[发明专利]超声波扩频测距方法及装置

权利要求书

1.一种超声波扩频测距方法，其特征在于，包括：

发射用来测距的扩频信号，其中，所述扩频信号的发射频率是关于时间的正弦波；

接收障碍物反射扩频信号所产生的回波信号；

将扩频信号与回波信号进行混频，相关解调得到扩频信号与回波信号之间的频差信息；

根据频差信息，计算与障碍物之间的空间距离。

2.根据权利要求1所述的超声波扩频测距方法，其特征在于，正弦波的频率远小于发射频率。

3.根据权利要求1所述的超声波扩频测距方法，其特征在于，扩频信号与回波信号之间的频差信息由如下公式给出：

其中，U_t为扩频信号的幅值，U_r为回波信号的幅值，k为常数，Δf为扩频信号的最大频偏，f_m为调制频率，f₀为扩频信号的中心频率，T为扩频信号的周期，u_b为频差信息。

4.根据权利要求1所述的超声波扩频测距方法，其特征在于，根据频差信息，计算与障碍物之间的空间距离，包括：

将频差信息进行傅里叶变换，得到频差信息的频率分量；

根据频率分量计算与障碍物之间的空间距离。

5.根据权利要求4所述的超声波扩频测距方法，其特征在于，将频差信息进行傅里叶变换，得到频差信息的频率分量包括：

根据如下公式进行傅里叶展开：

其中，J₀为第0阶贝塞尔函数，J₁为第1阶贝塞尔函数，J₂为第2阶贝塞尔函数，J₃为第3阶贝塞尔函数，J₄为第4阶贝塞尔函数，f_d为目标回波的多普勒频移。

6.根据权利要求5所述的超声波扩频测距方法，其特征在于，贝塞尔函数参数D由如下公式给出：

其中，Δf为扩频信号的最大频偏，f_m为调制频率，R₀为与障碍物之间的初始距离，c为光速。

7.一种超声波扩频测距装置，其特征在于，包括：

发射器，用于发射用来测距的扩频信号，其中，所述扩频信号的发射频率是关于时间的正弦波；

接收器，用于接收障碍物反射扩频信号所产生的回波信号；

混频器，连接至发射器及接收器，用于将扩频信号与回波信号进行混频，相关解调得到扩频信号与回波信号之间的频差信息；

控制器，连接至混频器，用于根据频差信息，计算与障碍物之间的空间距离。

8.根据权利要求7所述的超声波扩频测距装置，其特征在于，还包括：

信号接收处理单元，连接在混频器与控制器之间，用于对频差信息进行傅里叶变换。

9.根据权利要求7所述的超声波扩频测距装置，其特征在于，还包括：

放大器，连接在混频器与信号接收处理单元之间，用于对混频器输出的频差信号进行放大；

限幅器，连接在放大器与信号接收处理单元之间，用于对混频器输出的频差信号进行限幅。

10.根据权利要求9所述的超声波跳频测距装置，其特征在于，还包括：

测量电气火灾监控主机和绝缘电阻探测器设备之间的空间距离，根据距离远近和障碍物情况来调整调整监控主机与绝缘电阻探测器之间无线数据传输模块的发射功率，使无线数传模块发射功率达到最佳发射状态。