[发明专利]一种改进的基于飞行时间检测的超声波测距方法

权利要求书

1.一种改进的基于飞行时间检测的超声波测距方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：考虑超声波飞行速度会受到环境因素影响及其检测信号不可避免存在的误差干扰，将待测距离的计算公式定义为其中，表示在该环境下的实际波速，δ为误差修正项；

步骤2：在超声测距系统的可测范围内选一组距离值，以标定的方法获得超声波在该测量环境下的实际速度和测距系统的误差修正值δ；

步骤3：对于待测距离l'，通过对其获得的超声波接收信号进行包络求解，进一步得到超声波在介质中的飞行时间t，将获得的t值代入距离公式即可准确地计算得出当前的距离值l'；

步骤2的具体实现包括以下子步骤：

步骤2.1：在超声测距系统的可测范围内选择一组不同距离值L＝{l₁,l₂,…,l_N}，对每个距离进行标定后由发射端的激励超声发射器产生超声信号，分别在各标定距离处获得相应的超声波接收信号，并以Δt为采样时间间隔同步A/D采样激励脉冲与超声接收信号；

步骤2.2：分别对获得的每个接收波信号进行包络求解，得到其对应的包络振幅最大值M，将超声发射器激励脉冲的发生与结束之间的中间时刻记为t'，超声接收波包络首次到达M/2的时刻记为t”，则有t'＝i·Δt和t”＝j·Δt，其中i和j分别代表t'和t”时刻对应的采样点序列，将超声波在介质中的飞行时间表示为t＝t”-t'，得到与各标定距离相对应的一组飞行时间T＝{t₁,t₂,…,t_N}；

步骤2.3：以标定的距离组L及其对应的飞行时间组T为样本数据，利用最小二乘法对二者进行线性拟合，得出该测量系统中的环境下超声波的实际速度和测距系统的误差修正值δ。

2.根据权利要求1所述的一种改进的基于飞行时间检测的超声波测距方法，其特征在于，步骤3的具体实现过程是：对于待测距离l'，利用步骤2中的方法对其获得的超声波接收信号进行包络求解，得到超声波在介质中的飞行时间t，将获得的t值代入距离公式计算得出当前的待测距离值l'。