一种高精度的超声测距系统实现方法

古　叶,孙海信,*,齐　洁,成　垦,卢晓莹,周小平

(1.厦门大学信息科学与技术学院，2.厦门大学水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室,福建厦门361005)

一种高精度的超声测距系统实现方法

古叶1,孙海信1,2*,齐洁1,成垦1,卢晓莹1,周小平2

(1.厦门大学信息科学与技术学院，2.厦门大学水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室,福建厦门361005)

摘要：为了减小超声波测距系统的测量盲区，提高测距精度,本系统采用收发异体模式,以高斯脉冲调制信号作为超声波的发射信号,通过调节高斯信号的脉冲形成因子,改善发送信号波形,使其具有更好的抗干扰能力．在接收端,采用相关算法检测回波到达时刻,在不需要增加额外硬件电路的基础上,即可实现高精度的测距功能．实验结果表明,本系统具有良好的测距效果,系统稳定,测距精度达到1 mm,相对误差在1.5%以内,无测量盲区．

关键词：超声波测距;波形设计;高斯脉冲;相关运算

超声波是频率高于20 kHz的声波,超声波测距系统具有易于实现、成本低等特点,被广泛应用于视觉识别、物体定位、工程测量等．大部分的超声波测距系统是基于渡越时间(time of flight,TOF)技术,系统误差主要由换能器振幅延迟和惯性现象导致[1]．目前,我国对提高超声测距精度进行的研究主要侧重于如何获取准确的TOF．主要方法有:阈值检测法、包络峰值检测法、相位检测法等．阈值检测方法实现简单,但测距精度低[2]．包络峰值检测不受幅度随距离变化和虚假回波……