一种超声波测距方法及超声波测距装置制造方法及图纸

本申请提出一种超声波测距方法及超声波测距装置。方法包括：保存用户设置的在未进入测量盲区时的最大拖尾时长t0；发射超声波并开始计时；等待拖尾结束，当拖尾结束时，将当前计时时长作为拖尾时长t拖尾；判断t拖尾<t0是否成立，若不成立，则当接收到拖尾结束之后的第一次反射波时，获取当前计时时长t，计算与被测物体之间的距离s：s＝vt/2q，q为整数，且q≥2，其中，v为超声波在介质中的传播速度。本申请减少了超声波测距的测量盲区。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及一种超声波测距方法及超声波测距装置。
技术介绍
超声波是一种超出人类听觉极限的声波即振动频率高于20kHz的机械波。超声波传感器的工作过程就是电压和超声波之间的互相转换过程，当超声波传感器发射超声波时，发射超声波的探头将电压转化的超声波发射出去，当超声波传感器接收超声波时，接收超声波的探头将超声波转化的电压回送到微控制芯片。超声波具有振动频率高、波长短、绕射现象小且方向性好还能够为反射线定向传播等优点，而且超声波传感器的能量消耗缓慢有利于测距。在中、长距离测量时，超声波传感器的精度和方向性都要大大优于红外线传感器。现有的超声波测距方案主要采用往返时间检测法。超声波发射探头向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收探头收到反射波就立即停止计时。假定s(米)为被测物体到测距仪之间的距离，计时时长为t(秒)，超声波传播速度为v(米/秒)，则有关系式s＝vt/2。在精度要求较高的情况下，需要考虑温度对超声波传播速度的影响，按v＝331.4+0.607T对超声波传播速度加以修正，以减小误差，其中，T为实际温度，单位为摄氏度，v为超声波在介质中的传播速度，单位为米/秒。由于超声波探头的本身物理特性，在发射超声波时，接收探头会有余震发生，俗称拖尾。另外，由于发射的超声波脉冲有一定的宽度，使得距离换能器较近的小段区域内的反射波与发射波重迭，无法识别，不能测量其距离值，这个区域称为测量盲区。由于拖尾现象存在，测量盲区比较大，一般地，盲区在30-50cm左右。
技术实现思路
本申请实施例提供一种超声波测距方法及超声波测距装置，以减少超声波测距盲区。本申请的技术方案是这样实现的：一种超声波测距方法，该方法包括：保存用户设置的在未进入测量盲区时的最大拖尾时长t0；发射超声波并开始计时；等待拖尾结束，当拖尾结束时，将当前计时时长作为拖尾时长t拖尾；判断t拖尾<t0是否成立，若不成立，则当接收到拖尾结束之后的第一次反射波时，获取当前计时时长t，计算与被测物体之间的距离s：s＝vt/2q，q为整数，且q≥2，其中，v为超声波在介质中的传播速度。一种超声波测距装置，该装置包括：发射器：用于发射超声波；微控单元：用于保存用户设置的在未进入测量盲区时的最大拖尾时长t0；指示发射器发射超声波，并在发射器发出超声波时开始计时并等待拖尾结束，当拖尾结束时，将当前计时时长作为拖尾时长t拖尾，判断t拖尾<t0是否成立，若不成立，则当接收到拖尾结束之后的第一次反射波时，获取当前计时时长t，计算与被测物体之间的距离s：s＝vt/2q，q为整数，且q≥2，其中，v为超声波在介质中的传播速度；接收器：用于接收超声波的反射波。可见，本申请实施例通过在发射超声波后的拖尾长度来判断是否进入了测量盲区，当确认进入了测量盲区后，对与被测物体之间的距离计算公式进行调整，从而在进入测量盲区后，仍然能够进行测距，减少了测量盲区。附图说明图1为超声波测距仪移动进入测量盲区后的反射波波形的第一示例图；图2为本申请一实施例提供的超声波测距方法流程图；图3为本申请另一实施例提供的以无人机为例的超声波测距方法流程图；图4为超声波测距仪移动进入测量盲区后的反射波波形的第二示例图；图5为本申请又一实施例提供的以无人机为例的超声波测距方法流程图；图6为本申请实施例提供的超声波测距装置的组成示意图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术再作进一步详细的说明。专利技术人对超声波测距过程进行观察和分析发现：在利用超声波测量超声波测距仪与被测物体之间的距离时，超声波测距仪发出超声波后，该超声波测距仪与被测物体之间会发生多次反射，从而返回多次反射波，该现象在超声波测距仪在某些情况下移动进入测量盲区后更加明显。图1为超声波测距仪移动进入测量盲区后的反射波波形的第一示例图，其中，第一次返回的反射波和拖尾结合在一起，形成新的拖尾，新拖尾的宽度等于超声波测距仪进入测量盲区前的拖尾宽度和第一次返回的反射波的宽度之和。根据上述观察和分析，专利技术人给出了新的超声波测距方法，具体如下：图2为本申请一实施例提供的超声波测距方法的流程图，其具体步骤如下：步骤201：保存用户设置的在未进入测量盲区时的最大拖尾时长t0。步骤202：发射超声波并开始计时。步骤203：等待拖尾结束，当拖尾结束时，将当前计时时长作为拖尾时长t拖尾。步骤204：判断t拖尾<t0是否成立，若不成立，则当接收到拖尾结束之后的第一次反射波时，获取当前计时时长t，计算与被测物体之间的距离s：s＝vt/2q，q为整数，且q≥2，其中，v为超声波在介质中的传播速度。一实施例中，限定q＝2。一实施例中，步骤201中，同时保存用户设置的进入测量盲区后第1～m次返回的反射波与未进入测量盲区时的拖尾结合在一起形成的新拖尾的最大时长tm，m为正整数，且1≤m≤M；步骤204中，当判断t拖尾<t0不成立时，当接收到拖尾结束之后的第一次反射波时，获取当前计时时长t之前进一步包括：从t1开始，依次将t拖尾与tm比较，选择取值与t拖尾最接近且不大于t拖尾的tp，0≤p≤M，且q＝p+2。一实施例中，步骤204中，判断t拖尾<t0是否成立之后进一步包括：若成立，则当接收到拖尾结束之后的第一次反射波时，获取当前计时时长t，计算与被测物体之间的距离s：s＝vt/2。图3为本申请另一实施例提供的以无人机为例的超声波测距方法流程图，其具体步骤如下：步骤300：无人机上的超声波测距仪保存用户设置的无人机在未进入测量盲区时的最大拖尾时长t0。其中，t0可以预先根据多次试验得到。步骤301：无人机上的超声波测距仪发射超声波并开始计时。步骤302：无人机上的超声波测距仪等待拖尾结束，当拖尾结束时，将当前计时时长作为拖尾时长t拖尾。步骤303：无人机上的超声波测距仪判断t拖尾<t0是否成立，若是，执行步骤304；否则，执行步骤305。步骤304：无人机上的超声波测距仪确认无人机未进入测量盲区，则当接收到拖尾结束之后的第一次反射波时，获取当前计时时长t，计算无人机与被测物体之间的距离s：s＝vt/2，本流程结束。其中，v为超声波在介质中的传播速度。步骤305：无人机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波测距方法，其特征在于，该方法包括：保存用户设置的在未进入测量盲区时的最大拖尾时长t0；发射超声波并开始计时；等待拖尾结束，当拖尾结束时，将当前计时时长作为拖尾时长t拖尾；判断t拖尾<t0是否成立，若不成立，则当接收到拖尾结束之后的第一次反射波时，获取当前计时时长t，计算与被测物体之间的距离s：s＝vt/2q，q为整数，且q≥2，其中，v为超声波在介质中的传播速度。

【技术特征摘要】
1.一种超声波测距方法，其特征在于，该方法包括：
保存用户设置的在未进入测量盲区时的最大拖尾时长t0；
发射超声波并开始计时；
等待拖尾结束，当拖尾结束时，将当前计时时长作为拖尾时长t拖尾；
判断t拖尾<t0是否成立，若不成立，则当接收到拖尾结束之后的第一次
反射波时，获取当前计时时长t，计算与被测物体之间的距离s：s＝vt/2q，q
为整数，且q≥2，
其中，v为超声波在介质中的传播速度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述q＝2。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
保存用户设置的进入测量盲区后第1～m次返回的反射波与未进入测量盲区
时的拖尾结合在一起形成的新拖尾的最大时长tm，m为正整数，且1≤m≤M；
当判断t拖尾<t0不成立时，所述当接收到拖尾结束之后的第一次反射波
时，获取当前计时时长t之前进一步包括：
从t1开始，依次将t拖尾与tm比较，选择取值与t拖尾最接近且不大于t拖尾的tp，0≤p≤M，且q＝p+2。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断t拖尾<t0是否成
立之后进一步包括：
若成立，则当接收到拖尾结束之后的第一次反射波时，获取当前计时时
长t，计算与被测物体之间的距离s：s＝vt/2。
5.一种超声波测距装置，其特征在于，该装置包括：
发射器：用于发射超声波；
微控单元MCU：用于保存用户设置的在未进入测量盲区时的最大...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑卫锋，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：北京臻迪机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11