[发明专利]基于自动跟踪的超声波相关检测方法

说明书

本发明公开了一种基于自动跟踪的超声波相关检测方法，该方法包括以下步骤：包括以下步骤：S1：计算参考波形的所有的极值，并提取以最大值为中心对称的2m+1个极值点建立参考波形极值序列X_Vm；S2：计算实时接收波形的所有的极值，并提取以最大值为中心对称的2n+1个极值点建立实时波形极值序列X_Sn；S3：将参考波形极值序列X_Vm和实时波形极值序列X_Sn进行滑动相关计算得到参考波形极值序列X_Vm和实时波形极值序列X_Sn的最大相关值τ_max以及本次超声波渡越时间t；S4：将最大相关值τ_max与预设预置有效阈值进行比较当，最大相关值τ_max大于等于有效阈值时，本次测量结果有效，输出测量结果t；否则，本次测量结果无效并建立激励重发机制。

技术领域

本发明涉及一种基于自动跟踪的超声波相关检测方法。

背景技术

如图1所示，在超声波换能器能量转换和声波空气传输过程中，由于机械弹性(超声波换能器压电陶瓷片和空气的弹性)的存在，在接收到的超声波脉冲串的头部和尾部会产生超声波波形振幅衰减，从起振开始到最后停止至少需要10多个周期，包络呈现纺锤体形状。超声波到达时的强度(振幅)存在随机变化的成分，采用常规的阈值检测方法判断超声波到达的时间点是不准确的，不能准确地检测超声波渡越时间。一般仅用于机器人避障、倒车防撞装置等要求不高的场合。为了准确地判断超声波到达的时间点，准确检测超声波渡越时间，人们进行了很多探索和改进，目前应用较多的主要有以下4种：

(1)阈值检测法。接收判识简单，但是接收波形幅度变化直接影响测量精度。

(2)相位差法。该方法短距离应用非常准确，已应用于超声波风速仪，自动气象站的大气测温等。但该方法只能用于超声波(机械能波)传输距离很短的场合。

(3)调制波形标记法。对声波进行调制、编码、扩频等均属于此类。应用较多的是双频频移键控法，已用于轿车空调测温和超声波测距仪。

(4)相关检测法或包络检测法。这种方法能有效地利用波形的整体信息，弱化突发噪声、白噪声对测量结果的影响。但是参考波形的合理选择和计算量大一定程度上限制了它的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于自动跟踪的超声波相关检测方法，利用参考波形和实时接收波形进行极值相关运算，针对运算结果实时评审参考波形的合理性，差异较大且在有效范围内，直接用当前接收波形替换参考波形，实现参考波形自动跟踪接收波形，周而复始进行超声波接收极值相关检测。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于自动跟踪的超声波相关检测方法，该方法包括以下步骤：

S1：计算参考波形的所有的极值，并提取以最大值为中心对称的2m+1个极值点建立参考波形极值序列X_Vm；

S2：计算实时接收波形的所有的极值，并提取以最大值为中心对称的2n+1个极值点建立实时波形极值序列X_Sn；

S3：将参考波形极值序列X_Vm和实时波形极值序列X_Sn进行滑动相关计算得到参考波形极值序列X_Vm和实时波形极值序列X_Sn的最大相关值τ_max以及本次超声波渡越时间t；

S4：将最大相关值τ_max与预设预置有效阈值进行比较当，最大相关值τ_max大于等于有效阈值时，本次测量结果有效，输出测量结果t；否则，本次测量结果无效并建立激励重发机制。

进一步地，所述步骤S1具体包括：