[发明专利]一种基于超声波的静态障碍物检测系统及方法

权利要求书

1.一种基于超声波的静态障碍物检测系统，其特征在于，包括：静态障碍物检测设备和中心服务器，所述静态障碍物检测设备安装于需要进行静态障碍物检测的场所，用于障碍物检测；所述中心服务器，用于接收、存储及管理静态障碍物检测设备发送的数据，有静态障碍物存在时发出告警通知；

所述静态障碍物检测设备，包含：微型计算机、麦克风阵列及扬声器阵列；

微型计算机，用于控制扬声器阵列发射超声波及麦克风阵列接收经障碍物反射回的超声波信号，并对接收到的反射回的信号进行处理，以判断静态障碍物是否存在，将其结果数据通过网络上传到中心服务器。

2.根据权利要求1所述的基于超声波的静态障碍物检测系统，其特征在于，所述扬声器阵列具有一个或多个扬声器，通过线路连接至功放模块后接入微型计算机的音频插口，发射特定波形的超声波。

3.根据权利要求1所述的基于超声波的静态障碍物检测系统，其特征在于，所述麦克风阵列具有一个或多个全向麦克风，麦克风阵列通过USB、串口或网口的方式连接微型计算机，接收经障碍物反射回的超声波信号。

4.根据权利要求1所述的基于超声波的静态障碍物检测系统，其特征在于，所述扬声器阵列发射的超声波由线性调频波组合而成，频率范围、时间长度和重复次数可调。

5.一种基于超声波的静态障碍物检测方法，基于权利要求1-4中任意一项所述系统，其特征在于，包括步骤如下：

(1)初始化：在空旷环境下通过环境探测算法得到初始检测结果y₀(d)，d是障碍物与设备的距离，所述初始检测结果是一条以距离为横坐标、障碍物强度为纵坐标的曲线；

(2)实时检测：按照一定时间间隔，连续运行环境探测算法，每次运行均得到一个实时检测结果y_k(d)；

(3)阈值设定：设定自适应检测阈值Y(d)＝Y₀/d²，Y₀是经验值，取值为(0，1)；

(4)差分分析：将实时检测结果y_k(d)与初始检测结果y₀(d)作差，如果存在距离d，使得y_k(d)-y₀(d)＞Y(d)，即作差后若超过自适应检测阈值，则判定该距离d下存在新增的静态障碍物；

(5)根据静态障碍物过滤算法对检测到的静态障碍物进行过滤，将符合条件的静态障碍物发送给中心服务器。

6.根据权利要求5所述的基于超声波的静态障碍物检测方法，其特征在于，所述空旷环境指无障碍物的、初始情况下的、需要检测的目标场所，该环境下所有的建筑物结构和物体都将被视为背景，不作为障碍物被检测到。