的超声波回波进行模拟，拥有较广的频率范围，能适应多种不同的超声波雷达产品的标定需求，提高了超声波雷达距离标定系统的灵活性和适应性，此外，由于在实际超声波雷达发波以及回波的过程中，超声波会有一定的衰减，为了更真实的模拟超声波回波，可以根据该驱动装置对回波的频率、相位以及振幅进行调整，以满足不同模拟测试环境下的多种需求。

步骤S40：所述探测模块在接收到所述发波信号时，生成第二超声波信号，发射所述第二超声波信号。

需要理解的是，探测模块接收到控制模块发出的发波信号时，根据发波信号生成第二超声波信号并向外发射，所述第二超声波信号大部分会直接发射到雷达模块的超声波接收端，还有一部分则无法到达雷达模块，这一部分无法到达的超声波会被设置在周围的消音层吸收。

步骤S50：所述雷达模块接收所述探测模块发射的第二超声波信号，根据所述第二超声波信号计算测试距离，将所述测试距离发送至所述控制模块。

可以理解的是，雷达模块会根据第二超声波信号的接收时间和第一超声波信号的发出时间两者中的时间差值得到超声波的飞行时间，在根据所述飞行时间和声速计算物体的距离，通过超声波传感器的检测功能即可完成。

在本实施例中，所述雷达模块还包括：依次连接的待标定雷达子模块和数据运算子模块，所述数据运算子模块与所述控制模块连接，所述待标定雷达子模块发射第一超声波信号；所述待标定雷达子模块接收所述探测模块发射的第二超声波信号，根据所述第二超声波信号生成回波信号，并将所述回波信号发送至所述数据运算子模块；所述数据运算子模块获取发射第一超声波信号的时间，在接收到回波信号时，根据所述回波信号到达的时间和发射第一超声波信号的时间计算测试距离，将所述测试距离发送至所述控制模块。

需要明白的是，待标定雷达子模块接收到第二超声波信号后，将超声波信号转化为电信号，再将所述电信号和第一超声波发波时的信号综合考虑，得到两者的时间差，运算子模块根据预先设定好的内部参数结合时间差计算出来待测目标的距离，在此过程中，由于内部参数尚未进行标定或者未设置好，导致运算结果可能出现误差，需要通过本实施例测试出来，进行标定。

步骤S60：所述控制模块接收所述测试距离，根据所述测试距离和预设模拟测试距离得到标定结果。

在本实施例中，所述控制模块还包括：数据监控子模块，所述数据监控子模块与运算子模块和处理子模块相连；所述处理子模块，获取预设模拟测试距离，将所述预设模拟测试距离发送至数据监控子模块；所述数据监控子模块，接收所述处理子模块发送的预设模拟测试距离，接收所述雷达模块发送的测试距离，根据所述测试距离和预设模拟测试距离得到标定结果。

可以理解的是，数据监控子模块，用于监控待标定超声波雷达识别的距离，进而与处理子模块中的预设模拟测试距离进行比对。

需要理解的是，整个运算过程即通过模拟超声波的飞行过程，实现超声波传感器的标定，例如：系统将预设模拟测试距离L转换为超声波的飞行时间t，计算方法可以为将预设模拟测试距离2L/声速v得到飞行时间t。发波探头在捕获待标定雷达信号的t时间后进行发波，实现了对原始雷达超声波的回波模拟，进而在实验室内完成了对超声波距离的标定。进一步的，雷达模块中的超声波传感器通过检测得到检测结果，也就是测试距离l，最后将预设模拟测试距离L和测试距离l进行比较即可知道超声波传感器的偏差量，再通过调整超声波传感器内部参数进行修正即可完成整个标定过程。例如：控制模块给定的预设模拟测试距离为6.00m加上雷达模块和探测模块间的距离0.05m*2，最终实际距离为6.10m而雷达模块检测出来的距离为5.94m，那么即可计算出雷达模块测量的误差，进而根据误差对雷达模块中超声波传感器的内部参数进行调整。

在本实施例中，所述超声波雷达距离标定系统还包括：消音模块；所述消音模块吸收所述雷达模块发射且探测模块未接收到的第一超声波信号；所述消音模块吸收所述探测模块发射且雷达模块未接收到的第二超声波信号。

需要说明的是，在第一超声波信号和第二超声波信号发射的过程中，超声波信号的主瓣传输到了对应的模块中，当有一部分旁瓣信号会向周围射去，如果不加以处理的话，与周围物体接触后超声波会产生反射或者漫反射的情况以影响标定过程，进而引起误判，因此需要在雷达模块和探测模块周围设置上消音模块以吸收这一部分旁瓣的信号。

在本实施例中通过.雷达模块发射第一超声波信号；探测模块接收雷达模块发射的第一超声波信号，并将第一超声波信号转化为触发信号发送至控制模块；控制模块在接收到触发信号时，进行计时，在达到预设飞行时间时，生成发波信号，并将所述发波信号发送至探测模块；探测模块在接收到发波信号时，生成第二超声波信号，发射第二超声波信号；雷达模块接收探测模块发射的第二超声波信号，根据第二超声波信号计算测试距离，将测试距离发送至控制模块；控制模块接收测试距离，根据测试距离和预设模拟测试距离得到标定结果。实现了超声波雷达的自动化标定，通过控制模块生成模拟的超声波飞行时间对超声波雷达进行标定，以排除检测过程中的环境因素影响，提高了超声波雷达距离标定过程了的检测精准度和可靠性，同时由于发波探头以非常小的距离安装在超声波雷达附近，大大节约了空间，克服了传统超声波雷达距离标定对场地尺寸要求大的问题。

参照图6，图6为本发明超声波雷达距离标定方法第二实施例的流程示意图，基于上述图5所示的实施例，提出本发明超声波雷达距离标定方法的第二实施例。

在本实施例中，所述步骤S60之后，还包括：

步骤S70：所述控制模块根据所述标定结果判断所述雷达模块的参数配置是否准确，若所述所述雷达模块的参数配置不准确，则生成调整信号，并将所述调整信号发送至雷达模块。

需要明白的是，根据所述标定结果即可知道当前雷达模块中待标定超声波雷达的检测精确度，进而根据预设的精确度标准判断待标定超声波雷达是否满足预设的精确度要求，若不满足要求则说明参数配置不合理，即可以生成调整信号，进而调整雷达模块中待标定超声波雷达的参数配置，再通过反复测量确保待标定超声波雷达满足预设标准。

步骤S80：所述雷达模块接收所述调整信号，根据所述调整信号对所述参数配置进行调整。

需要理解的是，超声波雷达的距离检测容易受到内部因素和外部因素两部分的影响，内部参数可以通过调整超声波雷达的运算参数以及检测参数来实现，外部因素虽然无法改变，但可以通过调整超声波雷达当中的其他参数进行校正，例如：当在不同温度的条件下，超声波雷达的检测过程会受到一定影响，但是可以通过调整温度补偿模块中的参数对不同温度下的温度补偿系数进行标定。

进一步的，通过多次多个温度条件下的检测，可以通过本实施例对不同温度下的温度系数进行标定校准。

在本实施例中通过.所述控制模块根据所述标定结果判断所述雷达模块的参数配置是否准确，若所述所述雷达模块的参数配置不准确，则生成调整信号，并将所述调整信号发送至雷达模块；所述雷达模块接收所述调整信号，根据所述调整信号对所述参数配置进行调整。实现了自动根据标定结果，调整超声波雷达的参数，进而提升了雷达标定过程的效率。

此外，需要说明的是，在本文中，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、物品或者系统不仅包括那些要素，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、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分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(如只读存储器(Read Only Memory，ROM)/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种超声波雷达距离标定系统，其特征在于，所述超声波雷达距离标定系统包括：依次连接的雷达模块、控制模块以及探测模块；

所述雷达模块，用于发射第一超声波信号；

所述探测模块，用于接收所述雷达模块发射的第一超声波信号，并将所述第一超声波信号转化为触发信号发送至控制模块；

所述控制模块，用于在接收到所述触发信号时，进行计时，在达到预设飞行时间时，生成发波信号，并将所述发波信号发送至探测模块；

所述探测模块，用于在接收到所述发波信号时，生成第二超声波信号，发射所述第二超声波信号；

所述雷达模块，还用于接收所述探测模块发射的第二超声波信号，根据所述第二超声波信号计算测试距离，将所述测试距离发送至所述控制模块；

所述控制模块，还用于接收所述测试距离，根据所述测试距离和预设模拟测试距离得到标定结果。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块包括：依次连接的处理子模块和驱动子模块，所述驱动子模块与所述探测模块连接，所述处理子模块与所述雷达模块连接；

所述处理子模块，用于获取预设模拟测试距离和超声波速度，根据所述预设模拟测试距离和超声波速度计算得到预设飞行时间，将所述预设飞行时间发送至驱动子模块；

所述驱动子模块，用于接收所述预设飞行时间，在接收到所述触发信号时，进行计时，在到达所述预设飞行时间时，生成发波信号，并将所述发波信号发送至探测模块。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述雷达模块还包括：依次连接的待标定雷达子模块和数据运算子模块，所述数据运算子模块与所述控制模块连接；

所述待标定雷达子模块，用于发射第一超声波信号；

所述待标定雷达子模块，还用于接收所述探测模块发射的第二超声波信号，根据所述第二超声波信号生成回波信号，并将所述回波信号发送至所述数据运算子模块；

所述数据运算子模块，用于获取发射第一超声波信号的时间，在接收到回波信号时，根据所述回波信号到达的时间和发射第一超声波信号的时间计算测试距离，将所述测试距离发送至所述控制模块。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块，还用于根据所述标定结果判断所述雷达模块的参数配置是否准确，若所述所述雷达模块的参数配置不准确，则生成调整信号，并将所述调整信号发送至雷达模块；

所述雷达模块，还用于接收所述调整信号，根据所述调整信号对所述参数配置进行调整。

5.如权利要求1～4中任一项所述的系统，其特征在于，所述超声波雷达距离标定系统还包括消音模块；

所述消音模块，用于吸收所述雷达模块发射且探测模块未接收到的第一超声波信号；

所述消音模块，还用于吸收所述探测模块发射且雷达模块未接收到的第二超声波信号。

6.一种超声波雷达距离标定方法，其特征在于，所述超声波雷达距离标定方法应用于所述超声波雷达距离标定系统，所述超声波雷达距离标定系统包括：依次连接的雷达模块、控制模块以及探测模块；所述超声波雷达距离标定方法包括：

所述雷达模块发射第一超声波信号；

所述探测模块接收所述雷达模块发射的第一超声波信号，并将所述第一超声波信号转化为触发信号发送至控制模块；

所述控制模块在接收到所述触发信号时，进行计时，在达到预设飞行时间时，生成发波信号，并将所述发波信号发送至探测模块；

所述探测模块在接收到所述发波信号时，生成第二超声波信号，发射所述第二超声波信号；

所述雷达模块接收所述探测模块发射的第二超声波信号，根据所述第二超声波信号计算测试距离，将所述测试距离发送至所述控制模块；

所述控制模块接收所述测试距离，根据所述测试距离和预设模拟测试距离得到标定结果。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制模块包括：依次连接的处理子模块和驱动子模块，所述驱动子模块与所述探测模块连接，所述处理子模块与所述雷达模块连接；

所述控制模块在接收到所述触发信号时，进行计时，在达到预设飞行时间时，生成发波信号，并将所述发波信号发送至探测模块，包括：

所述处理子模块获取预设模拟测试距离和超声波速度，根据所述预设模拟测试距离和超声波速度计算得到预设飞行时间，将所述预设飞行时间发送至驱动子模块；

所述驱动子模块接收所述预设飞行时间，在接收到所述触发信号时，进行计时，在到达所述预设飞行时间时，生成发波信号，并将所述发波信号发送至探测模块。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述雷达模块还包括：依次连接的待标定雷达子模块和数据运算子模块，所述数据运算子模块与所述控制模块连接；

所述雷达模块发射第一超声波信号，包括：

所述待标定雷达子模块发射第一超声波信号；

所述雷达模块接收所述探测模块发射的第二超声波信号，根据所述第二超声波信号计算测试距离，将所述测试距离发送至所述控制模块，包括：

所述待标定雷达子模块接收所述探测模块发射的第二超声波信号，根据所述第二超声波信号生成回波信号，并将所述回波信号发送至所述数据运算子模块；

所述数据运算子模块获取发射第一超声波信号的时间，在接收到回波信号时，根据所述回波信号到达的时间和发射第一超声波信号的时间计算测试距离，将所述测试距离发送至所述控制模块。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制模块接收所述测试距离，根据所述测试距离和预设模拟测试距离得到标定结果的步骤之后，还包括：

所述控制模块根据所述标定结果判断所述雷达模块的参数配置是否准确，若所述所述雷达模块的参数配置不准确，则生成调整信号，并将所述调整信号发送至雷达模块；

所述雷达模块接收所述调整信号，根据所述调整信号对所述参数配置进行调整。

10.如权利要求6～9中任一项所述的方法，其特征在于，所述超声波雷达距离标定系统还包括：消音模块；

所述控制模块接收所述测试距离，根据所述测试距离和预设模拟测试距离得到标定结果的步骤之后，还包括：

所述消音模块吸收所述雷达模块发射且探测模块未接收到的第一超声波信号；

所述消音模块吸收所述探测模块发射且雷达模块未接收到的第二超声波信号。

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