一种基于超声波雷达区分地面和障碍物的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于超声波雷达区分地面和障碍物的系统及方法，系统包括：数据接收模块，用于接收雷达传感器接收设备中发送的测量回波信息；波形处理模块，用于将数据接收模块中接收到的测量回波的波形进行处理；波形校验模块，用于对经过波形处理模块后的回波波形信息基于系统中预先存储的样本回波波形信息进行波形校验；曲线偏差匹配模块，用于对检测回波进行障碍物回波的排疑；数据更新模块，用于接收在第二回波校验中得到的补充合集进行数据更新；为更好的实现上述系统的功能还提出了一种基于超声波雷达区分地面和障碍物的方法。法。法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超声波雷达区分地面和障碍物的系统及方法


[0001]本专利技术涉及雷达数据处理
，具体为一种基于超声波雷达区分地面和障碍物的系统及方法。

技术介绍

[0002]现有超声波系统判定有无障碍物的方法都是看回波是否满足条件；当超声波雷达传感器安装高度太低或者角度下仰太多，容易收到地面的反射波，因为没有有效的方法把地面回波和障碍物回波区分出来，所有经常会出现无障碍物时的误报警；往往只能在传感器的安装布置上选择比较高的安装高度和比较大的上仰角度去尽可能的避免对地面的反射；这样在安装布置的时候就存在很多局限性如造型受限(如保杆面无法贴平设计)，同时对低矮障碍物的探测性能也会下降。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于超声波雷达区分地面和障碍物的系统及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于超声波雷达区分地面和障碍物的系统，系统包括：数据接收模块、波形处理模块、波形校验模块、曲线偏差匹配模块、数据更新模块；
[0005]数据接收模块，用于接收雷达传感器接收设备中发送的测量回波信息；
[0006]波形处理模块，用于将数据接收模块中接收到的测量回波的波形进行处理；
[0007]波形校验模块，用于对经过波形处理模块后的回波波形信息基于系统中预先存储的样本回波波形信息进行波形校验，波形校验包括第一回波校验和第二回波校验；
[0008]曲线偏差匹配模块，基于第一回波校验中得到的疑似障碍物回波的结果对检测回波再次进行障碍物排疑得到第二次反馈结果，第二次反馈结果包括无障碍物回波、需对障碍物回波排疑；曲线偏差匹配模块将接收到的需对障碍物回波排疑的检测回波发送至波形校验模块中进行第二回波校验；
[0009]数据更新模块；用于接收在第二回波校验中得到的补充合集，并将补充合集对波形处理模块中得到的回波信息进行数据更新。
[0010]进一步的，波形处理模块包括预处理单元、属性合集计算单元、属性曲线计算单元；
[0011]预处理单元，用于将从数据接收模块中接收到的测量回波进行波形预处理，预处理包括平滑、降噪、离散化处理；属性合集计算单元，用于接收预处理后的回波信息，并基于回波信息得到由回波时间差
△
T合集和回波峰值差
△
P合集构成的回波属性合集；属性曲线计算单元，用于对回波属性合集中的数据进行曲线拟合计算得到属性曲线。
[0012]进一步的，波形校验模块包括第一回波校验单元、第二回波校验单元；
[0013]第一回波校验单元，用于对从波形处理模块中接收到的波形信息进行第一回波校
验，第一回波校验结果包括障碍物回波、疑似障碍物回波、无障碍物回波；第二回波校验单元，用于对曲线偏差匹配模块中接收到的波形信息进行第二回波校验；第二回波校验校验结果包括确定障碍物回波、无障碍物回波。
[0014]进一步的，曲线偏差匹配模块包括图形处理单元、曲线偏差率计算单元；
[0015]图形处理单元，用于将检测模式下属性曲线与样本回波属性曲线进行重合图像的绘制；曲线偏差率计算单元，用于接收从图形处理单元中得到的重合图像的最长垂直距离数据进行检测模式下属性曲线与样本回波属性曲线之间的曲线偏差率计算。
[0016]为更好的实现上述系统的功能还提出了一种基于超声波雷达区分地面和障碍物的方法，方法包括：
[0017]步骤S100：预先将安装了超声波雷达传感器的设备基于当前传感器的安装高度和安装角度分别在设备常工作的路面上进行无障碍物测量得到测量回波；路面包括但不限于水泥路面、柏油路面、碎石路面；
[0018]步骤S200：系统对测量回波进行接收，并将测量回波分别进行波形处理得到样本回波图像的属性合集；
[0019]步骤S300：自将设备正式投入进行障碍物探测伊始，系统依循设备的探测周期进行相同周期的回波收集；对收集到的检测回波信息基于样本回波图像的属性合集信息进行第一回波校验得到障碍物探测的第一反馈结果；第一次反馈结果包括障碍物回波、疑似障碍物回波、无障碍物回波；
[0020]步骤S400：当初步反馈结果显示为无障碍物时，将步骤S300收集到的回波信息进行滤除；当初步反馈结果显示为有障碍物时，发出示警信号；当初步反馈结果显示为疑似障碍物时，将疑似障碍物的回波信息基于样本回波图像的属性合集信息进行曲线偏差匹配对障碍物再次进行排疑得到第二次反馈结果，第二次反馈结果包括无障碍物回波、需对障碍物回波排疑；
[0021]步骤S500：基于需对障碍物回波排疑的反馈结果进行第二回波校验得到障碍物探测的第三反馈结果；第三反馈结果包括无障碍物回波、确定障碍物回波；
[0022]步骤S600：基于第三反馈结果对样本回波图像的属性合集进行合集补充和更新。
[0023]进一步的，步骤S200中将测量回波分别进行波形处理包括：
[0024]步骤S202：对每一次探测周期内的每一次回波时间T、回波峰值P与前一次回波时间T、回波峰值P之间进行间隔差值的求取得到对应的
△
T合集和
△
P合集；
[0025]步骤S203：在
△
T合集和
△
P合集之间建立每一个
△
T和每一个
△
P之间的对应映射关系得到由(
△
T，
△
P)组成的合集并将其作为该探测周期内的样本回波的属性合集；
[0026]步骤S204：将样本回波的属性合集内的每一个属性信息记录成
△
T为自变量，
△
P为因变量的形式，形式如(x
i
，y
i
)；i表示探测次数，i表示探测次数，x
i
表示在探测周期内第i次探测得到的
△
T；y
i
表示在探测周期内第i次探测得到的
△
P；将记录的数据(x
i
，y
i
)进行曲线拟合计算得到属性曲线；
[0027]通过先对波形行进行平滑降噪的预处理是为了是的输出的波形尽可能的精确滤除掉接收设备在接收回波图像时受到的噪声干扰；对图形进行轮廓提取和离散化处理是使得提取到的测量回波的回波时间T、回波峰值P精确并且也是为了更好的对
△
T合集和
△
P合集内的数据进行计算；由于地面回波具有不规则性，障碍物回波具有规则性，通过(
△
T，
△
P)合集作为回波的属性合集，并基于属性合集得到属性曲线可以很好的体现回波的规律性。
[0028]进一步的，步骤S300中基于收集到的检测回波信息进行第一回波校验包括：
[0029]步骤S301：将收集到的回波信息基于步骤S200中的波形处理步骤进行波形处理得到检测回波属性合集和检测回波属性曲线；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超声波雷达区分地面和障碍物的系统，其特征在于，所述系统包括：数据接收模块、波形处理模块、波形校验模块、曲线偏差匹配模块、数据更新模块；所述数据接收模块，用于接收雷达传感器接收设备中发送的测量回波信息；所述波形处理模块，用于将所述数据接收模块中接收到的测量回波的波形进行处理；所述波形校验模块，用于对经过所述波形处理模块后的回波波形信息基于系统中预先存储的样本回波波形信息进行波形校验，所述波形校验包括第一回波校验和第二回波校验；所述曲线偏差匹配模块，基于所述第一回波校验中得到的疑似障碍物回波的结果对检测回波再次进行障碍物排疑得到第二次反馈结果，所述第二次反馈结果包括无障碍物回波、需对障碍物回波排疑；所述曲线偏差匹配模块将接收到的需对障碍物回波排疑的检测回波发送至所述波形校验模块中进行第二回波校验；所述数据更新模块；用于接收在所述第二回波校验中得到的补充合集，并将所述补充合集对波形处理模块中得到的回波信息进行数据更新。2.根据权利要求1所述的一种基于超声波雷达区分地面和障碍物的系统，其特征在于，所述波形处理模块包括预处理单元、属性合集计算单元、属性曲线计算单元；所述预处理单元，用于将从所述数据接收模块中接收到的测量回波进行波形预处理，所述预处理包括平滑、降噪、离散化处理；所述属性合集计算单元，用于接收预处理后的回波信息，并基于所述回波信息得到由回波时间差
△
T合集和回波峰值差
△
P合集构成的回波属性合集；所述属性曲线计算单元，用于对所述回波属性合集中的数据进行曲线拟合计算得到属性曲线。3.根据权利要求1所述的一种基于超声波雷达区分地面和障碍物的系统，其特征在于，所述波形校验模块包括第一回波校验单元、第二回波校验单元；所述第一回波校验单元，用于对从所述波形处理模块中接收到的波形信息进行第一回波校验，第一回波校验结果包括障碍物回波、疑似障碍物回波、无障碍物回波；所述第二回波校验单元，用于对所述曲线偏差匹配模块中接收到的波形信息进行第二回波校验；第二回波校验校验结果包括确定障碍物回波、无障碍物回波。4.根据权利要求1所述的一种基于超声波雷达区分地面和障碍物的系统，其特征在于，所述曲线偏差匹配模块包括图形处理单元、曲线偏差率计算单元；所述图形处理单元，用于将检测模式下属性曲线与样本回波属性曲线进行重合图像的绘制；所述曲线偏差率计算单元，用于接收从所述图形处理单元中得到的重合图像的最长垂直距离数据进行检测模式下属性曲线与样本回波属性曲线之间的曲线偏差率计算。5.一种基于超声波雷达区分地面和障碍物的方法，其特征在于：所述方法包括：步骤S100：预先将安装了超声波雷达传感器的设备基于当前传感器的安装高度和安装角度分别在设备常工作的路面上进行无障碍物测量得到测量回波；所述路面包括但不限于水泥路面、柏油路面、碎石路面；步骤S200：系统对所述测量回波进行接收，并将所述测量回波分别进行波形处理得到样本回波图像的属性合集；步骤S300：自将设备正式投入进行障碍物探测伊始，所述系统依循所述设备的探测周期进行相同周期的回波收集；对收集到的检测回波信息基于样本回波图像的属性合集信息
进行第一回波校验得到障碍物探测的第一反馈结果；所述第一次反馈结果包括障碍物回波、疑似障碍物回波、无障碍物回波；步骤S400：当所述初步反馈结果显示为无障碍物时，将所述步骤S300收集到的回波信息进行滤除；当所述初步反馈结果显示为有障碍物时，发出示警信号；当所述初步反馈结果显示为疑似障碍物时，将疑似障碍物的回波信息基于样本回波图像的属性合集信息进行曲线偏差匹配对障碍物回波进行排疑确认得到第二次反馈结果，所述第二次反馈结果包括无障碍物回波、需对障碍物回波排疑；步骤S500：基于需对障碍物回波排疑的反馈结果进行第二回波校验得到障碍物探测的第三反馈结果；所述第三反馈结果包括无障碍物回波、确定障碍物回波；步骤S600：基于所述第三反馈结果对样本回波图像的属性合集进行合集补充和更新。6.根据权利要求5所述的一种基于超声波雷达区分地面和障碍的方法，其特征在于，所述步骤S200中将测量回波分别进行波形处理包括：步骤S201：对探测周期内的每一次测量回波进行平滑、降噪得到回波波形图像轮廓，将提取到的回波波形图像轮廓进行离散化处理；在离散化处理后的波形信息中提取该测量回波的回波时间T、回波峰值P；步骤S202：对每一次探测周期内的每一次回波时间T、回波峰值P与前一次回波时间T、回波峰值P之间进行间隔差值的求取得到对应的
△
T合集和
△
P合集；步骤S203：在所述
△
T合集和
△
P合集之间建立每一个
△
T和每一个
△
P之间的对应映射关系得到由(
△
T，
△
P)组成的合集并将其作为该探测周期内的样本回波的属性合集；步骤S204：将所述样本回波的属性合集内的每一个属性信息记录成

【专利技术属性】
技术研发人员：何德仁，周江勇，林朝辉，廖顽，付杰，林志奇，黄诚标，
申请(专利权)人：珠海上富电技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：