CN116203568A - 一种水下超声波检测方法、设备、系统以及存储介质 - Google Patents

Abstract

一种水下超声波检测方法、设备、系统以及存储介质，方法包括：驱动超声波组件产生发射信号，获取发射信号的持续时间，根据持续时间判断当前外部环境的传播介质类型；确定当前的传播介质类型为水，驱动超声波组件产生发射信号，接收第一超声波信号；根据第一超声波信号进行状态识别，根据状态进行测距或盲区识别，状态包括正常回波状态以及异常回波状态。本申请通过对超声波组件的产生的发射信号进行耦合信号的测量，获取发射信号的持续时间，得到传播介质的类型，从而实现入水检测功能；确定入水后，进行超声波测距或者盲区识别，本申请通过单一超声波组件可以实现入水检测、测距以及盲区识别多个功能，可以降低水下设备的成本。

Description

一种水下超声波检测方法、设备、系统以及存储介质

技术领域

本发明涉及水下探测技术领域，具体涉及一种水下超声波检测方法、设备、系统以及存储介质。

背景技术

在水下机器设备领域中，设备在水下运动的时候需要对外部环境进行探测，识别障碍物。目前，常用的探测技术有基于摄像的图像识别技术，基于激光和超声波的测距识别技术。

对于超声波测距，测距的原理是计算超声波传播的时间，但超声波的速度在不同的介质中的传播速度不同。且在一些应用场景中，水下设备需要实现多种感知需求，例如是入水检测，盲区识别等。目前，入水检测需要采用光学传感器等其他方式实现，超声波盲区识别算法也较为复杂，导致水下设备需要多种传感器，整体成本较高。

发明内容

本发明目的是通过超声波的方式，实现水下设备的多种感知探测需求，降低水下设备的成本。

根据第一方面，一种实施例中提供一种水下超声波检测方法，包括：

驱动超声波组件产生发射信号，获取发射信号的持续时间，根据持续时间判断当前外部环境的传播介质类型；传播介质类型包括水与空气；

确定当前的传播介质类型为水，驱动超声波组件产生发射信号，接收第一超声波信号；

根据第一超声波信号进行状态识别，根据状态进行测距或盲区识别，状态包括正常回波状态以及异常回波状态；

当状态为正常回波状态时，计算发射信号与回波信号的第一时间差，根据第一时间差计算得到发射信号的传播距离；

当状态为异常回波状态时，确定前方物体位于近盲区或远盲区，当前方物体位于近盲区时，发出报警信号。

根据第二方面，一种实施例中提供一种水下超声波检测装置，包括：

超声波组件，用于产生发射信号，接收第一超声波信号；

超声波发射电路，用于驱动超声波组件产生发射信号；

超声波接收电路，用于将超声波组件接收到的第一超声波信号进行放大处理以及滤波处理；

比较电路，用于将超声波接收电路处理后的第一超声波信号与预设电压阈值比较，得到超声波信号对应的方波信号，并输出至主控电路；

主控电路，用于驱动超声波组件产生发射信号，获取发射信号的持续时间，根据持续时间判断当前外部环境的传播介质类型；传播介质类型包括水与空气；确定当前的传播介质类型为水，驱动超声波组件产生发射信号，接收第一超声波信号；根据第一超声波信号进行状态识别，根据状态进行测距或盲区识别，状态包括正常回波状态以及异常回波状态；当状态为正常回波状态时，计算发射信号与回波信号的第一时间差，根据第一时间差计算得到发射信号的传播距离；当状态为异常回波状态时，确定前方物体位于近盲区或远盲区，当前方物体位于近盲区时，发出报警信号。

根据第三方面，一种实施例中提供一种水下超声波检测系统，包括：

超声波组件，用于产生发射信号，接收第一超声波信号；

入水检测模块，用于获取发射信号的持续时间，根据持续时间判断当前外部环境的传播介质类型；传播介质类型包括水与空气；

盲区识别模块，用于根据第一超声波信号进行状态识别，根据状态进行测距或盲区识别，状态包括正常回波状态以及异常回波状态；当状态为正常回波状态时，计算发射信号与回波信号的第一时间差，根据第一时间差得到发射信号的传播距离；当状态为异常回波状态时，确定前方物体位于近盲区或远盲区，当前方物体位于近盲区时，发出报警信号。

根据第四方面，一种实施例中提供一种计算机可读存储介质，介质上存储有程序，程序能够被处理器执行以实现如第一方面所描述的方法。

依据上述实施例的水下超声波检测方法、设备、系统以及存储介质，通过对超声波组件的产生的发射信号进行耦合信号的测量，获取发射信号的持续时间，得到传播介质的类型，从而实现入水检测功能；确定入水后，进行超声波测距或者盲区识别，本申请通过单一超声波组件可以实现入水检测、测距以及盲区识别多个功能，可以降低水下设备的成本。

附图说明

图1为本申请一种实施例提供的水下超声波检测装置的结构示意图

图2为本申请一种实施例提供的水下超声波检测系统的结构示意图；

图3为本申请一种实施例提供的水下超声波检测方法的流程图；

图4为本申请一种实施例提供的发射信号与第一超声波信号的示意图(一)；

图5为本申请一种实施例提供的发射信号与第一超声波信号的示意图(二)；

图6为本申请一种实施例提供的发射信号与第一超声波信号的示意图(三)；

图7为本申请一种实施例提供的第一超声波信号的在空气与水下传播的示意图。

附图标记：10-超声波组件；20-超声波发射电路；30-超声波接收电路；40-比较电路；50-主控电路；60-计数电路；70-温度测量组件；80-电源模块；100-入水检测模块；200-盲区识别模块。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

水下设备，例如是水下机器人、水下清洁车等设备，在水下运动的时候需要对周围的环境进行测距等功能，避免运动过程中都到障碍物的阻挡与碰撞。目前水下设备在水下工作有多功能需求，例如测距、入水检测、盲区识别等，需要多种传感器来分别实现测距、入水检测以及盲区识别等功能，整体结构复杂，硬件成本较高。例如，入水检测可以采用光学折射率检测、导电率检测的方式对水与空气进行检测，需要采用超声波传感器以外的传感器进行检测。

水下设备在工作的过程中，首先需要确认设备入水，设备会在水中进行运动，运动过程中，前方物体的距离实时测量，也就是说需要进行水下测距。申请人研究发现，如果能采用超声波测距的传感器进行入水检测，将降低水下设备的成本。本申请实施例提供一种水下超声波检测方法、装置及系统可以应用到水下设备中。

如图1所示，本申请实施例提供一种水下超声波检测装置，可以包括：超声波组件10、超声波发射电路20、超声波接收电路30、比较电路40以及主控电路50。一些实施例中，装置还可以包括计数电路60。

超声波组件10用于产生发射信号，接收第一超声波信号。一些实施例中，超声波组件10可以包括接收型超声换能器以及发射型超声换能器；在另一些实施例中超声波组件10可以包括收发一体化的超声换能器。在上述这些实施例中，超声波组件10可以采用220kHz的超声波波段，该波段对界面反射不敏感且可以在水中长距离传输，可以实现高精度距离的测距识别。

进一步说明，首先对耦合信号进行说明，由于接收换能器与发射换能器距离很近，一般是紧邻，当发射信号发射后，首先被接收换能器接收。因此，第一超声波信号必然包括耦合信号。根据前方物体的距离，第一超声波信号存在三种情况，第一种情况，如图4所示，发射信号经前方物体反射被接收换能器接收，得到可以识别的回波信号，回波信号与耦合信号之间存在间隔，此时可以依据回波信号的接收时间进行测距。第二种情况，如图5所示，当前方物体在近盲区，回波信号在耦合信号产生的过程中被接收，耦合信号与回波信号叠加形成叠加信号，此时第一超声波信号只包括叠加信号，无法识别出回波信号。第三种情况，如图6所示，由于超声波传播存在损耗，在一定距离后，发射信号可能到达不到前方物体或回波信号返回不到接收换能器，此时第一超声波信号只存在耦合信号。

超声波发射电路20用于驱动超声波组件10产生发射信号。超声波信号发射电路接收来自主控电路的脉冲信号，将该脉冲信号放大至所符合超声波组件10的发射单元所需的驱动能力，即将该信号幅值放大或者升高电压。例如，超声波发射电路20可以包括升压电路。

超声波接收电路30用于将超声波组件10接收到的第一超声波信号进行放大处理以及滤波处理。超声波接收电路30可以包括放大器以及滤波器。

比较电路40用于将超声波接收电路30处理后的第一超声波信号与预设电压阈值比较，得到超声波信号对应的方波信号，并输出至主控电路50。例如，可以采用比较器将经放大滤波处理后的超声波信号通过与特定阈值进行比较而变成规则的方波信号。一些实施例中，比较电路40可以包括模数转换器。

主控电路50用于驱动超声波组件10产生发射信号，获取发射信号的持续时间，根据持续时间判断当前外部环境的传播介质类型；传播介质类型包括水与空气；确定当前的传播介质类型为水，驱动超声波组件产生发射信号，接收第一超声波信号；根据第一超声波信号进行状态识别，根据状态进行测距或盲区识别，状态包括正常回波状态以及异常回波状态；当状态为正常回波状态时，计算发射信号与回波信号的第一时间差，根据第一时间差计算得到发射信号的传播距离；当状态为异常回波状态时，确定前方物体位于近盲区或远盲区，当前方物体位于近盲区时，发出报警信号。例如，主控电路50可以包括处理器等具有处理、运算功能的逻辑器件，如CPU、MCU、PLC或FPGA等。

一些实施例中，装置还可以包括计数电路60。

计数电路60用于对第一超声波信号进行过零计数，得到第一过零值。例如，可以采用计数器将经放大滤波处理后的超声波信号与零点进行比较并进行计数。

主控电路50获取第一过零值，当第一过零值满足第一预设数量范围，确定第一超声波信号存在发射信号的耦合信号与回波信号叠加形成的叠加信号，确定状态为异常回波状态，前方物体位于近盲区；当第一过零值满足第二预设数量范围时，确定第一超声波信号存在回波信号，确定状态为正常回波状态；当第一过零值满足第三预设数量范围，确定第一超声波信号只存在耦合信号，确定状态为异常回波状态，前方物体位于远盲区。

例如，一个发射信号存在N个周期，那么发射信号存在2N个过零值，如图4所示，当正常回波时，计数电路对一个耦合信号以及一个回波信号进行过零计数，理论过零值为4N，此时第二预设数量范围为4N(1±10％)。

如图5所示，当近盲区回波时，计数电路对叠加信号进行过零计数，其理论过零值为大于2N并小于4N，第一预设数量范围可以为2N(1+10％)至4N(1-10％)。

如图6所示，当在远盲区时，计数电路只对一个耦合信号进行过零计数，理论过零值为2N，第三预设数量范围可以为小于等于2N。

一些实施例中，装置还可以包括温度测量组件70，例如是热电偶等温度传感器，用于对外部环境进行温度测量，输出第一温度值，当水下设备下水后，温度测量组件70测量水的温度。主控电路50还可以根据第一温度值对超声波的传播速度进行补偿计算，得到对应当前温度的超声波传播速度，并利用该补偿后的速度进行超声波测距计算。

一些实施例中，装置还可以包括电源模块80，可以通过电池或外部电源供电的方式，对装置中的用电器件进行供电。

本申请提供的水下超声波检测装置，在实现超声波测距的前提，利用测距需要的超声波组件10以及相关的超声波发射电路20、超声波接收电路30，可以实现入水检测功能。同时在上述基础上，引入计数电路60，可以通过过零计数的方式实现对近盲区的识别，整体硬件结构简单，通过超声波组件10即可实现测距、入水检测以及盲区识别等多种功能，整体成本低。

上面为本申请提供的水下超声波检测装置的说明，下面对水下超声波检测系统进行说明。

如图2所示，一种水下超声波检测系统，可以包括：超声波组件10、入水检测模块100以及盲区识别模块200。上述各个模块可以是采用一个或多个处理器等逻辑器件来实现，还可以包括上述装置中的各个电路。

超声波组件10用于产生发射信号，接收第一超声波信号。

入水检测模块100用于获取发射信号的持续时间，根据持续时间判断当前外部环境的传播介质类型；传播介质类型可以包括水与空气。一些实施例中，入水识别模块可以包括上述实施例的超声波组件10、超声波发射电路20、超声波接收电路30以及主控电路等硬件实现，当然并不限制采用其他硬件实现方式。本申请实施例通过对发射信号的持续时间进行测量，以此为前提进行入水检测，具体的计算方式本申请并不限制。

进一步说明，如图7所示，超声波组件10器发射单元在产生超声波时，发射信号会通过超声波接收电路30耦合回来，通过对发射信号对应的耦合信号进行测量，可以得到发射信号的持续时间。根据计算得到发射信号的持续时间的范围，可以确定当前的传播介质是水还是空气。

例如，比如发射信号为N个脉冲，对应的持续时间为t＝N×T(T为脉冲信号的周期)，这是理论值。

比如在水中该值为t1＝N×T1，在空气中该值为t2＝N×T2。实际中，在水和空气中，该值都存在一定的偏差，可以根据传播介质的温度、密度可以对应设定一个范围，例如是t＝N×T×(1±10％)。

超声波在空气中常温常压下声波速度是344m/s，淡水中为1430m/s，在水中与空气中的传播速度差距较大，即使存在上述偏差，依旧通过测量发射信号的持续时间可以识别出传播介质的类型。

盲区识别模块200用于根据第一超声波信号进行状态识别，根据状态进行测距或盲区识别，状态包括正常回波状态以及异常回波状态；当状态为正常回波状态时，计算发射信号与回波信号的第一时间差，根据第一时间差得到发射信号的传播距离；当状态为异常回波状态时，确定前方物体位于近盲区或远盲区，当前方物体位于近盲区时，发出报警信号，报警信号可以用于触发水下设备停止运动，提醒用户。一些实施例中，盲区识别设备可以包括上述实施例的超声波组件10、超声波发射电路20、超声波接收电路30以及主控电路等硬件实现，同样并不限制采用其他硬件实现方式。

一些实施例中，系统还可以包括计数模块，计数模块用于对第一超声波信号进行过零计数，得到第一过零值。计数模块可以包括上述的计算电路。

盲区识别模块200可以获取第一过零值，当第一过零值满足第一预设数量范围，确定第一超声波信号存在发射信号的耦合信号与回波信号叠加形成的叠加信号，确定状态为异常回波状态，前方物体位于近盲区；当第一过零值满足第二预设数量范围时，确定第一超声波信号存在回波信号，确定状态为正常回波状态；当第一过零值满足第三预设数量范围，确定第一超声波信号只存在耦合信号，确定状态为异常回波状态，前方物体位于远盲区。

一些实施例中，基于超声波在同一介质不同温度下，具有不同的传播速度，为了提高超声测距的精确度，系统还可以包括温度测量组件70以及速度校正模块。

温度测量组件70用于测量外部环境的温度，输出第一温度信号。

速度校正模块用于获取温度测量组件70输出的第一温度信号，计算外部环境的第一温度；根据外部环境的第一温度，得到当前第一温度下，超声波信号在水中传播的第一速度。例如，在纯水中，声波速度与温度的关系为：v＝1468+3.68(t-10)-0.0279(t-10)2；通过测量温度t即可计算得到当前的速度v。具体可以通过处理器等器件实现，或者通过加法器与乘法器的组合实现。

盲区识别模块200还用于根据第一时间差与第一速度计算得到发射信号的传播距离。

以上为本申请提供的水下超声波检测系统的说明，通过上述系统可以实现超声波测距、入水检测以及盲区识别的功能，可以采用上述实施例提供的水下超声波检测装置的硬件实现方式，还可以采用其他可用的硬件实现方式，具有与上述水下超声波检测装置相同的技术效果。

下面就水下超声波检测装置/系统进行水下超声波检测方法的具体过程进行阐述，如图3所示，水下超声波检测方法可以包括如下步骤：

步骤1、驱动超声波组件10产生发射信号，获取发射信号的持续时间，根据持续时间判断当前外部环境的传播介质类型；传播介质类型可以包括水与空气。

一些实施例中，步骤1中，根据持续时间判断当前外部环境的传播介质类型，可以包括：

步骤101、发射具有N个脉冲的发射信号，N为正整数，获取发射信号的耦合信号，根据耦合信号计算得到发射信号的持续时间。

步骤102、根据持续时间计算得到发射信号在当前传播介质中传播速度或脉冲信号的周期。

步骤103、根据传播速度或脉冲信号的周期判断当前外部环境的传播介质类型。

例如，如图7所示，比如发射信号为N个脉冲，对应的持续时间为t＝N×T(T为脉冲信号的周期)，这是理论值。

比如在水中该值为t1＝N×T1，在空气中该值为t2＝N×T2。实际中，在水和空气中，该值都存在一定的偏差，可以根据传播介质的温度、密度可以对应设定一个范围，例如是t＝N×T×(1±10％)。

步骤2、确定当前的传播介质类型为水，驱动超声波组件10产生发射信号，接收第一超声波信号。

步骤3、根据第一超声波信号进行状态识别，根据状态进行测距或盲区识别，状态可以包括正常回波状态以及异常回波状态。

当状态为正常回波状态时，计算发射信号与第一超声波信号的第一时间差，根据第一时间差计算得到发射信号的传播距离；

当状态为异常回波状态时，确定前方物体位于近盲区或远盲区，当前方物体位于近盲区时，发出报警信号。

一些实施例中，如图4至图6所示，步骤3可以包括：

步骤300、识别第一超声波信号是否存在回波信号，若是，状态为正常回波状态，计算发射信号与回波信号的第一时间差，根据第一时间差计算得到发射信号的传播距离。

识别第一超声波信号是否存在叠加信号，若是，确定前方物体位于近盲区并发出报警信号，状态为异常回波状态，叠加信号为发射信号的耦合信号与回波信号叠加形成的信号。

识别第一超声波信号在预设阈值时间内是否只存在耦合信号，若是，状态为异常回波状态，确定前方物体位于远盲区。

超声波组件10距离障碍物距离小于一定程度，返回的回波信号就会叠加在发射信号的耦合信号，形成一个叠加信号，如图5所示，无法确定回波信号而定起始时间。在该距离以内的距离是无法计算出真实的距离值，但是临界值可以得到近盲区的范围。因此，在水下设备使用前，通过模拟水下实验，在超声波组件10前设置障碍物，发射超声波，并持续获取超声波信号，从近到远来回移动障碍物，直至第一超声波信号能识别出回波信号，此时对应的临界距离就是近盲区的边界。

超声波信号在水中传播存在损耗，当障碍物距离较远，并不能接收到其反射的回波信号，这个临界的距离也可以通过实验测得。比如超声波组件10最远识别的距离为15cm，超声波在水中传输速度为1500m/s，那么对应的传输时间为200us，那么回波的返回时间超过该值，则可判定为远盲区。对应这一最远识别距离，对应可以设定预设阈值时间。

一种实施例中，步骤300中，识别第一超声波信号是否存在叠加信号，可以包括：

步骤310、接收第一超声波信号，对第一超声波信号进行过零计数，得到第一过零值，当第一过零值满足第一预设数量范围，确定识别第一超声波信号存在叠加信号。

当第一过零值满足第二预设数量范围时，确定第一超声波信号为回波信号。

叠加信号状态的识别具体为，对第一个信号进行过零计数，第一个信号可以是耦合信号或叠加信号，而叠加信号的过零数显然大于耦合信号的过零数，并小于两个耦合信号的过零数。比如发射波形5个脉冲波形，回波信号也是5个，如果回波信号与耦合信号叠加，那么信号的波形会看起来脉冲个数增加，我们可通过穿越0值的次数来判断脉冲的个数，耦合信号为10个过零数时，当第一超声波信号的第一个信号的过零个数大于15的时候，则表示回波叠加太多，无法提取，从而也无法测算距离，判定为近盲区。当存在20个过零数时，表明回波信号在耦合信号结束后开始接收，此时为近盲区的临界。

近盲区的阈值，可以按照当发射脉冲时间持续为N个脉冲时，如果回波与发射脉冲的重叠时间超过50％，则无法提取回波，判定为近盲区。

此时第一个脉冲的过零计数值应该会超过2N+2N×0.5＝3N个。

而在远盲区时，只有耦合信号的情况下，第一超声波信号的第一个信号的过零数最多只有10个过零数。

同理，可以采用以下方式实现识别第一超声波信号是否存在回波信号，接收第一超声波信号，对第一超声波信号进行过零计数，得到第一过零值，当第一过零值满足第二预设数量范围，确定识别第一超声波信号存在回波信号。

可以采用以下方式实现识别第一超声波信号在预设阈值时间内是否只存在耦合信号，接收第一超声波信号，对第一超声波信号进行过零计数，得到第一过零值，当第一过零值满足第三预设数量范围，确定第一超声波信号在预设阈值时间内是否只存在耦合信号。

一些实施例中，根据第一时间差计算得到发射信号的传播距离，可以包括：

步骤320、获取温度测量组件70输出的第一温度信号，计算外部环境的第一温度。

根据外部环境的第一温度，得到当前第一温度下，超声波信号在水中传播的第一速度。

根据第一时间差与第一速度计算得到发射信号的传播距离。

例如，在纯水中，声波速度v与温度t的关系为：

v＝1468+3.68(t-10)-0.0279(t-10)2；通过测量温度t即可计算得到当前的速度v。

本申请实施例提供的水下超声波检测方法，通过超声波组件10的发射信号的耦合信号来实现对传播介质的识别，不需要额外增加其他类型传感器；通过对接受的第一超声波信号进行状态识别，可以对当前障碍物的距离进行测量或者是处于的盲区进行识别。

通过对外部环境温度进行测量，可以得到外部温度的同时，还可以对超声波的传播速度进行补偿，进一步提高测距的精度。

采用220kHz的超声波波段，抗干扰能力更强，提高测量精度。

综上，本申请实施例提供的下超声波检测方法、装置与系统，可实现温度检测、入水检测、近盲区判断、远盲区判断、高精度距离识别，同时采用对界面漫反射不敏感且可在水中长距离传输的超声波波段，可提升传感器的环境适应性。本专利优选的采用收发一体的超声波传感器，在保证多功能探测的情况下，还可降低成本。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。

本文参照了各种示范实施例进行说明。然而，本领域的技术人员将认识到，在不脱离本文范围的情况下，可以对示范性实施例做出改变和修正。例如，各种操作步骤以及用于执行操作步骤的组件，可以根据特定的应用或考虑与系统的操作相关联的任何数量的成本函数以不同的方式实现(例如一个或多个步骤可以被删除、修改或结合到其他步骤中)。

虽然在各种实施例中已经示出了本文的原理，但是许多特别适用于特定环境和操作要求的结构、布置、比例、元件、材料和部件的修改可以在不脱离本披露的原则和范围内使用。以上修改和其他改变或修正将被包含在本文的范围之内。

前述具体说明已参照各种实施例进行了描述。然而，本领域技术人员将认识到，可以在不脱离本披露的范围的情况下进行各种修正和改变。因此，对于本披露的考虑将是说明性的而非限制性的意义上的，并且所有这些修改都将被包含在其范围内。同样，有关于各种实施例的优点、其他优点和问题的解决方案已如上所述。然而，益处、优点、问题的解决方案以及任何能产生这些的要素，或使其变得更明确的解决方案都不应被解释为关键的、必需的或必要的。本文中所用的术语“包括”和其任何其他变体，皆属于非排他性包含，这样包括要素列表的过程、方法、文章或设备不仅包括这些要素，还包括未明确列出的或不属于该过程、方法、系统、文章或设备的其他要素。此外，本文中所使用的术语“耦合”和其任何其他变体都是指物理连接、电连接、磁连接、光连接、通信连接、功能连接和/或任何其他连接。

具有本领域技术的人将认识到，在不脱离本发明的基本原理的情况下，可以对上述实施例的细节进行许多改变。因此，本发明的范围应仅由权利要求确定。

Claims (10)

1.一种水下超声波检测方法，其特征在于，包括：

驱动超声波组件产生发射信号，获取所述发射信号的持续时间，根据所述持续时间判断当前外部环境的传播介质类型；所述传播介质类型包括水与空气；

确定当前的所述传播介质类型为水，驱动超声波组件产生发射信号，接收第一超声波信号；

根据所述第一超声波信号进行状态识别，根据所述状态进行测距或盲区识别，所述状态包括正常回波状态以及异常回波状态；

当所述状态为正常回波状态时，计算所述发射信号与回波信号的第一时间差，根据第一时间差计算得到发射信号的传播距离；

当所述状态为异常回波状态时，确定前方物体位于近盲区或远盲区，当前方物体位于近盲区时，发出报警信号。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第一超声波信号进行状态识别，根据所述状态进行测距或盲区识别，包括：

识别所述第一超声波信号是否存在回波信号，若是，所述状态为正常回波状态，计算所述发射信号与回波信号的第一时间差，根据第一时间差计算得到发射信号的传播距离；

识别所述第一超声波信号是否存在叠加信号，若是，确定前方物体位于近盲区并发出报警信号，所述状态为异常回波状态，所述叠加信号为所述发射信号的耦合信号与回波信号叠加形成的信号；

识别所述第一超声波信号在预设阈值时间内是否只存在耦合信号，若是，所述状态为异常回波状态，确定前方物体位于远盲区。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，识别所述第一超声波信号是否存在叠加信号，包括：

接收第一超声波信号，对所述第一超声波信号进行过零计数，得到第一过零值，当第一过零值满足第一预设数量范围，确定识别所述第一超声波信号存在叠加信号。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述持续时间判断当前外部环境的传播介质类型，包括：

发射具有N个脉冲的发射信号，N为正整数，获取所述发射信号的耦合信号，根据所述耦合信号，计算得到所述发射信号的持续时间；

根据所述持续时间计算得到所述发射信号在当前传播介质中传播速度或脉冲信号的周期；

根据传播速度或脉冲信号的周期判断当前外部环境的传播介质类型。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据第一时间差计算得到发射信号的传播距离，包括：

获取温度测量组件输出的第一温度信号，计算外部环境的第一温度；

根据外部环境的第一温度，得到当前第一温度下，超声波信号在水中传播的第一速度；

根据所述第一时间差与所述第一速度计算得到发射信号的传播距离。

6.一种水下超声波检测装置，其特征在于，包括：

超声波组件，用于产生发射信号，接收第一超声波信号；

超声波发射电路，用于驱动超声波组件产生发射信号；

超声波接收电路，用于将所述超声波组件接收到的第一超声波信号进行放大处理以及滤波处理；

比较电路，用于将所述超声波接收电路处理后的第一超声波信号与预设电压阈值比较，得到超声波信号对应的方波信号，并输出至主控电路；

主控电路，用于驱动超声波组件产生发射信号，获取所述发射信号的持续时间，根据所述持续时间判断当前外部环境的传播介质类型；所述传播介质类型包括水与空气；确定当前的所述传播介质类型为水，驱动超声波组件产生发射信号，接收第一超声波信号；根据所述第一超声波信号进行状态识别，根据所述状态进行测距或盲区识别，所述状态包括正常回波状态以及异常回波状态；当所述状态为正常回波状态时，计算所述发射信号与所述回波信号的第一时间差，根据第一时间差计算得到发射信号的传播距离；当所述状态为异常回波状态时，确定前方物体位于近盲区或远盲区，当前方物体位于近盲区时，发出报警信号。

7.如权利要求6所述的检测装置，其特征在于，还包括：

计数电路，用于对所述第一超声波信号进行过零计数，得到第一过零值；

所述主控电路获取所述第一过零值，当第一过零值满足第一预设数量范围，确定所述第一超声波信号存在所述发射信号的耦合信号与回波信号叠加形成的叠加信号，确定所述状态为异常回波状态，前方物体位于近盲区；当第一过零值满足第二预设数量范围时，确定所述第一超声波信号存在所述回波信号，确定所述状态为正常回波状态；当第一过零值满足第三预设数量范围，确定所述第一超声波信号只存在耦合信号，确定所述状态为异常回波状态，前方物体位于远盲区。

8.一种水下超声波检测系统，其特征在于，包括：

超声波组件，用于产生发射信号，接收第一超声波信号；

入水检测模块，用于获取所述发射信号的持续时间，根据所述持续时间判断当前外部环境的传播介质类型；所述传播介质类型包括水与空气；

盲区识别模块，用于根据所述第一超声波信号进行状态识别，根据所述状态进行测距或盲区识别，所述状态包括正常回波状态以及异常回波状态；当所述状态为正常回波状态时，计算所述发射信号与所述回波信号的第一时间差，根据第一时间差得到发射信号的传播距离；当所述状态为异常回波状态时，确定前方物体位于近盲区或远盲区，当前方物体位于近盲区时，发出报警信号。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括：

温度测量组件，用于测量外部环境的温度，输出第一温度信号；

速度校正模块，用于获取温度测量组件输出的第一温度信号，计算外部环境的第一温度；根据外部环境的第一温度，得到当前第一温度下，超声波信号在水中传播的第一速度；

所述盲区识别模块还用于根据所述第一时间差与所述第一速度计算得到发射信号的传播距离。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述介质上存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。

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