CN115932807A - 超声波传感器的回波信号处理方法、电路、芯片及装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种超声波传感器的回波信号处理方法、电路、芯片及装置，所述回波信号处理电路包括：差分电路、符号提取电路、第二延迟电路、逻辑运算电路、峰值输出电路和阈值比较电路。在本申请实施例中，采用差分方式对比超声波回波信号和超声波回波信号的延迟信号，将对比结果进行符号提取，通过符号信号的分析获得峰值出现的时刻，进而获得峰值信号。由于该峰值信号的提取与时间段的选取无关，极大的提高了峰值信号提取的精度，进而使得障碍物距离的判定更加准确。

Description

超声波传感器的回波信号处理方法、电路、芯片及装置

技术领域

本申请涉及电子技术领域，具体地涉及一种超声波传感器的回波信号处理方法、电路、芯片及装置。

背景技术

超声波测距作为一种典型的非接触测量方法，在很多场景，诸如车辆障碍物检测、工业自动控制、建筑工程测等方面得到广泛的应用。以车辆障碍物检测为例，超声波传感器在发射具有20KHz或更大的频率(其为非可听范围)的超声波信号之后，可以感测从外部障碍物反射的超声波回波信号，并对超声波回波信号进行分析，进而确定超声波传感器与障碍物之间的距离，即检测距离。基于该检测距离，可以向用户提供相应的提示信息(例如，通过蜂鸣器输出警示声或通过显示屏显示障碍物距离等)，以辅助用户安全驾驶。

现有技术中，通常将超声波传感器接收到的超声波回波信号划分为多个时间段，在每个时间段内确定超声波回波信号的峰值，对该峰值进行分析进而确定障碍物距离。但是，将超声波回波信号划分为多个时间段，在时间段内使用信号处理技术确定峰值，处理上比较繁琐。另外，由于时间段内时间起点的不确定性，易导致时间段内检测到的峰值并不是真正的峰值，进而影响检测结果的准确性。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种超声波传感器的回波信号处理方法、电路、芯片及装置，以利于解决现有技术中将超声波回波信号划分为多个时间段，在时间段内使用信号处理技术确定峰值，处理上比较繁琐，且由于时间段内时间起点的不确定性，易导致时间段内检测到的峰值并不是真正的峰值，进而影响检测结果的准确性的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种超声波传感器的回波信号处理电路，包括：

差分电路，所述差分电路包括第一延迟电路和差值计算电路，所述第一延迟电路用于将接收到的超声波回波信号d_in[i]延迟第一时间，获得所述超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]；所述差值计算电路，用于将所述超声波回波信号d_in[i]与所述超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]进行差值计算，获得差分信号diff[i]；

符号提取电路，用于将所述差分信号diff[i]中大于0的部分标记为第一符号，将所述差分信号diff[i]中小于0的部分标记为第二符号，获得所述差分信号diff[i]对应的符号信号sign[i]；

第二延迟电路，用于将所述符号信号sign[i]延迟第二时间，获得所述符号信号的延迟信号sign[i-1]；

逻辑运算电路，用于当所述符号信号sign[i]和所述符号信号的延迟信号sign[i-1]不同且满足使能信号输出条件时，输出使能信号A；

峰值输出电路，用于输出峰值信号，所述峰值信号为当接收到所述使能信号A时，所述超声波回波信号d_in[i]或所述超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]对应的信号；

阈值比较电路，用于将所述峰值信号与峰值信号阈值进行比较并输出比较结果，所述比较结果用于：当第一比较结果符合有效回波信号判定规则时，确定接收到有效回波信号，所述第一比较结果为所述峰值信号大于或等于所述峰值信号阈值的比较结果，所述有效回波信号用于判断障碍物距离。

第二方面，本申请实施例提供了一种超声波传感器的回波信号处理方法，包括：

将接收到的超声波回波信号d_in[i]延迟第一时间，获得所述超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]；

将所述超声波回波信号d_in[i]与所述超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]进行差值计算，获得差分信号diff[i]；

将所述差分信号diff[i]中大于0的部分标记为第一符号，将所述差分信号diff[i]中小于0的部分标记为第二符号，获得所述差分信号diff[i]对应的符号信号sign[i]；

将所述符号信号sign[i]延迟第二时间，获得所述符号信号的延迟信号sign[i-1]；

当所述符号信号sign[i]和所述符号信号的延迟信号sign[i-1]不同且满足使能信号输出条件时，输出使能信号A；

输出峰值信号，所述峰值信号为当接收到所述使能信号A时，所述超声波回波信号d_in[i]或所述超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]对应的信号；

将所述峰值信号与峰值信号阈值进行比较并输出比较结果，所述比较结果用于：当第一比较结果符合有效回波信号判定规则时，确定接收到有效回波信号，所述第一比较结果为所述峰值信号大于或等于所述峰值信号阈值的比较结果，所述有效回波信号用于判断障碍物距离。

第三方面，本申请实施例提供了一种超声波传感器芯片，包括：

差分电路，所述差分电路包括第一延迟电路和差值计算电路，所述第一延迟电路的信号输出端与所述差值计算电路的第一信号输入端电连接，所述第一延迟电路的信号输入端与所述差值计算电路的第二信号输入端电连接，所述第一延迟电路用于将接收到的超声波回波信号d_in[i]延迟第一时间，获得所述超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]；所述差值计算电路，用于将所述超声波回波信号d_in[i]与所述超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]进行差值计算，获得差分信号diff[i]；

符号提取电路，所述符号提取电路的信号输入端与所述差分电路的第一信号输出端电连接，所述符号提取电路用于将所述差分信号diff[i]中大于0的部分标记为第一符号，将所述差分信号diff[i]中小于0的部分标记为第二符号，获得所述差分信号diff[i]对应的符号信号sign[i]；

第二延迟电路，所述第二延迟电路的信号输入端与所述符号提取电路的信号输出端电连接，所述第二延迟电路用于将所述符号信号sign[i]延迟第二时间，获得所述符号信号的延迟信号sign[i-1]；

逻辑运算电路，所述逻辑运算电路的第一信号输入端与所述符号提取电路的信号输出端电连接，所述逻辑运算电路的第二信号输入端与所述第二延迟电路的信号输出端电连接，所述逻辑运算电路用于当所述符号信号sign[i]和所述符号信号的延迟信号sign[i-1]不同且满足使能信号输出条件时，输出使能信号A；

峰值输出电路，所述峰值输出电路的信号输入端与所述差分电路的第二信号输出端电连接，所述峰值输出电路的控制端与所述逻辑运算电路的信号输出端电连接，所述峰值输出电路用于输出峰值信号，所述峰值信号为当接收到所述使能信号A时，所述超声波回波信号d_in[i]或所述超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]对应的信号；

阈值比较电路，所述阈值比较电路的信号输入端与所述峰值输出电路的信号输出端电连接，所述阈值比较电路用于将所述峰值信号与峰值信号阈值进行比较并输出比较结果，所述比较结果用于：当第一比较结果符合有效回波信号判定规则时，确定接收到有效回波信号，所述第一比较结果为所述峰值信号大于或等于所述峰值信号阈值的比较结果，所述有效回波信号用于判断障碍物距离。

第四方面，本申请实施例提供了一种超声波雷达装置，包括：

第三方面任一项所述的超声波传感器芯片；

超声波传感器，用于根据超声波激励信号发射超声波信号，并接收超声波回波信号d_in[i]。

在本申请实施例中，采用差分方式对比超声波回波信号和超声波回波信号的延迟信号，将对比结果进行符号提取，通过符号信号的分析获得峰值出现的时刻，进而获得峰值信号。由于该峰值信号的提取与时间段的选取无关，极大的提高了峰值信号提取的精度，进而使得障碍物距离的判定更加准确。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例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它的附图。

图1为本申请实施例提供的一种应用场景示意图；

图2A为本申请实施例提供的一种超声波系统的测距原理示意图；

图2B为本申请实施例提供的另一种超声波系统的测距原理示意图；

图3A为本申请实施例提供的一种超声波传感器的回波信号处理电路的结构框图；

图3B为本申请实施例提供的另一种超声波传感器的回波信号处理电路的结构框图；

图4为本申请实施例提供的一种差分电路的结构框图；

图5为本申请实施例提供的一种峰值信号提取场景示意图；

图6为本申请实施例提供的另一种峰值信号提取场景示意图；

图7为本申请实施例提供的另一种差分电路的结构框图；

图8为本申请实施例提供的另一种差分电路的结构框图；

图9为本申请实施例提供的一种超声波传感器的回波信号处理电路的局部结构框图；

图10为本申请实施例提供的另一种峰值信号提取场景示意图；

图11为本申请实施例提供的另一种峰值信号提取场景示意图；

图12为本申请实施例提供的另一种峰值信号提取场景示意图；

图13为本申请实施例提供的另一种峰值信号提取场景示意图；

图14为本申请实施例提供的另一种峰值信号提取场景示意图；

图15为本申请实施例提供的另一种峰值信号提取场景示意图；

图16为本申请实施例提供的另一种峰值信号提取场景示意图；

图17为本申请实施例提供的另一种峰值信号提取场景示意图；

图18为本申请实施例提供的一种超声波传感器的回波信号处理方法的流程示意图；

图19为本申请实施例提供的一种超声波雷达装置的结构框图；

图20为本申请实施例提供的另一种超声波雷达装置的结构框图。

具体实施方式

为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，甲和/或乙，可以表示：单独存在甲，同时存在甲和乙，单独存在乙这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

参见图1，为本申请实施例提供的一种应用场景示意图。在图1中示出了车辆100和障碍物200，其中，车辆100的尾部设有多个超声波传感器101，当用户控制车辆100倒车时，超声波传感器101可以发射超声波信号并接收超声波回波信号(超声波传感器可以是发射超声波和接收超声波的传感器不同，也可以是即可以发射超声波又可以同时接收超声波)，进而可以计算超声波传感器101(即车辆100)与障碍物200之间的距离，并向用户提供相应的提示信息(例如，通过蜂鸣器输出警示声或通过显示屏显示障碍物距离等)，以辅助用户安全驾驶。

需要指出的是，图1仅为本申请实施例所列举的一种可能的应用场景，并不应当将其作为本申请保护范围的限制。例如，超声波测距除了应用于车辆进行障碍物检测以外，还可能应用于工业自动控制、建筑工程测等应用场景，在其它应用场景中，该障碍物也可能被称为“被检测对象”；超声波传感器除了设置在车辆的尾部以外，还可以设置在车辆的侧部或前部，以对车辆侧部或前部的障碍物进行检测；超声波传感器除了设置4个以外，还可以设置更多或更少数量的超声波传感器等，本申请实施例对此不作具体限制。

参见图2A，为本申请实施例提供的一种超声波系统的测距原理示意图。在图2A中示出了超声波传感器芯片和超声波传感器，其中，超声波传感器包括超声波发射传感器和超声波接收传感器。当需要进行距离检测时，超声波传感器芯片的主控电路从上位机(如主控ECU等，本专利中使用微处理芯片)接收触发信号后，控制驱动电路产生超声波激励信号，该激励信号用于驱动超声波发射传感器使其发射超声波信号；超声波信号碰到障碍物后会被发射，超声波接收传感器开始接收该超声波回波信号，由于超声波回波信号中有环境的干扰、其他超声波传感器等的干扰，因此，将超声波接收传感器接收到的超声波回波信号进行滤波、放大处理。这里的滤波精度可以提高，使其过滤出指定频率的超声波回波信号，也可以是做高通、低通或带通滤波器只保留指定频率段的超声波回波信号，将处理后的超声波回波信号输入到ADC中进行处理，ADC输出的数字信号输入到匹配滤波器进行匹配滤波(匹配滤波也可以理解成挑选出或者过滤出需要的回波信号)，检出频率一致的波(如果滤波器做得足够精细，能够检测出指定频率波的话，可以省去匹配滤波)；将得到的数字信号输入到峰值提取器中提取峰值；当峰值提取器输入的是模拟信号时，还可以舍去ADC(一般而言，会保留ADC，将模拟信号转成数字信号进行处理；在处理完之后，再将数字信号转成模拟信号进行比对也可)；峰值提取器将峰值信号输出到阈值比较电路中，阈值比较电路将峰值信号与预设的阈值进行比较并输出比较结果，该比较结果用于当确定为指定结果时，判断接收到了由超声波发射传感器发射并由障碍物反射的有效回波信号；阈值比较电路的输出结果可以直接发给上位机，上位机根据比较结果判断是否出现有效回波信号，主控电路根据其计时器的计时时间与超声波传输速度的关系能够计算出障碍物的距离；获得距离信息后主控电路向外输出信号，外部的ECU或者控制器根据接收到的信号做出判断和做出对应动作，如触发蜂鸣器发出提示音或在显示屏中显示等，这种实施例中可以不用图2A中所示的计时器。

参见图2B，为本申请实施例提供的另一种超声波系统的测距原理示意图。图2B与图2A的不同之处在于，在超声波传感器芯片的主控电路中还包括判断电路，判断电路与阈值比较电路电连接，判断电路用于接收阈值比较电路输出的比较结果，并判断该比较结果是否为指定结果，若该比较结果为指定结果，则确定接收到有效回波信号，并产生反馈信号至微处理芯片(图2B中未示出)，进而微处理芯片根据反馈信号计算障碍物距离，由微处理芯片进行计算距离时，也可以设置主控电路中的计时器。若计算距离为超声波传感器芯片进行计算，主控电路还可以包括计时器，主控电路根据计时器的计时时间与超声波传输速度的关系能够计算出障碍物的距离，不同的障碍物距离，主控电路发出的反馈信号不同，微处理芯片接收到该不同的反馈信号，从而触发触发蜂鸣器发出提示音或在显示屏中显示等。本申请实施例涉及的其它内容可以参见图2A所示实施例的描述，为了表述简洁，在此不再赘述。由哪个模块进行计算距离，那么对应的计时模块设置于对应的模块中，图2A和2B中根据具体作用可以省去对应中的计时器，而且计时器也可以作为其他作用，具体见下文描述。

需要指出的是，在一些可能的实现方式中，超声波发射传感器和超声波接收传感器与也可以为一个超声波传感器，即一个超声波传感器即用于发射超声波信号，又用于接收超声波回波信号，本申请实施例对此不作限制。

另外，图2中各功能单元的划分仅为一种示意性说明，并不应当将其作为本申请保护范围的限制。例如，计时器和/或阈值比较电路也可以不在主控电路中。

现有技术中，通常将超声波传感器接收到的超声波回波信号划分为多个时间段，在每个时间段内确定超声波回波信号的峰值，对该峰值进行分析进而确定障碍物距离。但是，将超声波回波信号划分为多个时间段，在时间段内使用信号处理技术确定峰值，处理上比较繁琐。另外，由于时间段内时间起点的不确定性，易导致时间段内检测到的峰值并不是真正的峰值，进而影响检测结果的准确性。

针对上述问题，本申请实施例提供了一种超声波传感器的回波信号处理方案，采用差分方式对比超声波回波信号和超声波回波信号的延迟信号，将对比结果进行符号提取，通过符号信号的分析确定峰值出现的时刻，进而获得峰值信号。由于该峰值信号的提取与时间段的选取无关，极大的提高了峰值信号提取的精度，进而使得障碍物距离的判定更加准确。在下文中进行详细说明。

参见图3A，为本申请实施例提供的一种超声波传感器的回波信号处理电路的结构框图。如图3A所示，该超声波传感器的回波信号处理电路包括：峰值提取器和阈值比较电路306，其中，峰值提取器又包括差分电路301、符号提取电路302、第二延迟电路303、逻辑运算电路304、峰值输出电路305。为了便于理解，下面首先对各功能模块的连接关系进行介绍。

差分电路301的第一信号输出端与符号提取电路302的信号输入端电连接，差分电路301的第二信号输出端与峰值输出电路305的信号输入端电连接；符号提取电路302的信号输出端分别与第二延迟电路303的信号输入端和逻辑运算电路304的第一信号输入端电连接；第二延迟电路303的信号输出端与逻辑运算电路304的第二信号输入端电连接；逻辑运算电路304的信号输入端与峰值输出电路305的控制端电连接；峰值输出电路305的信号输出端与阈值比较电路306的信号输入端电连接。

参见图4，为本申请实施例提供的一种差分电路301的结构框图。如图4所示，该差分电路301包括第一延迟电路3011和差值计算电路3012。其中，第一延迟电路3011的信号输出端与差值计算电路3012的第一信号输入端电连接，第一延迟电路3011的信号输入端与差值计算电路3012的第二信号输入端电连接。第一延迟电路3011的信号输入端，即差分电路301的信号输入端，用于输入超声波回波信号d_in[i]，第一延迟电路3011用于将接收到的超声波回波信号d_in[i]延迟第一时间Δt1，获得超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]，如图5中的(5a)和图6中的(6a)所示。具体实现中，第一时间Δt1可以为1-n个时钟周期，n≥1，本领域技术人员可以根据实际需要设置第一时间Δt1的时长。可理解，超声波回波信号d_in[i]的延迟时间越短，获得的检测结果越准确。在一种优选实现方案中，将第一时间Δt1设置为一个时钟周期，即超声波回波信号d_in[i]和超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]之间相差一个时钟周期。该设置方式可以极大程度的提高峰值信号的提取误差，获得更加准确的峰值信号。

第一延迟电路3011获得超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]后，将该超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]输入差值计算电路3012，差值计算电路3012用于将超声波回波信号d_in[i]与超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]进行差值计算，获得差分信号diff[i]。具体实现中，可以将超声波回波信号d_in[i]作为被减数，将超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]作为减数进行差值计算，获得差分信号diff[i]，如图5中的(5b)所示；或者，将超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]作为被减数，将超声波回波信号d_in[i]作为减数进行差值计算，获得差分信号diff[i]，如图6中的(6b)所示。

本申请实施例涉及的差值计算电路3012的信号输出端，即差分电路301的第一信号输出端，用于输出差分信号diff[i]；差分电路301的第二信号输出端连接第一延迟电路3011的信号输入端与差值计算电路3012的第二信号输入端之间的节点，用于输出超声波回波信号d_in[i]。由于差分电路301的第二信号输出端输出超声波回波信号d_in[i]，因此在后续步骤中可以通过超声波回波信号d_in[i]提取峰值信号。

参见图7，为本申请实施例提供的另一种差分电路301的结构框图。与图4所示实施例的不同之处在于，在本申请实施例中，差分电路301的第二信号输出端连接第一延迟电路3011的信号输出端与差值计算电路3012的第一信号输入端之间的节点，用于输出超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]，即在后续步骤中通过超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]提取峰值信号。本申请实施例涉及的具体内容可以参见图4所示实施例的描述，为了表述简洁，在此不再赘述。

需要指出的是，通过超声波回波信号d_in[i]提取的峰值信号为接近实际峰值的一个数据点；通过超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]提取的峰值信号为实际峰值处的一个数据点。因此，通过超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]提取峰值信号，可以使得整个系统的时序对齐。

请继续参阅图4，由上文对图4的介绍可知，在图4所示的实施例中差分电路301的第二信号输出端输出超声波回波信号d_in[i]，即在后续步骤中可以通过超声波回波信号d_in[i]提取峰值信号。在该应用场景中，为了实现整个系统的时序对齐，可以在图4所示的实施例的基础上增加第三延迟电路3013，在下文中进行详细说明。

参见图8，为本申请实施例提供的另一种差分电路301的结构框图。与图4所示实施例的不同之处在于，在本申请实施例中，差分电路301还包括第三延迟电路3013。具体地，第三延迟电路3013的信号输入端连接第一延迟电路3011的信号输入端与差值计算电路3012的第二信号输入端之间的节点，第三延迟电路3013的信号输出端为差分电路301的第二信号输出端。可理解，第三延迟电路3013的信号输入端用于输入超声波回波信号d_in[i]，经第三延迟电路3013延迟第三时间Δt3后，输出超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]，即在后续步骤中通过超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]提取峰值信号，使得整个系统的时序对齐。

在一些可能的实现方式中，第一时间Δt1和第三时间Δt3相等，即第一延迟电路3011和第三延迟电路3013的延迟时间相同。因此，通过第一延迟电路3011延迟获得的超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]与通过第三延迟电路3013延迟获得的超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]为相同的信号。具体实现中，第一时间Δt1和第三时间Δt3可以均为一个时钟周期。本申请实施例涉及的具体内容可以参见图4所示实施例的描述，为了表述简洁，在此不再赘述。这里图7和图8实现的效果一致。

参见图9，为本申请实施例提供的一种超声波传感器的回波信号处理电路的局部结构框图。与图8所示实施例的不同之处在于，在本申请实施例中，将第三延迟电路3013设置在差分电路301的外部。具体地，第三延迟电路3013的信号输入端与差分电路301的第二信号输出端电连接，即在差分电路301的第二信号输出端输出超声波回波信号d_in[i]后，第三延迟电路3013延迟第三时间后，输出超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]，即在后续步骤中通过超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]提取峰值信号，使得整个系统的时序对齐。本申请实施例涉及的具体内容可以参见图8所示实施例的描述，为了表述简洁，在此不再赘述。而图9表现的效果与图8一致。图7、8、9最终输入到峰值输出电路305都是d_in[i]的延迟信号。当第三延迟电路3013延迟的时间与第一延迟电路3011的时间一致时，只是电路连接和划分方式有所区别而已，本质上都可行，都在本专利的保护范围。

请继续参阅图3A，符号提取电路302的信号输入端接收差分电路301的第一信号输出端输出的差分信号diff[i]，对差分信号diff[i]进行符号提取。具体地，将差分信号diff[i]中大于0的部分标记为第一符号，将差分信号diff[i]中小于0的部分标记为第二符号，获得差分信号diff[i]对应的符号信号sign[i]。

在一种可能的实现方式中，第一符号为1，第二符号为0，即将差分信号diff[i]中大于0的部分标记为“1”；将差分信号diff[i]中小于0的部分标记为“0”，获得差分信号diff[i]对应的符号信号sign[i]，如图5中的(5c)和图6中的(6c)所示。

当然，本领域技术人员还可以采用其它的规则设置第一符号和第二符号，本申请实施例对此不作具体限制。例如，第一符号为0，第二符号为1，即将差分信号diff[i]中大于0的部分标记为“0”；将差分信号diff[i]中小于0的部分标记为“1”。或者，第一符号为1，第二符号为-1，即将差分信号diff[i]中大于0的部分标记为“1”；将差分信号diff[i]中小于0的部分标记为“-1”。或者，第一符号为0，第二符号为-1，即将差分信号diff[i]中大于0的部分标记为“0”；将差分信号diff[i]中小于0的部分标记为“-1”。可以理解，也可以是除了1和0以外的任何数。

请继续参阅图3A，第二延迟电路303的信号输入端接收符号提取电路302的信号输出端输出的符号信号sign[i]，第二延迟电路303将符号信号sign[i]延迟第二时间Δt2，获得符号信号的延迟信号sign[i-1]，如图5中的(5d)和图6中的(6d)所示。具体实现中，第二时间Δt2可以为1-n个时钟周期，n≥1，本领域技术人员可以根据实际需要设置第一时间Δt2的时长。

在一种可能的实现方式中，第一时间Δt1和第二时间Δt2相等，即第一延迟电路3011对超声波回波信号d_in[i]的延迟时间和第二延迟电路303对符号信号sign[i]的延迟时间相等，对超声波回波信号d_in[i]和符号信号sign[i]延迟相同的时间可以降低电路的处理复杂度。具体实现中，第一时间Δt1和第二时间Δt2可以均为一个时钟周期。

逻辑运算电路304的第一信号输入端接收符号提取电路302的信号输出端输出的符号信号sign[i]，逻辑运算电路304的第二信号输入端接收第二延迟电路303的信号输出端输出的符号信号的延迟信号sign[i-1]，逻辑运算电路304对符号信号sign[i]和符号信号的延迟信号sign[i-1]进行逻辑运算，根据逻辑运算结果输出相应的使能信号。

在一种可能的实现方式中，当符号信号sign[i]和符号信号的延迟信号sign[i-1]不同且满足使能信号输出条件时，输出使能信号A；否则，输出使能信号B。具体地，使能信号输出条件包括第一使能信号输出条件、第二使能信号输出条件或第三使能信号输出条件；当不符合第一使能信号输出条件或第二使能信号输出条件时，输出使能信号B。通过使能信号可以控制峰值输出电路305的信号输出，在下文中进行详细介绍。

请继续参阅图5中的(5a)和图6中的(6a)，在超声波回波信号d_in[i]和超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]的波形图中可以看出，峰值信号既可能为波峰信号，又可能为波谷信号。在实际应用中，可以仅提取波峰信号进行障碍物距离的判断；或者，仅提取波谷信号进行障碍物距离的判断；或者，同时提取波峰信号和波谷信号进行障碍物距离的判断。因此，基于不同的峰值信号提取需求，使能信号输出条件又可以划分为以下三种类型。

第一使能信号输出条件：

符号信号sign[i]为第二符号且符号信号的延迟信号sign[i-1]为第一符号。在该使能信号输出条件下，可以仅提取波峰信号或波谷信号。

可理解，在第一使能信号输出条件下，提取的峰值信号为波峰信号还是波谷信号，与差值计算电路3012中超声波回波信号d_in[i]和超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]之间的减数与被减数关系；以及第一符号和第二符号的取值有关。

例如，在图5所示的应用场景中，将超声波回波信号d_in[i]作为被减数，将超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]作为减数；第一符号取值为1，第二符号取值为0。相应的，第一使能信号输出条件为：当sign[i]＝0，且sign[i-1]＝1时，输出使能信号1，即使能信号A。在后续步骤中，峰值输出电路305输出使能信号1的时刻对应的超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]，获得图5中的(5f)所示的波峰信号。也就是说，在图5所示的应用场景中，在第一使能信号输出条件下，仅提取波峰信号。

再如，在图11所示的应用场景中，将超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]作为被减数，将超声波回波信号d_in[i]作为减数；第一符号取值为1，第二符号取值为0。相应的，第一使能信号输出条件为：当sign[i]＝0，且sign[i-1]＝1时，输出使能信号1，即使能信号A。在后续步骤中，峰值输出电路305输出使能信号1的时刻对应的超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]，获得图11中的(11f)所示的波谷信号。也就是说，在图11所示的应用场景中，在第一使能信号输出条件下，仅提取波谷信号。

需要指出的是，在图5和图11所示的应用场景中，第一符号取值均为1，第二符号的取值均为0。可理解，若第一符号取值为0，第二符号的取值为1，则在其它条件不变的情况下，最终提取的峰值信号同样会发生反转(波峰信号和波谷信号之间反转)，为了表述简洁，在此不再赘述。

第二使能信号输出条件：

符号信号sign[i]为第一符号且所述符号信号的延迟信号sign[i-1]为第二符号。

可理解，在第二使能信号输出条件下，提取的峰值信号为波峰信号还是波谷信号，与差值计算电路3012中超声波回波信号d_in[i]和超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]之间的减数与被减数关系；以及第一符号和第二符号的取值有关。

例如，在图6所示的应用场景中，将超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]作为被减数，将超声波回波信号d_in[i]作为减数；第一符号取值为1，第二符号取值为0。相应的，第二使能信号输出条件为：当sign[i]＝1，且sign[i-1]＝0时，输出使能信号1，即使能信号A。在后续步骤中，峰值输出电路305输出使能信号1的时刻对应的超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]，获得图6中的(6f)所示的波峰信号。也就是说，在图6所示的应用场景中，在第二使能信号输出条件下，仅提取波峰信号。

再如，在图10所示的应用场景中，将超声波回波信号d_in[i]作为被减数，将超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]作为减数；第一符号取值为1，第二符号取值为0。相应的，第二使能信号输出条件为：当sign[i]＝1，且sign[i-1]＝0时，输出使能信号1，即使能信号A。在后续步骤中，峰值输出电路305输出使能信号1的时刻对应的超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]，获得图10中的(10f)所示的波谷信号。也就是说，在图10所示的应用场景中，在第二使能信号输出条件下，仅提取波谷信号。

需要指出的是，在图6和图10所示的应用场景中，第一符号取值均为1，第二符号的取值均为0。可理解，若第一符号取值为0，第二符号的取值为1，则在其它条件不变的情况下，最终提取的峰值信号同样会发生反转(波峰信号和波谷信号之间反转)，为了表述简洁，在此不再赘述。

第三使能信号输出条件：

符号信号sign[i]为第一符号且符号信号的延迟信号sign[i-1]为第二符号，以及当符号信号sign[i]为第二符号且符号信号的延迟信号sign[i-1]为第一符号。

可理解，第三使能信号输出条件将第一使能信号输出条件与第二使能信号输出条件相结合，同时提取波峰信号和波谷信号。

例如，在图12所示的应用场景中，将超声波回波信号d_in[i]作为被减数，将超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]作为减数；第一符号取值为1，第二符号取值为0。相应的，第三使能信号输出条件为：当sign[i]＝1，且sign[i-1]＝0，以及sign[i]＝0，且sign[i-1]＝1时，输出使能信号1，即使能信号A。在后续步骤中，峰值输出电路305输出使能信号1的时刻对应的超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]，获得图12中的(12f)所示的峰值信号。也就是说，在图12所示的应用场景中，在第三使能信号输出条件下，同时提取波峰信号和波谷信号。

再如，在图13所示的应用场景中，将超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]作为被减数，将超声波回波信号d_in[i]作为减数；第一符号取值为1，第二符号取值为0。相应的，第三使能信号输出条件为：当sign[i]＝1，且sign[i-1]＝0；或sign[i]＝0，且sign[i-1]＝1时，输出使能信号1，即使能信号A。在后续步骤中，峰值输出电路305输出使能信号1的时刻对应的超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]，获得图13中的(13f)所示的峰值信号。也就是说，在图13所示的应用场景中，在第三使能信号输出条件下，同时提取波峰信号和波谷信号。

上述示例超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]作为峰值信号，如上所述，也可以将超声波回波信号d_in[i]作为峰值信号。

峰值输出电路305的信号输入端接收差分电路301的第二信号输出端输出的超声波回波信号d_in[i]或超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]，峰值输出电路305的控制端接收逻辑运算电路304的信号输出端输出的使能信号A或使能信号B。其中，当峰值输出电路305的控制端接收到逻辑运算电路304的信号输出端输出的使能信号A时，峰值输出电路305输出超声波回波信号d_in[i]或超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]对应的信号，该信号即峰值信号。也就是说，产生使能信号A的时刻，为超声波回波信号d_in[i]或超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]中峰值信号对应的时刻。

示例性的，通过峰值输出电路305输出的峰值信号为波峰信号，如图14所示；通过峰值输出电路305输出的峰值信号为波谷信号，如图15所示。

在一种可能的实现方式中，为了利于后续模块的逻辑处理和决策判断，提高系统运行的准确度和可靠性，当峰值输出电路305接收到使能信号B时，保持上一使能信号A对应的峰值信号，使得峰值输出电路305输出峰值信号的包络曲线。需要说明的是，使能信号B可以是某一种信号，如0，一定电压的值，也可以是不发出任何信号。

例如，在图16中，峰值输出电路305在接收到使能信号A时输出波峰信号，在接收到使能信号B时，保持上一使能信号A对应的峰值信号，形成波峰信号的包络曲线。同理，还可以形成波谷信号的包络曲线，本申请实施例在此不再赘述。需要指出的是，在本申请实施例中，由峰值输出电路305直接输出峰值信号的包络曲线。在一些可能的实现方式中，还可以在回波信号处理电路中设置包络曲线生成电路，由包络曲线生成电路生成与峰值信号对应的包络曲线，在下文中进行详细说明。

请继续参阅图3A，阈值比较电路306的信号输入端接收峰值输出电路305输出的峰值信号，阈值比较电路306将峰值信号与峰值信号阈值进行比较并输出比较结果，该比较结果用于判断是否接收到有效回波信号。为了便于说明，将峰值信号大于或等于峰值信号阈值的比较结果称为“第一比较结果”；将峰值信号小于峰值信号阈值的比较结果称为“第二比较结果”。在本申请实施例中，可以设定有效回波信号判定规则，当第一比较结果符合有效回波信号判定规则时，才确定接收到有效回波信号，以免产生误判，该有效回波信号用于判断障碍物距离。

具体实现中，有效回波信号判定规则为：当大于或等于峰值信号阈值的峰值信号的个数符合预设个数，或者当大于或等于峰值信号阈值的峰值信号的持续时长符合预设时长时，确定接收到有效回波信号，并产生反馈信号，该反馈信号用于表征接收到有效回波信号。可理解，通过该有效回波信号判定规则可以消除突发噪声或其它干扰信号的影响，提高系统的可靠性。如输出的是峰值信号离散值时，峰值信号与峰值信号阈值进行比较时，当峰值信号比峰值信号阈值大的时刻会出现输出信号翻转，计算信号翻转的个数是否符号预设个数，如4个、5个甚至更多(也可以更少)，当符合预设个数时，判断接收到有效回波信号；若输出的是峰值包络曲线，那么与峰值信号阈值进行比较时，会在出现下一个峰值信号前保持上一个峰值数据，因此翻转的信号是一个持续的时间，特别地，超声波信号的震动波形是从低高到再到低的一个过程，因此，当出现第一个峰值信号大于峰值信号阈值时，信号翻转会持续到峰值信号小于峰值信号阈值为止，因此可以判断输出信号的持续时长是否符合预设时长来判断是否有接收到有效回波信号。

可理解，超声波信号在传播过程中会存在衰减，即超声波信号的传播距离越长(传播时间越长)，超声波信号的强度越小。因此，若将峰值信号阈值设定为一个固定值，可能会造成误判。为了更加准确的判断有效回波信号，在一种可能的实现方式中，将峰值信号阈值设置为一个随超声波信号的传播时间动态变化的值，也就是说，峰值信号阈值与超声波信号的传播时间相关联。具体实现中，可以在超声波传感器的回波信号处理电路中设置第一计时器，该第一计时器在发射超声波信号后开始计时，阈值比较电路306输入的峰值信号阈值是与时间有关的，即与第一计时器的时间有关；另外，也可以不设置第一计时器，峰值信号阈值是与时间有关的，而将峰值信号阈值存储到存储器或寄存器等存储模块中时，已经是存储的与时间有关的峰值信号阈值了，阈值比较电路306根据时钟再读取存储模块中对应的峰值信号阈值即可。

参见图3B，为本申请实施例提供的另一种超声波传感器的回波信号处理电路的结构框图。图3B与图3A的不同之处在于，在回波信号处理电路中还包括包络曲线生成电路307和判断电路308。

其中，包络曲线生成电路307的信号输入端与峰值输出电路305的信号输出端电连接，包络曲线生成电路307的信号输出端与阈值比较电路306的信号输入端电连接。包络曲线生成电路307用于将峰值信号形成连续的包络曲线并输入到所述阈值比较电路306。阈值比较电路306用于将峰值信号与峰值信号阈值进行比较并输出比较结果。阈值比较电路306的信号输出端与判断电路308的信号输入端电连接，判断电路308用于根据阈值比较电路306输出的比较结果判断是否接收到有效回波信号。如上文所述，将峰值信号大于或等于峰值信号阈值的比较结果称为“第一比较结果”；将峰值信号小于峰值信号阈值的比较结果称为“第二比较结果”。在本申请实施例中，可以设定有效回波信号判定规则，当第一比较结果符合有效回波信号判定规则时，才确定接收到有效回波信号，以免产生误判，该有效回波信号用于判断障碍物距离。

具体实现中，有效回波信号判定规则为：当大于或等于峰值信号阈值的峰值信号的个数符合预设个数，或者当大于或等于峰值信号阈值的峰值信号的持续时长符合预设时长时，确定接收到有效回波信号，并产生反馈信号，该反馈信号用于表征接收到有效回波信号。可理解，通过该有效回波信号判定规则可以消除突发噪声或其它干扰信号的影响，提高系统的可靠性。

在一种可能的实现方式中，包络曲线生成电路307用于在第一使能信号输出条件或第二使能信号输出条件时，在下一峰值信号出现前，包络曲线的输出值维持上一峰值信号。具体实现中，峰值输出电路305可以为寄存器、锁存器、存储单元电路等，通过峰值输出电路305可以对某一时刻的超声波回波信号进行存储。例如，对波峰对应的时刻的超声波回波信号进行存储(存储波峰信号)，和/或对波谷对应的时刻的超声波回波信号进行存储(存储波谷信号)。包络曲线生成电路307可以读取峰值输出电路305中存储的波峰信号或波谷信号，并在下一波峰信号或波谷信号出现前，保持该波峰信号或波谷信号的输出，形成波峰信号或波谷信号的包络曲线。

例如，在图16中，峰值输出电路305在接收到使能信号A时存储波峰信号，包络曲线生成电路307可以读取峰值输出电路305中存储的波峰信号，并在下一波峰信号出现前，保持该波峰信号的输出，形成连续的包络曲线。同理，还可以形成波谷信号的包络曲线，本申请实施例在此不再赘述。

在一种可能的实现方式中，为了获得更大的峰值信号的幅值，使得峰值信号更明显，包络曲线生成电路307还用于，在第三使能信号输出条件时，相邻一组的峰值信号的差值作为包络曲线的输出值，获得叠加的峰值信号。具体实现中，峰值输出电路305可以对波峰信号和波谷信号进行存储，包络曲线生成电路307可以读取峰值输出电路305中存储的波峰信号和波谷信号，对相邻一组的波峰信号和波谷信号进行加法运算或减法运算，获得叠加的峰值信号。例如，相邻一组的波峰信号为5V，波谷信号为-5V，对相邻一组的波峰信号和波谷信号取绝对值后，进行加法运算，获得的叠加的峰值信号为|5V|+|-5V|＝10V。或者，将波峰信号减去波谷信号，获得的叠加的峰值信号为(5V)-(-5V)＝10V。

在一种可能的实现方式中，为了利于后续模块的逻辑处理和决策判断，提高系统运行的准确度和可靠性，包络曲线生成电路307在获得叠加的峰值信号后，还可以在下一组峰值信号的差值出现前，维持上一组峰值信号的差值，获得叠加的峰值信号的包络曲线。

例如，在图17中，峰值输出电路305在接收到使能信号A时，同时提取波峰信号和波谷信号，包络曲线生成电路307将相邻一组的峰值信号的差值作为包络曲线的输出值，并在下一组峰值信号的差值出现前，维持上一组峰值信号的差值，获得叠加的峰值信号的包络曲线。可理解，在图17所示的实现方式中，包络曲线的幅值更大，包络曲线的特征更加明显，可以进一步提高系统运行的准确度和可靠性。

需要指出的是，在一些可能的实现方式中，判断电路308还可以设置在与回波信号处理电路电连接的微处理芯片中。例如，在图3A所示的实现方式中，回波信号处理电路中不存在判断电路308，则回波信号处理电路输出峰值信号与峰值信号阈值的比较结果，由微处理芯片中的判断电路308根据比较结果判断是否接收到有效回波信号，并产生反馈信号。图3B所示实施例的其它内容可以参见图3A所示实施例的描述，为了表述简洁，在此不再赘述。

与上述实施例相对应，本申请实施例还提供了一种超声波传感器的回波信号处理方法。

参见图18，为本申请实施例提供的一种超声波传感器的回波信号处理方法的流程示意图。如图18所示，其主要包括以下步骤。

步骤S1801：将接收到的超声波回波信号d_in[i]延迟第一时间，获得超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]；

步骤S1802：将超声波回波信号d_in[i]与超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]进行差值计算，获得差分信号diff[i]；

步骤S1803：将差分信号diff[i]中大于0的部分标记为第一符号，将差分信号diff[i]中小于0的部分标记为第二符号，获得差分信号diff[i]对应的符号信号sign[i]；

步骤S1804：将符号信号sign[i]延迟第二时间，获得符号信号的延迟信号sign[i-1]；

步骤S1805：当符号信号sign[i]和符号信号的延迟信号sign[i-1]不同且满足使能信号输出条件时，输出使能信号A；

步骤S1806：输出峰值信号，峰值信号为当接收到使能信号A时，超声波回波信号d_in[i]或超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]对应的信号；

步骤S1807：将峰值信号与峰值信号阈值进行比较并输出比较结果，比较结果用于：当第一比较结果符合有效回波信号判定规则时，确定接收到有效回波信号，第一比较结果为峰值信号大于或等于峰值信号阈值的比较结果，有效回波信号用于判断障碍物距离。

在一种可能的实现方式中，使能信号输出条件为第一使能信号输出条件、第二使能信号输出条件或第三使能信号输出条件，其中：第一使能信号输出条件为：符号信号sign[i]为第二符号且符号信号的延迟信号sign[i-1]为第一符号；或者，第二使能信号输出条件为：符号信号sign[i]为第一符号且符号信号的延迟信号sign[i-1]为第二符号；或者，第三使能信号输出条件为：符号信号sign[i]为第二符号且符号信号的延迟信号sign[i-1]为第一符号，以及符号信号sign[i]为第一符号且符号信号的延迟信号sign[i-1]为第二符号。

在一种可能的实现方式中，将输出的峰值信号转换成包络曲线后再进行峰值信号阈值比较。

在一种可能的实现方式中，在第一使能信号输出条件或第二使能信号输出条件时，在下一峰值信号出现前，包络曲线的输出值维持上一峰值信号。

在一种可能的实现方式中，在第三使能信号输出条件时，相邻一组的峰值信号的差值作为包络曲线的输出值。

在一种可能的实现方式中，在下一组峰值信号的差值出现前，包络曲线的输出值维持上一组峰值信号的差值。

在一种可能的实现方式中，在不符合第一使能信号输出条件或第二使能信号输出条件时输出使能信号B；当接收到使能信号B时，保持上一使能信号A对应的峰值信号。

在一种可能的实现方式中，第一时间和第二时间相同，或第一时间和第二时间均为一个时钟周期。

在一种可能的实现方式中，判断第一比较结果是否符合有效回波信号判定规则，有效回波信号判定规则为：当大于或等于峰值信号阈值的峰值信号的个数符合预设个数，或者当大于或等于峰值信号阈值的峰值信号的持续时长符合预设时长时，确定接收到有效回波信号并产生反馈信号。

需要指出的是，本申请实施例涉及的具体内容可以参见上述实施例的描述，为了表述简洁，在此不再赘述。

与上述实施例相对应，本申请实施例还提供了一种超声波传感器芯片，该超声波传感器芯片包括：

差分电路，差分电路包括第一延迟电路和差值计算电路，第一延迟电路的信号输出端与差值计算电路的第一信号输入端电连接，第一延迟电路的信号输入端与差值计算电路的第二信号输入端电连接，第一延迟电路用于将接收到的超声波回波信号d_in[i]延迟第一时间，获得超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]；差值计算电路，用于将超声波回波信号d_in[i]与超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]进行差值计算，获得差分信号diff[i]；

符号提取电路，符号提取电路的信号输入端与差分电路的第一信号输出端电连接，符号提取电路用于将差分信号diff[i]中大于0的部分标记为第一符号，将差分信号diff[i]中小于0的部分标记为第二符号，获得差分信号diff[i]对应的符号信号sign[i]；

第二延迟电路，第二延迟电路的信号输入端与符号提取电路的信号输出端电连接，第二延迟电路用于将符号信号sign[i]延迟第二时间，获得符号信号的延迟信号sign[i-1]；

逻辑运算电路，逻辑运算电路的第一信号输入端与符号提取电路的信号输出端电连接，逻辑运算电路的第二信号输入端与第二延迟电路的信号输出端电连接，逻辑运算电路用于当符号信号sign[i]和符号信号的延迟信号sign[i-1]不同且满足使能信号输出条件时，输出使能信号A；

峰值输出电路，峰值输出电路的信号输入端与差分电路的第二信号输出端电连接，峰值输出电路的控制端与逻辑运算电路的信号输出端电连接，峰值输出电路用于输出峰值信号，峰值信号为当接收到使能信号A时，超声波回波信号d_in[i]或超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]对应的信号；

阈值比较电路，阈值比较电路的信号输入端与峰值输出电路的信号输出端电连接，阈值比较电路用于将峰值信号与峰值信号阈值进行比较并输出比较结果，所述比较结果用于：当第一比较结果符合有效回波信号判定规则时，确定接收到有效回波信号，所述第一比较结果为所述峰值信号大于或等于所述峰值信号阈值的比较结果，所述有效回波信号用于判断障碍物距离。

在一种可能的实现方式中，使能信号输出条件为第一使能信号输出条件、第二使能信号输出条件或第三使能信号输出条件，其中：第一使能信号输出条件为：符号信号sign[i]为第二符号且符号信号的延迟信号sign[i-1]为第一符号；或者，第二使能信号输出条件为：符号信号sign[i]为第一符号且符号信号的延迟信号sign[i-1]为第二符号；或者，第三使能信号输出条件为：符号信号sign[i]为第二符号且符号信号的延迟信号sign[i-1]为第一符号，以及当符号信号sign[i]为第一符号且符号信号的延迟信号sign[i-1]为第二符号。

在一种可能的实现方式中，还包括包络曲线生成电路，包络曲线生成电路的信号输入端与峰值输出电路的信号输出端电连接，包络曲线生成电路的信号输出端与阈值比较电路的信号输入端电连接，包络曲线生成电路用于将峰值信号形成连续的包络曲线并输入到阈值比较电路。

在一种可能的实现方式中，包络曲线生成电路用于，在第一使能信号输出条件或第二使能信号输出条件时，在下一峰值信号出现前，包络曲线的输出值维持上一峰值信号。

在一种可能的实现方式中，包络曲线生成电路用于，在第三使能信号输出条件时，相邻一组的峰值信号的差值作为包络曲线的输出值。

在一种可能的实现方式中，包络曲线生成电路还用于，在下一组峰值信号的差值出现前，包络曲线的输出值维持上一组峰值信号的差值。

在一种可能的实现方式中，逻辑运算电路，还用于在不符合第一使能信号输出条件或第二使能信号输出条件时输出使能信号B；峰值输出电路，还用于当接收到使能信号B时，保持上一使能信号A对应的峰值信号。

在一种可能的实现方式中，还包括判断电路，判断电路用于判断第一比较结果是否符合有效回波信号判定规则，有效回波信号判定规则为：当大于或等于峰值信号阈值的峰值信号的个数符合预设个数，或者当大于或等于峰值信号阈值的峰值信号的持续时长符合预设时长时，确定接收到有效回波信号并产生反馈信号。

在一种可能的实现方式中，还包括：还包括存储电路，所述存储电路存储有所述峰值信号阈值，所述峰值信号阈值与时间有关；所述阈值比较电路与所述存储电路电连接以读取所述峰值信号阈值。

在一种可能的实现方式中，还包括：驱动电路，用于在接收到触发信号后产生超声波激励信号，超声波激励信号用于驱动超声波传感器发射超声波信号。

需要指出的是，本申请实施例涉及的具体内容可以参见上述实施例的描述，为了表述简洁，在此不再赘述。

与上述实施例相对应，本申请实施例还提供了一种超声波雷达装置。

参见图19，为本申请实施例提供的一种超声波雷达装置的结构框图。如图19所示，该超声波雷达装置，包括：超声波传感器芯片；超声波传感器，用于根据超声波激励信号发射超声波信号，并接收超声波回波信号d_in[i]。其中，超声波传感器芯片的具体内容可以参见上述实施例的描述，为了表述简洁，在此不再赘述。

参见图20，为本申请实施例提供的另一种超声波雷达装置的结构框图。如图20所示，在图19所示实施例的基础上，该超声波雷达装置还包括：微处理芯片，微处理芯片与超声波传感器芯片电连接，用于发送触发信号，超声波传感器芯片接收到触发信号并产生超声波激励信号；微处理芯片还用于根据超声波传感器芯片发送的指示接收到有效回波信号的反馈信号计算障碍物距离。

在一种可能的实现方式中，微处理芯片包括第二计时器，第二计时器用于在发送触发信号后开始计时，在接收到反馈信号时，停止计时；微处理芯片，具体用于接收反馈信号，根据反馈信号和第二计时器的计时时长计算障碍物距离。

在一种可能的实现方式中，微处理芯片，还用于根据障碍物距离触发提示系统输出提示信息。具体实现中，该提示信息可以为语音信息、灯光信息或显示屏的显示信息等，本申请实施例对提示信息的类型不作具体限制。可理解，为了便于用户区分障碍物距离，当障碍物距离不同时，对应的提示信息不同。

需要指出的是，本申请实施例涉及的具体内容可以参见上述实施例的描述，为了表述简洁，在此不再赘述。

与上述实施例相对应，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其中，该计算机可读存储介质可存储有程序，其中，在程序运行时可控制计算机可读存储介质所在设备执行上述方法实施例中的部分或全部步骤。具体实现中，该计算机可读存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-only memory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：random access memory，简称：RAM)等。

与上述实施例相对应，本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包含可执行指令，当可执行指令在计算机上执行时，使得计算机执行上述方法实施例中的部分或全部步骤。

本申请实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a,b,c,a-b,a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c可以是单个，也可以是多个。

本领域普通技术人员可以意识到，本文中公开的实施例中描述的各单元及算法步骤，能够以电子硬件、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。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，任一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，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案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、只读存储器(read-only memory，简称ROM)、随机存取存储器(random access memory，简称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，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (32)

1.一种超声波传感器的回波信号处理电路，其特征在于，包括：

差分电路，所述差分电路包括第一延迟电路和差值计算电路，所述第一延迟电路用于将接收到的超声波回波信号d_in[i]延迟第一时间，获得所述超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]；所述差值计算电路，用于将所述超声波回波信号d_in[i]与所述超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]进行差值计算，获得差分信号diff[i]；

符号提取电路，用于将所述差分信号diff[i]中大于0的部分标记为第一符号，将所述差分信号diff[i]中小于0的部分标记为第二符号，获得所述差分信号diff[i]对应的符号信号sign[i]；

第二延迟电路，用于将所述符号信号sign[i]延迟第二时间，获得所述符号信号的延迟信号sign[i-1]；

逻辑运算电路，用于当所述符号信号sign[i]和所述符号信号的延迟信号sign[i-1]不同且满足使能信号输出条件时，输出使能信号A；

峰值输出电路，用于输出峰值信号，所述峰值信号为当接收到所述使能信号A时，所述超声波回波信号d_in[i]或所述超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]对应的信号；

阈值比较电路，用于将所述峰值信号与峰值信号阈值进行比较并输出比较结果，所述比较结果用于：当第一比较结果符合有效回波信号判定规则时，确定接收到有效回波信号，所述第一比较结果为所述峰值信号大于或等于所述峰值信号阈值的比较结果，所述有效回波信号用于判断障碍物距离。

2.根据权利要求1所述的超声波传感器的回波信号处理电路，其特征在于，所述使能信号输出条件为第一使能信号输出条件、第二使能信号输出条件或第三使能信号输出条件，其中：

所述第一使能信号输出条件为：所述符号信号sign[i]为第二符号且所述符号信号的延迟信号sign[i-1]为第一符号；

或者，

所述第二使能信号输出条件为：所述符号信号sign[i]为第一符号且所述符号信号的延迟信号sign[i-1]为第二符号；

或者，

所述第三使能信号输出条件为：所述符号信号sign[i]为第二符号且所述符号信号的延迟信号sign[i-1]为第一符号，以及所述符号信号sign[i]为第一符号且所述符号信号的延迟信号sign[i-1]为第二符号。

3.根据权利要求2所述的超声波传感器的回波信号处理电路，其特征在于，还包括包络曲线生成电路，用于将所述峰值信号形成连续的包络曲线并输入到所述阈值比较电路。

4.根据权利要求3所述的超声波传感器的回波信号处理电路，其特征在于，所述包络曲线生成电路用于，在所述第一使能信号输出条件或所述第二使能信号输出条件时，在下一所述峰值信号出现前，所述包络曲线的输出值维持上一所述峰值信号。

5.根据权利要求3所述的超声波传感器的回波信号处理电路，其特征在于，所述包络曲线生成电路用于，在所述第三使能信号输出条件时，相邻一组的所述峰值信号的差值作为所述包络曲线的输出值。

6.根据权利要求5所述的超声波传感器的回波信号处理电路，其特征在于，所述包络曲线生成电路还用于，在下一组峰值信号的差值出现前，所述包络曲线的输出值维持上一组峰值信号的差值。

7.根据权利要求2所述的超声波传感器的回波信号处理电路，其特征在于，

所述逻辑运算电路，还用于在不符合所述第一使能信号输出条件或所述第二使能信号输出条件时输出使能信号B；

所述峰值输出电路，还用于当接收到所述使能信号B时，输出的所述峰值信号保持上一使能信号A对应的所述峰值信号。

8.根据权利要求1所述的超声波传感器的回波信号处理电路，其特征在于，所述第一时间和所述第二时间相同，或所述第一时间和所述第二时间均为一个时钟周期。

9.根据权利要求1-8任一项所述的超声波传感器的回波信号处理电路，其特征在于，还包括判断电路，所述判断电路用于判断所述第一比较结果是否符合有效回波信号判定规则，所述有效回波信号判定规则为：当大于或等于所述峰值信号阈值的峰值信号的个数符合预设个数，或者当大于或等于峰值信号阈值的峰值信号的持续时长符合预设时长时，确定接收到有效回波信号，并产生反馈信号。

10.一种超声波传感器的回波信号处理方法，其特征在于，包括：

将接收到的超声波回波信号d_in[i]延迟第一时间，获得所述超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]；

将所述超声波回波信号d_in[i]与所述超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]进行差值计算，获得差分信号diff[i]；

将所述差分信号diff[i]中大于0的部分标记为第一符号，将所述差分信号diff[i]中小于0的部分标记为第二符号，获得所述差分信号diff[i]对应的符号信号sign[i]；

将所述符号信号sign[i]延迟第二时间，获得所述符号信号的延迟信号sign[i-1]；

当所述符号信号sign[i]和所述符号信号的延迟信号sign[i-1]不同且满足使能信号输出条件时，输出使能信号A；

输出峰值信号，所述峰值信号为当接收到所述使能信号A时，所述超声波回波信号d_in[i]或所述超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]对应的信号；

将所述峰值信号与峰值信号阈值进行比较并输出比较结果，所述比较结果用于：当第一比较结果符合有效回波信号判定规则时，确定接收到有效回波信号，所述第一比较结果为所述峰值信号大于或等于所述峰值信号阈值的比较结果，所述有效回波信号用于判断障碍物距离。

11.根据权利要10所述的超声波传感器的回波信号处理方法，其特征在于，所述使能信号输出条件为第一使能信号输出条件、第二使能信号输出条件或第三使能信号输出条件，其中：

所述第一使能信号输出条件为：所述符号信号sign[i]为第二符号且所述符号信号的延迟信号sign[i-1]为第一符号；

或者，

所述第二使能信号输出条件为：所述符号信号sign[i]为第一符号且所述符号信号的延迟信号sign[i-1]为第二符号；

或者，

所述第三使能信号输出条件为：所述符号信号sign[i]为第二符号且所述符号信号的延迟信号sign[i-1]为第一符号，以及所述符号信号sign[i]为第一符号且所述符号信号的延迟信号sign[i-1]为第二符号。

12.根据权利要11所述的超声波传感器的回波信号处理方法，其特征在于，

将输出的所述峰值信号转换成包络曲线后再进行峰值信号阈值比较。

13.根据权利要12所述的超声波传感器的回波信号处理方法，其特征在于，在所述第一使能信号输出条件或所述第二使能信号输出条件时，在下一所述峰值信号出现前，所述包络曲线的输出值维持上一所述峰值信号。

14.根据权利要求12所述的超声波传感器的回波信号处理方法，其特征在于，在所述第三使能信号输出条件时，相邻一组的所述峰值信号的差值作为所述包络曲线的输出值。

15.根据权利要求14所述的超声波传感器的回波信号处理方法，其特征在于，在下一组峰值信号的差值出现前，所述包络曲线的输出值维持上一组峰值信号的差值。

16.根据权利要求11所述的超声波传感器的回波信号处理方法，其特征在于，在不符合所述第一使能信号输出条件或所述第二使能信号输出条件时输出使能信号B；当接收到所述使能信号B时，保持上一使能信号A对应的所述峰值信号。

17.根据权利要求11所述的超声波传感器的回波信号处理方法，其特征在于，所述第一时间和所述第二时间相同，或所述第一时间和所述第二时间均为一个时钟周期。

18.根据权利要求10-17任一项所述的超声波传感器的回波信号处理方法，其特征在于，判断所述第一比较结果是否符合有效回波信号判定规则，所述有效回波信号判定规则为：当大于或等于所述峰值信号阈值的峰值信号的个数符合预设个数，或者当大于或等于峰值信号阈值的峰值信号的持续时长符合预设时长时，确定接收到有效回波信号并产生反馈信号。

19.一种超声波传感器芯片，其特征在于，包括：

差分电路，所述差分电路包括第一延迟电路和差值计算电路，所述第一延迟电路的信号输出端与所述差值计算电路的第一信号输入端电连接，所述第一延迟电路的信号输入端与所述差值计算电路的第二信号输入端电连接，所述第一延迟电路用于将接收到的超声波回波信号d_in[i]延迟第一时间，获得所述超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]；所述差值计算电路，用于将所述超声波回波信号d_in[i]与所述超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]进行差值计算，获得差分信号diff[i]；

符号提取电路，所述符号提取电路的信号输入端与所述差分电路的第一信号输出端电连接，所述符号提取电路用于将所述差分信号diff[i]中大于0的部分标记为第一符号，将所述差分信号diff[i]中小于0的部分标记为第二符号，获得所述差分信号diff[i]对应的符号信号sign[i]；

第二延迟电路，所述第二延迟电路的信号输入端与所述符号提取电路的信号输出端电连接，所述第二延迟电路用于将所述符号信号sign[i]延迟第二时间，获得所述符号信号的延迟信号sign[i-1]；

逻辑运算电路，所述逻辑运算电路的第一信号输入端与所述符号提取电路的信号输出端电连接，所述逻辑运算电路的第二信号输入端与所述第二延迟电路的信号输出端电连接，所述逻辑运算电路用于当所述符号信号sign[i]和所述符号信号的延迟信号sign[i-1]不同且满足使能信号输出条件时，输出使能信号A；

峰值输出电路，所述峰值输出电路的信号输入端与所述差分电路的第二信号输出端电连接，所述峰值输出电路的控制端与所述逻辑运算电路的信号输出端电连接，所述峰值输出电路用于输出峰值信号，所述峰值信号为当接收到所述使能信号A时，所述超声波回波信号d_in[i]或所述超声波回波信号的延迟信号d_in[i-1]对应的信号；

阈值比较电路，所述阈值比较电路的信号输入端与所述峰值输出电路的信号输出端电连接，所述阈值比较电路用于将所述峰值信号与峰值信号阈值进行比较并输出比较结果，所述比较结果用于：当第一比较结果符合有效回波信号判定规则时，确定接收到有效回波信号，所述第一比较结果为所述峰值信号大于或等于所述峰值信号阈值的比较结果，所述有效回波信号用于判断障碍物距离。

20.根据权利要求19所述的超声波传感器芯片，其特征在于，所述使能信号输出条件为第一使能信号输出条件、第二使能信号输出条件或第三使能信号输出条件，其中：

所述第一使能信号输出条件为：所述符号信号sign[i]为第二符号且所述符号信号的延迟信号sign[i-1]为第一符号；

或者，

所述第二使能信号输出条件为：所述符号信号sign[i]为第一符号且所述符号信号的延迟信号sign[i-1]为第二符号；

或者，

所述第三使能信号输出条件为：所述符号信号sign[i]为第二符号且所述符号信号的延迟信号sign[i-1]为第一符号，以及当所述符号信号sign[i]为第一符号且所述符号信号的延迟信号sign[i-1]为第二符号。

21.根据权利要求20所述的超声波传感器芯片，其特征在于，还包括包络曲线生成电路，所述包络曲线生成电路的信号输入端与所述峰值输出电路的信号输出端电连接，所述包络曲线生成电路的信号输出端与所述阈值比较电路的信号输入端电连接，所述包络曲线生成电路用于将所述峰值信号形成连续的包络曲线并输入到所述阈值比较电路。

22.根据权利要求21所述的超声波传感器芯片，其特征在于，所述包络曲线生成电路用于，在所述第一使能信号输出条件或所述第二使能信号输出条件时，在下一所述峰值信号出现前，所述包络曲线的输出值维持上一所述峰值信号。

23.根据权利要求21所述的超声波传感器芯片，其特征在于，所述包络曲线生成电路用于，在所述第三使能信号输出条件时，相邻一组的所述峰值信号的差值作为所述包络曲线的输出值。

24.根据权利要求23所述的超声波传感器芯片，其特征在于，所述包络曲线生成电路还用于，在下一组峰值信号的差值出现前，所述包络曲线的输出值维持上一组峰值信号的差值。

25.根据权利要求21所述的超声波传感器芯片，其特征在于，所述逻辑运算电路，还用于在不符合所述第一使能信号输出条件或所述第二使能信号输出条件时输出使能信号B；

所述峰值输出电路，还用于当接收到所述使能信号B时，保持上一使能信号A对应的所述峰值信号。

26.根据权利要求19-25任一所述的超声波传感器芯片，其特征在于，还包括判断电路，所述判断电路用于判断所述第一比较结果是否符合有效回波信号判定规则，所述有效回波信号判定规则为：当大于或等于所述峰值信号阈值的峰值信号的个数符合预设个数，或者当大于或等于峰值信号阈值的峰值信号的持续时长符合预设时长时，确定接收到有效回波信号并产生反馈信号。

27.根据权利要求19-25任一项所述的超声波传感器芯片，其特征在于，还包括：

还包括存储电路，所述存储电路存储有所述峰值信号阈值，所述峰值信号阈值与时间有关；所述阈值比较电路与所述存储电路电连接以读取所述峰值信号阈值。

28.根据权利要求19-25任一项所述的超声波传感器芯片，其特征在于，还包括：

驱动电路，用于在接收到触发信号后产生超声波激励信号，所述超声波激励信号用于驱动超声波传感器发射超声波信号。

29.一种超声波雷达装置，其特征在于，包括：

权利要求19-28任一项所述的超声波传感器芯片；

超声波传感器，用于根据超声波激励信号发射超声波信号，并接收超声波回波信号d_in[i]。

30.根据权利要求29所述的超声波雷达装置，其特征在于，还包括：

微处理芯片，所述微处理芯片与所述超声波传感器芯片电连接，用于发送触发信号，所述超声波传感器芯片接收到所述触发信号并产生所述超声波激励信号；所述微处理芯片还用于根据所述超声波传感器芯片发送的指示接收到有效回波信号的反馈信号计算障碍物距离。

31.根据权利要求30所述的超声波雷达装置，其特征在于，

所述微处理芯片，包括计时器，所述计时器用于在发送触发信号后开始计时，在接收到所述反馈信号时，停止计时；

所述微处理芯片，具体用于接收所述反馈信号，根据所述反馈信号和所述计时器的计时时长计算障碍物距离。

32.根据权利要求30或31所述的超声波雷达装置，其特征在于，

所述微处理芯片，还用于根据所述障碍物距离触发提示系统输出提示信息。

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