本发明专利技术提供了一种基于超声波波形起振特性的测距方法和装置，其中，所述方法包括以下步骤：获取超声波的波形数据；确定波形数据中第一个满足阈值条件的数据，从而得到起始采样数据；以起始采样数据为起点在波形数据中采样，从而得到波形采样数据；确定波形采样数据中的过零点数据和拟合点数据；根据过零点数据和拟合点数据得到超声波波形的起振点时间；根据起振点时间得到超声波的收发端之间的距离。本发明专利技术通过利用接收波形的周期性特性进行推算，能够降低超声波收发端之间的距离和对射角度对测距精度的影响，从而能够提高超声波测距的精度，以及提高空间定位的精度。以及提高空间定位的精度。以及提高空间定位的精度。
【技术实现步骤摘要】
基于超声波波形起振特性的测距方法和装置
[0001]本专利技术涉及超声波测距
，具体涉及一种基于超声波波形起振特性的测距方法和一种基于超声波波形起振特性的测距装置。
技术介绍
[0002]由于超声波探头的特性，接收探头在接收到发射探头的信号后，会呈现振幅逐渐上升到达峰值点后再下将的过程。由于起振时较为微弱，所以一般无法直接捕获到超声波信号的起振点，而基于时间同步的测距方式，必须获取到超声波发射到接收的渡越时间，才能够准确的计算收发探头之间的距离。
[0003]目前，一般采用的阈值法是将接收波形达到阈值的点记为接收探头的起振点，误差较大，并且超声波接收波形的振幅受收发探头的对射距离和对射角度的影响；还有利用超声波接收信号的包络峰值点或利用超声波信号的类正弦波的特性产生过零信号来推算接收信号的起振时间，但是，超声波接收信号的峰值点是波动的，会存在一个或半个周期的偏差，以40KHz的超声波为例，一个周期25us，就是8.5mm的误差；此外，利用过零检测的方式，由于超声波信号的幅值受收发探头的对射距离和对射角度的影响，产生出来的过零检测信号的方波的脉宽以及第一个方波的位置都是波动的，不利于利用方波的脉宽或第一个方波的位置提取一个固定的波形点推算接收信号的起振时间。
技术实现思路
[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种基于超声波波形起振特性的测距方法，通过利用接收波形的周期性特性进行推算，能够降低超声波收发端之间的距离和对射角度对测距精度的影响，从而能够提高超声波测距的精度，以及提高空间定位的精度。
[0005]本专利技术的第二个目的在于提出一种基于超声波波形起振特性的测距装置。
[0006]为达到上述目的，本专利技术第一方面实施例提出了一种基于超声波波形起振特性的测距方法，包括以下步骤：获取超声波的波形数据；确定所述波形数据中第一个满足阈值条件的数据，从而得到起始采样数据；以所述起始采样数据为起点在所述波形数据中采样，从而得到波形采样数据；确定所述波形采样数据中的过零点数据和拟合点数据；根据所述过零点数据和所述拟合点数据得到所述超声波波形的起振点时间；根据所述起振点时间得到所述超声波的收发端之间的距离。
[0007]根据本专利技术实施例提出的基于超声波波形起振特性的测距方法，通过确定超声波波形的过零点数据、拟合点数据和起振点，从而得到超声波的收发端之间的距离，由此，通过利用接收波形的周期性特性进行推算，能够降低超声波收发端之间的距离和对射角度对测距精度的影响，从而能够提高超声波测距的精度，以及提高空间定位的精度。
[0008]另外，根据本专利技术上述实施例提出的基于超声波波形起振特性的测距方法还可以具有如下附加的技术特征：
[0009]根据本专利技术的一个实施例，获取超声波的波形数据，包括以下步骤：获取所述超声波的发射端的时钟同步信号；在接收到所述超声波发射端的时钟同步信号后，接收所述超声波的波形数据，并对接收到的所述超声波的波形数据进行抬升。
[0010]根据本专利技术的一个实施例，所述阈值条件为：
[0011]||V
x
‑
V0|≥ΔV且||V
x+1
‑
V0|≥ΔV
[0012]其中，V
x
表示当前波形数据，V
x+1
表示下个采样点的波形数据，V0表示所述波形数据的抬升电平，ΔV表示所述波形采样数据的阈值电平与抬升电平的偏差。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，确定所述波形采样数据中的过零点数据和拟合点数据，包括以下步骤：确定所述波形采样数据中满足零点条件的数据，从而得到零点数据；根据所述零点数据得到所述波形采样数据中的过零点数据；确定所述波形采样数据中满足拟合条件的数据，从而得到所述波形采样数据中的拟合点数据。
[0014]根据本专利技术的一个实施例，所述零点条件为：
[0015]V
i
≥V0且V
i+1
≤V0，或V
i
≤V0且V
i+1
≥V0[0016]其中，V
i
和V
i+1
分别为所述波形采样数据中数据，V0表示所述波形数据的抬升电平。
[0017]根据本专利技术的一个实施例，所述拟合条件为：所述波形采样数据中的拟合点数据在所述波形采样数据的阈值电平之后，并且所述波形采样数据中的拟合点数据的电平小于所述波形采样数据的采样截止电平。
[0018]根据本专利技术的一个实施例，根据所述过零点数据和所述拟合点数据得到所述超声波波形的起振点时间，包括以下步骤：根据所述超声波波形的特性构建超声波波形模型；计算所述过零点数据的采样时间和所述拟合点数据的采样时间；根据所述超声波波形模块、所述过零点数据的采样时间和所述拟合点数据的采样时间得到所述超声波波形的起振点时间。
[0019]根据本专利技术的一个实施例，所述超声波波形模型为：
[0020]V
‑
V0＝a(t
‑
T0)sin[ω(t
‑
T0)][0021]其中，T0表示所述超声波波形的起振点时间，V表示波形采样数据，t表示采样时间，a为常量，T为波形采样周期，f为波形采样频率。
[0022]为达到上述目的，本专利技术第二方面实施例提出了一种基于超声波波形起振特性的测距装置，包括：获取模块，所述获取模块用于获取超声波的波形数据；第一处理模块，所述第一处理模块用于确定所述波形数据中第一个满足阈值条件的数据，从而得到起始采样数据；第二处理模块，所述第二处理模块用于以所述起始采样数据为起点在所述波形数据中采样，从而得到波形采样数据；第三处理模块，所述第三处理模块用于确定所述波形采样数据中的过零点数据和拟合点数据；第四处理模块，所述第四处理模块用于根据所述过零点数据和所述拟合点数据得到所述超声波波形的起振点时间；第五处理模块，所述第五处理模块用于根据所述起振点时间得到所述超声波的收发端之间的距离。
[0023]根据本专利技术实施例提出的基于超声波波形起振特性的测距装置，通过确定超声波波形的过零点数据、拟合点数据和起振点，从而得到超声波的收发端之间的距离，由此，通过利用接收波形的周期性特性进行推算，能够降低超声波收发端之间的距离和对射角度对测距精度的影响，从而能够提高超声波测距的精度，以及提高空间定位的精度。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例的基于超声波波形起振特性的测距方法的流程图；
[0025]图2为本专利技术一个实施例的超声波波形的起振特性示意图；
[0026]图3为本专利技术实施例的基于超声波波形起振特性的测距装置的方框示意图。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于超声波波形起振特性的测距方法，其特征在于，包括以下步骤：获取超声波的波形数据；确定所述波形数据中第一个满足阈值条件的数据，从而得到起始采样数据；以所述起始采样数据为起点在所述波形数据中采样，从而得到波形采样数据；确定所述波形采样数据中的过零点数据和拟合点数据；根据所述过零点数据和所述拟合点数据得到所述超声波波形的起振点时间；根据所述起振点时间得到所述超声波的收发端之间的距离。2.根据权利要求1所述的基于超声波波形起振特性的测距方法，其特征在于，获取超声波的波形数据，包括以下步骤：获取所述超声波的发射端的时钟同步信号；在接收到所述超声波发射端的时钟同步信号后，接收所述超声波的波形数据，并对接收到的所述超声波的波形数据进行抬升。3.根据权利要求2所述的基于超声波波形起振特性的测距方法，其特征在于，其中，所述阈值条件为：||V
x
‑
V0|≥ΔV且||V
x+1
‑
V0|≥ΔV其中，V
x
表示当前波形数据，V
x+1
表示下个采样点的波形数据，V0表示所述波形数据的抬升电平，ΔV表示所述波形采样数据的阈值电平与抬升电平的偏差。4.根据权利要求3所述的基于超声波波形起振特性的测距方法，其特征在于，确定所述波形采样数据中的过零点数据和拟合点数据，包括以下步骤：确定所述波形采样数据中满足零点条件的数据，从而得到零点数据；根据所述零点数据得到所述波形采样数据中的过零点数据；确定所述波形采样数据中满足拟合条件的数据，从而得到所述波形采样数据中的拟合点数据。5.根据权利要求4所述的基于超声波波形起振特性的测距方法，其特征在于，其中，所述零点条件为：V
i
≥V0且V
i+1
≤V0，或V
i
≤V0且V
i+1
≥V0其中，V
【专利技术属性】
技术研发人员：张炜宇，刘敬辉，周丹，
申请(专利权)人：国创移动能源创新中心江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。