专利名称：超声波回波时间的检测方法
技术领域：
本发明属于超声波测距技术领域，具体涉及一种基于互相关函数法的超声波回波时间检测方法。
背景技术：
超声波测距技术是目前广泛应用的非接触测距方法[1]，在基于脉冲回波法的超声测距中，核心的问题是时延估计技术。目前，采用的时延估计方法有阀门法、互相关函数法、频域相位检测法和时频分析方法[2]。其中，阀门法简单实用，实时性好，但要求信号干扰小，且不能准确地判定回波前沿的出现时刻，故难以获得高精度。而频域相位检测法和时频分析方法计算量大，存储容量要求很高，实用性较低[3]。互相关函数法则是一种既适合于低信噪比信号，又适合于采用低采样速率的最佳算法，因而应用广泛[2]。但常规的互相关算法是以采样数据为样本直接处理，运算处理的数据量仍然过于庞大，对处理器的存储器容量和处理速度要求很高[3]，仍难于普及应用。[I]高克成超声物位计现状[J]声学技术，2002, 21 (1-2) : 50-62。[2]潘仲明简盈王跃科.基于两步相关法的大量程超声波测距技术[J].电子测量与仪表学报 200620(5) : 73 — 76。[3]程晓畅苏绍景王跃科潘仲明祝琴.超声回波信号调制及其包络相关时延估计算法[J].传感技术学报200619^)2571-2577。

发明内容
本发明的目的是提供一种超声波回波时间的检测方法，解决了在目前采用互相关函数算法的超声波测距系统中，对处理器的存储器容量和处理速度要求甚高的问题。本发明所采用的技术方案是，一种超声波回波时间的检测方法，其特征在于，具体步骤如下步骤I、超声波传感器发送频率为fs的脉冲串；步骤2、在发射超声波信号的同时，接收超声波回波信号，经放大、滤波电路处理后，传送给处理器处理；步骤3、处理器以信号采样频率f。进行采样，以获得回波信号的原始采样信号数 据，其中，fc≥2fs ；步骤4、确定信号数据处理的压缩比率k :步骤4. I、确定回波时间的分辨率td td≤2 d/v，其中，V为声波在空气中的传播速度，d为预设的测量分辨率；步骤4. 2、确定压缩比率k :k=td* fc，其中，Ts为信号采样周期；步骤5、根据步骤4得到的压缩比率k，对步骤3得到的原始采样信号数据进行压缩预处理，得到回波信号样本数据X(n)
权利要求
1.一种超声波回波时间的检测方法，其特征在于，具体步骤如下 步骤I、超声波传感器发送频率为fs的脉冲串； 步骤2、在发射超声波信号的同时，接收超声波回波信号，经放大、滤波电路处理后，传送给处理器处理； 步骤3、处理器以信号采样频率f。进行采样，以获得回波信号的原始采样信号数据，其中，fc>2fs; 步骤4、确定信号数据处理的压缩比率k 步骤4. I、确定回波时间的分辨率td td < 2 · d/v，其中，V为声波在空气中的传播速度，d为预设的测量分辨率； 步骤4. 2、确定压缩比率k : k = td · f。，其中，Ts为信号采样周期； 步骤5、根据步骤4得到的压缩比率k，对步骤3得到的原始采样信号数据进行压缩预处理，得到回波信号样本数据x(n) M") = Lr(ルん+ O…=OJ…上—I,其中，η为回波信号样本数据序列号，i为X(η)中 /=Ok单数据的序列号，r为采样序列，N为原始采样信号数据的数量； 步骤6、设定发送信号样本数据T(n')均取值为l，T(n' )=1,//-0,1| —1，其中，n'为发送信号样本数据序列号，i'为T(n)中单数据的序列号，M为原始发送信号数据的数量； 步骤7、采用递归的方法，计算发送信号样本数据Τ(η,)的包络及回波信号样本数据X(η)的包络之间的互相关函数Cr (m) .(ο)=^Α,( )⑴= (ο>-4。)+翻 Cr(m) = C1 (m—l)-X(m—l)+X{M'+w-l)Cr(N-M)= .(2ν-Af-1)-傘-Μ-1)+傘-1)m=0, 1，· · · ·，N' -M',N' =N/k，M' =M/k, 其中，m为互相关函数Cr(m)的序号，N'为回波信号样本数据X(n)的数量，M'为发送信号样本数据T (η')的数量； 步骤8、计算互相关函数& (m)的峰值max_Cr所对应的序列位移量L',继而确定回波时间 t，t=(L' -M1 ) XTsXk0
全文摘要
本发明公开了一种超声波回波时间的检测方法，通过确定信号数据处理的压缩比率k，继而将原始采样信号数据进行压缩预处理，采取递归算法快速获取互相关函数Cr(m)，能满足回波时间的测量精度，并显著降低数据存储器的需要量和数据的处理量。本发明解决了在目前采用互相关函数算法的超声波测距系统中，对处理器的存储器容量和处理速度要求甚高的问题。
文档编号G01S15/08GK102707288SQ20121019444
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月13日 优先权日2012年6月13日
发明者王宏江, 郭会军 申请人:西安理工大学