基于占空比调节的超声波测距方法、装置及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于占空比调节的超声波测距方法、装置及电子设备，涉及超声波测距技术领域，该超声波测距方法包括按预设发射时间间隔，随机选取预设占空比表中的任一占空比发射预设周期数和频率的超声波信号；接收返回波信号，并记录从发射超声波信号到接收到返回波信号的传播时间；计算返回波信号在频域内的频率分量分布；当连续两次发射后接受的信号频率分量分布与发射信号返回波的理论频率分量分布均相等时，根据后一次发射的传播时间计算超声波测距设备与障碍物的距离。本发明专利技术实施例提供的一种基于占空比调节的超声波测距方法、装置及电子设备，可以自主调节超声波测距的工作占空比，提高测距准确性和抗干扰性，有效避免多台超声波测距设备工作时的相互干扰，实现多台超声波测距设备的协同工作。

【技术实现步骤摘要】
基于占空比调节的超声波测距方法、装置及电子设备
本专利技术涉及超声波测距
，尤其是涉及一种基于占空比调节的超声波测距方法、装置及电子设备。
技术介绍
超声波具有指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远等特点，因而超声波经常用于距离的测量。在移动机器人领域，为了使机器人能自动避障行走，往往需要装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的距离信息，因此，超声波测距被广泛应用在移动机器人上。随着移动机器人的快速发展，同一空间内多个移动机器人可以同时工作成为了机器人发展的迫切需求。例如，在一个大型房间内需要多个扫地机器人同时工作，以保持整个房间地面干净，因为对于单个扫地机器人，其工作效率是固定的，难以满足在较短时间内打扫完较大的区域。但是，现有的超声波测距设备往往发送相同频率和相同占空比的超声波，当有多台超声波测距设备在同一空间内工作时，相互之间会出现严重干扰，使得测距不准确，导致这类设备无法正常工作。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于占空比调节的超声波测距方法、装置及电子设备，可以自主调节超声波测距的工作占空比，提高测距准确性和抗干扰性，有效避免多台超声波测距设备在工作时的相互干扰，实现多台超声波测距设备的协同工作。第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于占空比调节的超声波测距方法，应用于超声波测距设备，该方法包括：按预设发射时间间隔，随机选取预设占空比表中的任一占空比为发射占空比发射预设周期数和预设频率的超声波信号；接收返回波信号，并记录从发射超声波信号到接收到返回波信号的传播时间；计算返回波信号在频域内频率分量的分布形式；当连续两次返回波的频率分量分布形式与发射信号对应的频率分量分布形式均相等时，根据后一次发射的传播时间计算超声波测距设备与障碍物的距离。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述计算返回波信号在频域内频率分量分布形式的步骤，包括：将该返回波信号由时间域变换到频率域；计算该返回波信号在频率域内频率分量的分布形式。结合第一方面的第一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述将该返回波信号由时间域变换到频率域的步骤，包括：通过傅里叶变换或快速傅里叶变换算法，将该返回波信号由时间域变换到频率域。结合第一方面或第一方面的第一种或第二种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述记录从发射超声波信号到接收到返回波信号的传播时间的步骤，包括：设置测距时间标志，并将该测距时间标志置0；当发射超声波信号时，将该测距时间标志由0置1；当接收到返回波信号时，将该测距时间标志置0，并计算该测距时间标志保持为1的时间。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，该根据后一次发射的该传播时间计算超声波测距设备与障碍物的距离的计算公式，为：，式中，为超声波测距设备与障碍物的距离，为后一次发射的超声波信号的传播时间，设备工作环境下声波传输速度。。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，该预设周期数应大于等于八个周期，频率应大于20KHz。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，该预设表中两两占空比值对应的频率分量分布形式之间，最大幅度频率分量的差值应大于所述超声波测距设备的最小可分辨频率。结合第一方面的第六种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，可同时协同工作的超声波测距设备的数量为该预设占空比表中频率值数目的平方。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种超声波测距装置，包括：超声波信号发射模块，用于按预设发射时间间隔，随机选取预设占空比表中的任一频率为发射频率发射预设周期数的超声波信号；返回波信号接收模块，用于接收返回波信号，并记录从发射该超声波信号到接收到返回波信号的传播时间；频率分量计算模块，用于计算该返回波信号在频域内频率分量的分布形式；距离计算模块，用于当连续两次返回波频率分量的分布形式与发射信号对应的频率分布形式均相等时，根据后一次发射的该传播时间计算超声波测距设备与障碍物的距离。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，该存储器中存储有可在该处理器上运行的计算机程序，该处理器执行该计算机程序时实现上述第一方面及其可能的实施方式之一提供的超声波测距方法的步骤。本专利技术实施例带来了以下有益效果：本专利技术实施例提供的一种基于占空比调节的超声波测距方法、装置及电子设备，该方法应用于超声波测距设备，包括按预设发射时间间隔和发射信号频率，随机选取预设占空比表中的任一占空比为发射占空比发射预设周期数和预设频率的超声波信号；接收返回波信号，并记录从发射超声波信号到接收到返回波信号的传播时间；计算返回波信号在频域内频率分量的分布形式；当连续两次返回波中的频率分量分布形式与发射信号的理论频率分布分量均相等时，根据后一次发射的传播时间计算超声波测距设备与障碍物的距离。本专利技术实施例提供的基于占空比调节的超声波测距方法可以自主调节超声波测距的工作占空比，避免多台超声波测距设备在工作时的相互干扰，实现多台超声波测距设备的协同工作。本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种多超声波测距设备应用场景示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种基于占空比调节超声波测距方法的流程示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种超声波测距设备接收的返回波示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种经傅里叶变换处理之后的返回波幅频曲线图；图5为本专利技术实施例提供的一种超声波测距装置的结构示意图。图标：51-超声波信号发射模块；52-返回波信号接收模块；53-频率分量计算模块；54-距离计算模块。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。超声波是一种频率大于20kHz的波。常用的超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器，压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波发生器内部有两个压电晶片和一个共振板，当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于占空比调节的超声波测距方法，其特征在于，应用于超声波测距设备，所述方法包括：按预设发射时间间隔，随机选取预设占空比表中的任一占空比为发射信号的占空比发射预设频率和预设周期数的超声波信号；接收返回波信号，并记录从发射所述超声波信号到接收到返回波信号的传播时间；计算所述返回波信号在频域内的频率分量的分布形式；当连续两次接收回波信号中所述频率分量的分布形式与所述发射信号的频率分量分布形式均相等时，根据后一次发射的所述传播时间计算超声波测距设备与障碍物的距离。

【技术特征摘要】
1.一种基于占空比调节的超声波测距方法，其特征在于，应用于超声波测距设备，所述方法包括：按预设发射时间间隔，随机选取预设占空比表中的任一占空比为发射信号的占空比发射预设频率和预设周期数的超声波信号；接收返回波信号，并记录从发射所述超声波信号到接收到返回波信号的传播时间；计算所述返回波信号在频域内的频率分量的分布形式；当连续两次接收回波信号中所述频率分量的分布形式与所述发射信号的频率分量分布形式均相等时，根据后一次发射的所述传播时间计算超声波测距设备与障碍物的距离。2.根据权利要求1所述的基于占空比调节的超声波测距方法，其特征在于，所述计算所述返回波信号在频域内频率分量的分布形式的步骤，包括：将所述返回波信号由时间域变换到频率域；计算所述返回波信号在频率域内所有频率分量的分布形式。3.根据权利要求2所述的基于占空比调节的超声波测距方法，其特征在于，所述将所述返回波信号由时间域变换到频率域的步骤，包括：通过傅里叶变换或快速傅里叶变换算法，将所述返回波信号由时间域变换到频率域。4.根据权利要求1-3任一项所述的基于占空比调节的超声波测距方法，其特征在于，所述记录从发射所述超声波信号到接收到返回波信号的传播时间的步骤，包括：设置测距时间标志，并将所述测距时间标志置0；当发射所述超声波信号时，将所述测距时间标志由0置1；当接收到所述返回波信号时，将所述测距时间标志置0，并计算所述测距时间标志保持为1的时间。5.根据权利要求1所述的基于占空比调节的超声波测距方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢月秀，陈开志，唐晓明，
申请(专利权)人：如皋忠广电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32