[发明专利]用于消除机器人超声测距系统串扰的超声激励方法

权利要求书

1.一种用于消除机器人超声测距系统串扰的超声激励方法，其特征在于，包括采用伪随机脉冲位置调制方式为每路超声换能器构造唯一的发射序列，使用遗传算法优化伪随机脉冲位置调制序列中相邻脉冲之间的时间间隔，使每路超声换能器发射序列持续时间在1.5～2ms。

2.根据权利要求1所述的用于消除机器人超声测距系统串扰的超声激励方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)产生一串占空比50％、频率为超声换能器中心频率的脉冲信号X；

(2)根据线性同余法，产生K组不同的伪随机数列Ψ_j，每组伪随机数列Ψ_j含n个伪随机数：ξ₁，ξ₂，……ξ_n；

(3)根据伪随机脉冲位置调制公式，在设定范围内随机产生脉冲间隔的上限和下限，用K组伪随机数列分别调制脉冲信号X中的脉冲位置，得到K组伪随机脉冲位置调制序列；

(4)限定每组伪随机脉冲位置调制序列的长度，根据优化指标，采用遗传算法优化K组伪随机脉冲位置调制序列脉冲间隔的上限和下限，得到K组最优的伪随机脉冲位置调制序列；

(5)将K组最优的伪随机脉冲位置调制序列作为发射序列分别激励K组超声换能器。

3.根据权利要求2所述的用于消除机器人超声测距系统串扰的超声激励方法，其特征在于，第(2)步所述的n个伪随机数取值范围是[0，1]。

4.根据权利要求2所述的用于消除机器人超声测距系统串扰的超声激励方法，其特征在于，第(3)步所述的伪随机脉冲位置调制公式是：t_i＝ζ_i(T_u-T_l)+T_l，i＝1，2，..N

其中，t_i(i＝1，2，...，N)为相邻脉冲之间的时间间隔，T_l、T_u是两个脉冲之间的时间间隔取值的下限和上限，N为脉冲个数。

5.根据权利要求4所述的用于消除机器人超声测距系统串扰的超声激励方法，其特征在于，所述的伪随机脉冲位置调制公式中，脉冲个数N的具体取值是根据发射脉冲序列的持续时间而定。

6.根据权利要求2所述的用于消除机器人超声测距系统串扰的超声激励方法，其特征在于，第(4)步所述的优化指标是：ObjV＝max[R_as-max，R_c-max]＝min

其中：R_as-max为所有回波序列自相关函数的最大旁瓣值；R_c-max是所有回波序列互相关函数的最大峰值。

7.根据权利要求2所述的用于消除机器人超声测距系统串扰的超声激励方法，其特征在于，第(4)步所述的遗传优化算法包括有如下步骤：

(a)随机产生P组脉冲间隔的上限和下限作为个体，每个个体由Q位格雷码组成，产生初始种群：P*Q维的编码矩阵；

(b)进化代数m＝0，最大进化代数为M；

(c)判断m是否小于M？是，则进入下一步，否则结束；

(d)使m＝m+1；

(e)根据伪随机脉冲位置调制公式：t_i＝ζ_i(T_u-T_l)+T_l，i＝1，2，...N，用P组个体调制伪随机脉冲位置调制序列的脉冲间隔，每个个体对应K组伪随机脉冲位置调制序列，将所述优化指标中的ObjV作为每个个体适应度函数；

(f)计算P个个体的适应度；

(g)对现有种群进行选择、重组，变异产生新种群；

(h)判断所产生的新种群是否为最优种群？是，则结束，否则返回第(c)步继续进行。

8.根据权利要求7所述的用于消除机器人超声测距系统串扰的超声激励方法，其特征在于，第(g)步所述的对现有种群进行选择、重组，变异产生新种群，是由如下过程实现：

(g1)根据种群中个体的适应度值使用随机遍历抽样选择个体；

(g2)参数选取单点交叉法对个体进行重组；

(g3)取当前种群的表示，用特定概率对每个元素进行变异。