[发明专利]抗噪声超声波测距设备及方法

权利要求书

1.一种抗噪声超声波测距设备，其特征在于，包括用于产生周期性激励信号的波形发生装置、对应连接于该波形发生装置的并将周期性激励信号转化为超声波信号的发射换能装置、用于接收经障碍物返回的超声波信号的接收换能装置、对应连接于所述接收换能装置的信号处理装置，所述信号处理装置还与所述波形发生装置建立通信连接；并在该信号处理装置的输出端对应连接有用于显示距离信息的显示装置。

2.如权利要求1所述的抗噪声超声波测距设备，其特征在于：所述周期性激励信号为正弦波周期性激励信号，其频率为30～60 KHz。

3.如权利要求1所述的抗噪声超声波测距设备，其特征在于：所述发射换能装置包括依次连接的FPGA、D/A转换器、功率放大器。

4.如权利要求1所述的抗噪声超声波测距设备，其特征在于：所述信号处理装置包括微处理器。

5.如权利要求1所述的抗噪声超声波测距设备，其特征在于：所述显示装置包括显示屏。

6.一种超声波测距方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）设定如权利要求1所述的接收换能装置接收的经障碍物反射回的超声波信号并将其转换为周期性激励信号为：

；

式中为该正弦波周期性激励信号的幅度，在信号s(t)末尾处具有作为特征点的峰值，为高斯白噪声；

（2）将信号代入Duffing振子

；

中，并设定的初始值为，，，并运用Runge-Kutta算法求出的轨迹(t)；

（3）由的轨迹(t)并运用Runge-Kutta算法求解下式：

；

得出，其中为该正弦波周期性激励信号的周期；

（4）定义：

；

并定义Floquet指数、 为的特征值，求出，其中并向下取整；

（5）在上搜索峰值，其中最后一个峰值为，该峰值对应的时间为；求出步骤（1）所述超声波信号的传播时间；

（6）将信号翻转为，重复步骤（2）～（5）；求出特征点处的重新定义的弗洛奎特指数值；

（7）将式、分别代入下式：

；

并求出对应、的驱动力幅度，；

（8）将、分别代入下式：

；

中，并求出相位；

（9）将相位代入下式：

；

；

得到所述抗噪声超声波测距设备与障碍物之间的距离。