一種用于無線測(cè)距的超聲波測(cè)距方法及測(cè)距裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超聲波測(cè)距技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于無線測(cè)距的超聲波測(cè)距方法及測(cè)距裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲波傳感器測(cè)距工作原理簡(jiǎn)單，不受環(huán)境光線干擾，常常被選擇作為移動(dòng)機(jī)器人測(cè)距傳感器。但是傳統(tǒng)的超聲波測(cè)距是利用發(fā)射超聲波并接收到反射波計(jì)算時(shí)間差進(jìn)行測(cè)距。這種利用反射測(cè)距的限制較多，一次只能對(duì)單個(gè)目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是針對(duì)現(xiàn)有超聲波無線測(cè)距所存在的問題而提供一種用于無線測(cè)距的超聲波測(cè)距方法，該方法采用調(diào)制的方式發(fā)射超聲波，在接收端接收超聲波并解調(diào)來進(jìn)行測(cè)距。本發(fā)明可以單個(gè)接收器同時(shí)接收不同發(fā)射器發(fā)射的超聲波進(jìn)行同時(shí)測(cè)距。
[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二是提供一種實(shí)現(xiàn)上述用于無線測(cè)距的超聲波的測(cè)距裝置。
[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]一種用于無線測(cè)距的超聲波測(cè)距方法，包括安裝在基準(zhǔn)點(diǎn)的發(fā)射端和安裝在待測(cè)距目標(biāo)上的接收端，其中，所述發(fā)射端使用偽隨機(jī)碼擴(kuò)展信號(hào)頻譜，每個(gè)發(fā)射端使用不同的偽隨機(jī)碼序列；所述將所述發(fā)射端的偽隨機(jī)碼序列或該偽隨機(jī)碼序列的差分通過頻率為fc的載波進(jìn)行調(diào)制，濾波后得到一調(diào)制信號(hào)，該調(diào)制信號(hào)通過超聲波發(fā)射器發(fā)射出去；所述接收端接收到一發(fā)射端所發(fā)射的超聲波信號(hào)后，首先進(jìn)行濾波，然后對(duì)所接收到的超聲波信號(hào)進(jìn)行解調(diào)得到一解調(diào)信號(hào)，該解調(diào)信號(hào)使用接收端的本地偽隨機(jī)碼序列進(jìn)行累積，對(duì)累積值進(jìn)行峰值檢測(cè)，根據(jù)峰值計(jì)算得到接收端接收到超聲波的時(shí)刻，再進(jìn)一步計(jì)算得到接收端與發(fā)射端的距離。
[0007]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述偽隨機(jī)碼序列是選取值為I與-1的偽隨機(jī)序列，并且該序列的差分序列依然有很好的相關(guān)性。
[0008]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述對(duì)所接收到的超聲波信號(hào)進(jìn)行解調(diào)得到一解調(diào)信號(hào)具體是使用接收端本地產(chǎn)生的超聲波載波對(duì)所接收到的超聲波信號(hào)進(jìn)行解調(diào)得到所述解調(diào)信號(hào)。
[0009]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述對(duì)所接收到的超聲波信號(hào)進(jìn)行解調(diào)得到一解調(diào)信號(hào)具體是將所接收到的超聲波信號(hào)延遲隨機(jī)碼片長(zhǎng)度的整數(shù)倍并與原始所接收到的超聲波信號(hào)進(jìn)行解調(diào)得到所述解調(diào)信號(hào)。
[0010]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述發(fā)射端的濾波和所述接收端的濾波采用高通或帶通濾波器濾波。
[0011]一種用于無線測(cè)距的超聲波測(cè)距裝置，包括安裝在基準(zhǔn)點(diǎn)的發(fā)射端和安裝在待測(cè)距目標(biāo)上的接收端，其中，每一發(fā)射端使用偽隨機(jī)碼擴(kuò)展信號(hào)頻譜，每個(gè)發(fā)射端使用不同的偽隨機(jī)碼序列；
[0012]所述發(fā)射端包括:
[0013]偽隨機(jī)碼調(diào)制單元，所述偽隨機(jī)碼調(diào)制單元將發(fā)射端的偽隨機(jī)碼序列或該偽隨機(jī)碼序列的差分通過頻率為fc的載波進(jìn)行調(diào)制得到一濾波前調(diào)制信號(hào)；
[0014]第一濾波單元，所述第一濾波單元與所述偽隨機(jī)碼調(diào)制單元信號(hào)連接，對(duì)所述偽隨機(jī)碼調(diào)制單元發(fā)送的濾波前調(diào)制信號(hào)進(jìn)行濾波得到濾波后的調(diào)制信號(hào)；
[0015]超聲波發(fā)送單元，所述超聲波發(fā)送單元與所述濾波單元連接，將所述濾波單元產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)以超聲波的形式發(fā)送輸出；
[0016]所述接收端包括:
[0017]—超聲波接收單元，所述超聲波接收單元接收所述超聲波發(fā)送單元所發(fā)送的超聲波信號(hào)；
[0018]—第二濾波單元，所述第二濾波單元與所述超聲波接收單元連接，對(duì)所述超聲波接收單元所接收的超聲波信號(hào)進(jìn)行濾波得到一濾波后的調(diào)制信號(hào)；
[0019]一信號(hào)解調(diào)單元，所述信號(hào)解調(diào)單元與所述第二濾波單元信號(hào)連接，對(duì)第二濾波單元濾波后的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)得到一解調(diào)信號(hào)；
[0020]一峰值檢測(cè)單元，所述峰值檢測(cè)單元與所述信號(hào)解調(diào)單元信號(hào)連接，對(duì)所述信號(hào)解調(diào)單元送來的解調(diào)信號(hào)使用接收端的本地偽隨機(jī)碼進(jìn)行累積，對(duì)累積值進(jìn)行峰值檢測(cè)；
[0021]一記錄單元，所述記錄單元與所述峰值檢測(cè)單元連接，記錄峰值檢測(cè)單元檢測(cè)到峰值的時(shí)間進(jìn)行記錄；
[0022]—計(jì)算距離單元，所述計(jì)算距離單元與所述記錄單元連接，依據(jù)所述記錄單元所記錄的峰值出現(xiàn)施加計(jì)算待待測(cè)距目標(biāo)與基準(zhǔn)點(diǎn)之前的距離。
[0023]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述偽隨機(jī)碼序列是選取值為I與-1的偽隨機(jī)序列，并且該序列的差分序列依然有很好的相關(guān)性。
[0024]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述信號(hào)解調(diào)單元對(duì)所接收到的超聲波信號(hào)進(jìn)行解調(diào)得到一解調(diào)信號(hào)具體是使用接收端本地產(chǎn)生的超聲波載波對(duì)所接收到的超聲波信號(hào)進(jìn)行解調(diào)得到所述解調(diào)信號(hào)。
[0025]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述信號(hào)解調(diào)單元對(duì)所接收到的超聲波信號(hào)進(jìn)行解調(diào)得到一解調(diào)信號(hào)具體是將所接收到的超聲波信號(hào)延遲隨機(jī)碼片長(zhǎng)度的整數(shù)倍并與原始所接收到的超聲波信號(hào)進(jìn)行解調(diào)得到所述解調(diào)信號(hào)。
[0026]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述第一濾波單元和第二濾波單元采用高通濾波器或帶通濾波器。
[0027]由于采用了如上的技術(shù)方案，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用發(fā)射與接收端分離的模式，接收端可以在任何能夠接收到發(fā)射器信號(hào)的地方測(cè)量與發(fā)射器的距離。并且每個(gè)發(fā)射端可以把獨(dú)有的編號(hào)信號(hào)調(diào)制到發(fā)射信號(hào)中，接收器可以解調(diào)恢復(fù)出信號(hào)的編號(hào)信息來區(qū)別接收到信號(hào)的來源，這樣可以同時(shí)測(cè)量與多個(gè)發(fā)射器的距離。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明的用于無線測(cè)距的超聲波測(cè)距裝置的原理示意圖。
[0029]圖2為本發(fā)明的用于無線測(cè)距的超聲波測(cè)距裝置中發(fā)射端的偽隨機(jī)碼調(diào)制流程示意圖。
[0030]圖3為本發(fā)明的用于無線測(cè)距的超聲波測(cè)距裝置中發(fā)射端的差分偽隨機(jī)碼調(diào)制流程示意圖。
[0031]圖4為本發(fā)明的用于無線測(cè)距的超聲波測(cè)距裝置中接收端采用相干解調(diào)方式的流程示意圖。
[0032]圖5為本發(fā)明的用于無線測(cè)距的超聲波測(cè)距裝置中接收端采用非相干解調(diào)方式的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]參見圖1，圖中給出的用于無線測(cè)距的超聲波測(cè)距裝置，包括安裝在基準(zhǔn)點(diǎn)的發(fā)射端100和安裝在待測(cè)距目標(biāo)上的接收端200，其中，每一發(fā)射端100使用偽隨機(jī)碼擴(kuò)展信號(hào)頻譜，每個(gè)發(fā)射端使用不同的偽隨機(jī)碼序列；偽隨機(jī)碼序列是選取值為I與-1的偽隨機(jī)序列，并且該序列的差分序列依然有很好的相關(guān)性。
[0034]發(fā)射端100包括偽隨機(jī)碼調(diào)制單元110、濾波單元120和超聲波發(fā)送單元130，偽隨機(jī)碼調(diào)制單元110將發(fā)射端100的偽隨機(jī)碼序列或該偽隨機(jī)碼序列的差分通過頻率為fc的載波進(jìn)行調(diào)制得到一濾波前調(diào)制信號(hào)，具體參見圖2和圖3。
[0035]濾波單元120與偽隨機(jī)碼調(diào)制單元110信號(hào)連接，