[发明专利]一种超声波测距数据优化方法

说明书

本发明提出了一种超声波测距数据优化方法包括以下操作步骤：将至少3个超声波传感器设置在模拟测距平台上，包括安装在基准点的发射端和安装在待测距目标上的接收端，超声波传感器的法线可相交，并设置参考原点；3个超声波传感器的法线两两确定一个平面，构成三维立体结构；被测目标位于超声波传感器的测量范围的交集内，且所述被测目标在所述至少两个超声波传感器的法线所确定的平面上；根据所述超声波回波计算出每个超声波传感器与被测目标之间的矢量距离、与各个平面之间的垂直距离，以及相对于参考原点的距离，本发明测距方法立体直观，能够有效对空间位点进行精准测距，配合云端摄录组件，测距精准度显著提高，实用性好。

技术领域

本发明涉及超声测距技术领域，具体的为一种超声波测距数据优化方法及系统。

背景技术

无线传感器网络可应用于布线和电源供给困难、人员不能到达的区域(如受到污染、环境不能被破坏或敌对区域)和一些临时场合(如发生自然灾害时，固定通信网络被破坏)等。它不需要固定网络支持，具有快速展开，抗毁性强等特点，可广泛应用于军事、工业、交通、环保等领域，特别是对于军事应用、目标追踪、环境检测、空间探索，无线传感器网络的优势越来越明显。

由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。

超声波测距设备在我们日常生活中同样应用的十分广泛，利用基本的电声学原理，通过时间差可以简单的测量距离。然而，由于超声波是球面波，传播过程中的指向性较差且有一定的扩散角，并且测量的参照系是以超声波传感器为原点的极坐标系，因此传统的超声测距测量到的距离实际上是极坐标中的矢量半径的长度而不是被测目标与参考点的实际距离。此外，为了提高测量精度，则需要使用更多指向性较强的超声波传感器，成本高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种超声波测距数据优化方法，测距方法立体直观，能够有效对空间位点进行精准测距，配合云端摄录组件，测距精准度显著提高，实用性好。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种超声波测距数据优化方法，包括以下操作步骤：

1)将至少3个超声波传感器设置在模拟测距平台上，包括安装在基准点的发射端和安装在待测距目标上的接收端，超声波传感器的法线可相交，并设置参考原点；

2)3个超声波传感器的法线两两确定一个平面，构成三维立体结构；

3)被测目标位于超声波传感器的测量范围的交集内，且所述被测目标在所述至少两个超声波传感器的法线所确定的平面上；

4)根据所述超声波回波计算出每个超声波传感器与被测目标之间的矢量距离；以及计算出被测目标与各个平面之间的垂直距离，以及被测目标在其中一个平面上的投影相对于参考原点的距离。

优选的，超声波传感器发射端使用伪随机码扩展信号频谱，每个发射端使用不同的伪随机码序列；将所述发射端的伪随机码序列或该伪随机码序列的差分通过频率为fc的载波进行调制，滤波后得到一调制信号，该调制信号通过超声波发射器发射出去；

超声波传感器接收端接收到一发射端所发射的超声波信号后，首先进行滤波，然后对所接收到的超声波信号进行解调得到一解调信号,该解调信号使用接收端的本地伪随机码序列进行累积，对累积值进行峰值检测，根据峰值计算得到接收端接收到超声波的时刻，再进一步计算得到接收端与发射端的距离。

优选的，伪随机码序列是选取值为1与-1的伪随机序列，并且该序列的差分序列依然有很好的相关性。

优选的，发射端的滤波和所述接收端的滤波采用高通或带通滤波器滤波。