使用单探头的超声波测距方法、装置及电路制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提出一种使用单探头的超声波测距方法、装置及电路，涉及超声波测距技术领域。本发明专利技术可通过采样待处理信号以获得第一采样数据，其中，该待处理信号包括该探头发射的超声波信号，依据该第一采样数据和预存储的参考采样数据判断该超声波信号是否发生异变，若该超声波信号发生异变，计算该超声波信号发生异变的时间，并依据该超声波信号发生异变的时间及声速计算该探头与参考面之间的距离。本发明专利技术解决了使用单探头进行超声波测距存在盲区的问题，实现了使用单探头的超声波无盲区测距。

【技术实现步骤摘要】
使用单探头的超声波测距方法、装置及电路
本专利技术涉及超声波测距
，具体而言，涉及一种使用单探头的超声波测距方法、装置及电路。
技术介绍
双探头的超声波测距是一个探头用于发射超声波信号，另一个探头用于接收地面回波信号，但占用空间较大。为了节约空间，部分小型无人机采用单探头形式，即用同一个探头实现超声波信号的发射和接收。使用单探头的超声波测距方案是这样实现的，控制器发出方波信号控制驱动电路输出驱动信号以驱动超声波探头发出超声波信号。当超声波信号由地面反射回超声波探头后，回波信号经过放大电路放大，再经过包络检波电路得到回波信号的包络信号。控制器的模数转换器(AnalogtoDigitalConverter，ADC)对该回波信号的包络信号进行采样得到数字信号以便于进行处理。控制器通过检测回波信号出现的时间与发出方波信号时刻的时间差，得到超声波往返于地面和无人机之间的传播时间，依据该传播时间及声速计算出无人机与地面的高度值。单探头形式的超声波测距方案共用一个超声波探头，在发射信号持续的时间内，如果较近的距离内有回波，回波信号与发射信号会同时作用在超声波探头上，产生发射信号与回波信号混合的信号。对发射信号与回波信号混合的信号进行包络检波处理，只能检测到信号的幅值，且信号的幅值都是达到饱和的最大值，而对信号中是否有回波信号的混入无法检测，导致目标与无人机较近时无法测出距离，因此测距存在盲区。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种使用单探头的超声波测距方法、装置及电路，以解决使用单探头进行超声波测距存在盲区的问题。为了实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提出一种使用单探头的超声波测距方法，所述使用单探头的超声波测距方法包括：采样待处理信号以获得第一采样数据，其中，所述待处理信号包括所述探头发射的超声波信号；依据所述第一采样数据和预存储的参考采样数据判断所述超声波信号是否发生异变；若所述超声波信号发生异变，计算所述超声波信号发生异变的时间；依据所述超声波信号发生异变的时间及声速计算所述探头与参考面之间的距离。第二方面，本专利技术实施例还提出一种使用单探头的超声波测距装置，所述使用单探头的超声波测距装置包括：第一采样数据获取模块，用于采样待处理信号以获得第一采样数据，其中，所述待处理信号包括所述探头发射的超声波信号；异变检测模块，用于依据所述第一采样数据和预存储的参考采样数据判断所述超声波信号是否发生异变；时间计算模块，用于若所述超声波信号发生异变，计算所述超声波信号发生异变的时间；距离计算模块，用于依据所述超声波信号发生异变的时间及声速计算所述探头与参考面之间的距离。第三方面，本专利技术实施例还提出一种使用单探头的超声波测距电路，由控制器、驱动电路、放大电路及一个探头组成，所述控制器的输出端通过所述驱动电路与所述探头电连接，所述探头通过所述放大电路与所述控制器的输入端电连接；所述控制器用于控制所述驱动电路输出驱动信号以驱动所述探头发射超声波信号；所述放大电路用于将待处理信号放大后输出到所述控制器，其中，所述待处理信号包括所述超声波信号；所述控制器还用于采样所述放大电路输出的待处理信号以获得第一采样数据，并依据所述第一采样数据和预存储的参考采样数据判断所述超声波信号是否发生异变；若所述超声波信号发生异变，所述控制器计算所述超声波信号发生异变的时间，并依据所述超声波信号发生异变的时间及声速计算所述探头与参考面之间的距离。相对现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的使用单探头的超声波测距方法、装置及电路，通过采样待处理信号以获得第一采样数据，其中，所述待处理信号包括所述探头发射的超声波信号，依据所述第一采样数据和预存储的参考采样数据判断所述超声波信号是否发生异变，若所述超声波信号发生异变，计算所述超声波信号发生异变的时间，依据所述超声波信号发生异变的时间及声速计算所述探头与参考面之间的距离。本专利技术解决了使用单探头进行超声波测距存在盲区的问题，实现了使用单探头的超声波无盲区测距。为使本专利技术的上述目的、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实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。图1示出了本专利技术的一个实施例提供的使用单探头的超声波测距电路的结构框图。图2示出了本专利技术的一个实施例提供的使用单探头的超声波测距装置的结构框图。图3示出了图2中异变检测模块的结构框图。图4示出了图3中判断模块的结构框图。图5示出了本专利技术的一个实施例提供的超声波信号中混有回波信号的仿真结果图。图6示出了本专利技术的一个实施例提供的超声波信号中没有回波信号混入的仿真结果图。图7示出了本专利技术的一个实施例提供的使用单探头的超声波测距方法的流程示意图。图8示出了图7中步骤S220的具体流程示意图。图9示出了图8中步骤S223的具体流程示意图。图标：10-使用单探头的超声波测距电路；100-控制器；200-驱动电路；300-放大电路；400-探头；110-使用单探头的超声波测距装置；111-第一采样数据获取模块；112-异变检测模块；113-时间计算模块；114-距离计算模块；101-第二采样数据获取模块；102-和值计算模块；103-判断模块；1031-比较模块；1032-位置获取模块。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，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。下面将结合本专利技术实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。下面结合附图，对本专利技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。请参照图1，为本专利技术的一个实施例所提供的使用单探头的超声波测距电路10的结构框图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用单探头的超声波测距方法，其特征在于，所述使用单探头的超声波测距方法包括：采样待处理信号以获得第一采样数据，其中，所述待处理信号包括所述探头发射的超声波信号；依据所述第一采样数据和预存储的参考采样数据判断所述超声波信号是否发生异变；若所述超声波信号发生异变，计算所述超声波信号发生异变的时间；依据所述超声波信号发生异变的时间及声速计算所述探头与参考面之间的距离。

【技术特征摘要】
1.一种使用单探头的超声波测距方法，其特征在于，所述使用单探头的超声波测距方法包括：采样待处理信号以获得第一采样数据，其中，所述待处理信号包括所述探头发射的超声波信号；依据所述第一采样数据和预存储的参考采样数据判断所述超声波信号是否发生异变；若所述超声波信号发生异变，计算所述超声波信号发生异变的时间；依据所述超声波信号发生异变的时间及声速计算所述探头与参考面之间的距离。2.如权利要求1所述的使用单探头的超声波测距方法，其特征在于，所述依据所述第一采样数据和预存储的参考采样数据判断所述超声波信号是否发生异变的步骤包括：将所述第一采样数据与所述预存储的参考采样数据进行逐点相减以获得第二采样数据；对所述第二采样数据中每一数据段内的采样数据进行求和以分别得到每一所述数据段的和值；当任意一个所述数据段的和值大于预设的阈值时，判断所述超声波信号发生异变。3.如权利要求2所述的使用单探头的超声波测距方法，其特征在于，所述当任意一个所述数据段的和值大于预设的阈值时，判断所述超声波信号发生异变的步骤包括：将每一所述数据段的和值与所述预设的阈值进行比较；当所述数据段的和值大于所述预设的阈值时，将所述数据段的位置作为所述超声波信号发生异变的位置。4.如权利要求3所述的使用单探头的超声波测距方法，其特征在于，所述超声波信号发生异变的时间的计算公式为t＝T×N，其中，t为所述超声波信号发生异变的时间，T为采样周期，N为所述超声波信号发生异变的位置。5.一种使用单探头的超声波测距装置，其特征在于，所述使用单探头的超声波测距装置包括：第一采样数据获取模块，用于采样待处理信号以获得第一采样数据，其中，所述待处理信号包括所述探头发射的超声波信号；异变检测模块，用于依据所述第一采样数据和预存储的参考采样数据判断所述超声波信号是否发生异变；时间计算模块，用于若所述超声波信号发生异变，计算所述超声波信号发生异变的时间；距离计算模块，用于依据所述超声波信号发生异变的时间及声速计算所述探头与参考面之间的距离。6.如权利要求5所述的使用单探头的超声波测距装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱雄伟，范云飞，郭保东，杨建军，
申请(专利权)人：重庆零度智控智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50