[发明专利]一种多通道超声波障碍物防串扰检测方法

说明书

技术领域

本专利属于电子测量领域、工业测量领域、生物医疗检测领域的控制技术，涉及了本发明提出一种多通道超声波障碍物防串扰检测方法。

背景技术

超声波检测技术在工业领域、生物医疗领域被广泛应用，如汽车主动安全、工业机器人、医药流体检测等行业。一种好的超声波障碍物检测技术应能有效避免串扰现象，同时能够准确识别出障碍物所在距离范围。

超声波障碍物检测其本质是通过传感器发射一定频率和周期的超声波激励信号，如果在其探测范围内有障碍物存在，则信号以回波的形式反射回传感器，当传感器检测到回波时，进行相应的预处理转换成可识别的脉冲信号，并利用计数器统计超声波信号从发射到接收所经历的时间，最后根据计算公式得到传感器与障碍物之间的距离。

国内外涉及超声波检测技术的发明专利中大多以功能模块框图的形式简单的提及多通道超声波检测技术；实用型专利中以硬件电路形式讲述了多通道超声波检测发射电路及接收电路。现有专利中虽然有许多超声波检测实现方法，但没有详细说明面对多通道超声波检测情况下，如何来区分每个通道超声波检测。而针对多通道超声波检测所存在的串扰问题也并未作介绍，且没有相关的专利来描述如何解决这一问题。

在此背景下，本发明提出一种多通道超声波障碍物防串扰检测方法具有重要意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种多通道超声波障碍物防串扰检测方法，该方法结合(2，1，2)卷积编码和两步相关函数，对超声波发射信号进行卷积编码处理，对超声波回波信号进行相关减噪处理，同时依托相应的硬件平台框架完成了实践应用。为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种多通道超声波障碍物防串扰检测方法，其特征在于：第一步，系统启动运行，初始化各寄存器参数、卷积编码器、超声波信号收发周期；第二步，选通相应超声波通道，利用卷积函数对相应通道进行编码，将编码后的序列值作为超声波激励信号发送，并开启回波接收电路、使能回波接收中断寄存器和A/D采集寄存器；第三步，实时采集A/D信号，若有回波则触发外部中断寄存器，并记录此时刻回波到达时间，同时开启定时器，定时采集此时刻的回波信号并存储；第四步，定时采集完成后关闭定时寄存器，利用微处理器对定时采集的回波信号与激励波进行两步相关处理，如果相关则根据相关处理后得到的ToF时间来计算障碍物距离，否则丢弃此回波并继续接收该通道的下一个回波，重复第三步和第四步，若当前回波接收周期结束，则继续下一周期的信号发射与处理，重复第二步。

在第一步中，初始化各寄存器参数，寄存器包括：总线时钟寄存器、A/D中断寄存器、I/O口寄存器、PWM定时寄存器、协处理器寄存器、卷积编码寄存器和定时寄存器，同时初始化(2，1，2)卷积编码器和超声波信号发射与接收周期。

在第二步中，多路超声波信号采用轮询机制激励产生，首先选定需要激励的超声波传感器通道编号并转换成二进制序列，序列位数由超声波通道数决定，假设通道数为N，则序列位数为log₂N并向上取整；根据(2，1，2)卷积编码函数对输入序列进行编码，得到一个输出系列，超声波激励电路将此输出系列转换成激励信号并输出，激励信号输出后关闭此通道激励电路并开启相应的回波接收电路和A/D采集函数；当该通道开启回波接收后，根据轮询机制选择下一通道进行激励，重复上述的编码操作、激励电路闭合操作和回波电路开启操作，直至N通道都轮询完毕，即N个通道都进入回波接收状态，并在设定回波接收周期内实时接收回波。

在第三步中，N通道进入回波接收阶段，若已激励通道检测到回波，则会触发相应的通道外部中断寄存器并进行中断处理函数，记录此时刻的回波到达时间，同时开启定时寄存器进入A/D定时采集阶段并存储相应的A/D值。

在第四步中，当定时采集接收完成，关闭定时中断，利用两步相关函数对定时采集的回波A/D值与该通道的激励信号进行相关处理，若回波信号与激励信号匹配则根据相关处理后所得到的ToF时间计算障碍物距离，若不匹配则丢弃此次记录回波信号并继续接收下一次回波的到来直至当前回波接收周期结束。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种多通道超声波障碍物防串扰检测方法，引入卷积编码和相关函数相结合的方式，达到编码防串扰、相关回波减噪两个目的。为了有效减少处理器的数据处理时间，本发明还引入了大步长相关处理、细步长相关处理混合的办法，有效的减少了微处理器在回波相关处理所花费的时间，增强了系统的实时性。

附图说明

图1为本发明提出的超声波传感平台框图；

图2为本发明引入的(2，1，2)卷积编码；