[发明专利]基于超声相控阵的前方障碍物检测系统及方法

摘要

本发明提供了一种结构简单、成本低、易于实现、易于调整、具有较高的稳定性和全天候工作等优点的基于超声相控阵的前方障碍物检测系统及方法。该系统包括超声相控阵列，该阵列分别与驱动模块和放大调理模块连接；驱动模块与时序控制模块连接，放大调理模块和时序控制模块分别与MCU模块连接；在检测时，时序控制模块根据空间待扫描点的不同，控制各发射超声换能器实现超声波束的聚焦；聚焦后的超声波在遇到障碍物时反射回来，由接收超声换能器接收；接收的信号经放大调理及模数转换后，进入MCU；通过MCU模块的处理得到前方空间的截面障碍物信息，据此可以对前方障碍物的形态提供丰富的识别信息。

主权项

基于超声相控阵的前方障碍物检测方法，其特征是，该方法的检测步骤如下：1)将多个发射超声换能器按照特定的二维空间分布组成超声相控阵列；2)时序控制模块根据空间待扫描点的不同，控制各发射超声换能器在不同时刻各自发出一束同相位的短波束，实现超声波束的空间聚焦和扫描；3)聚焦后的超声波在遇到障碍物时反射回来，由接收超声换能器接收；4)接收超声换能器接收的信号经放大调理后，进入A/D转换模块；5)MCU模块对A/D转换后的数字信号进行处理，从而形成对前方特定距离截面上的若干焦点的扫面，并根据回波信号形成截面上障碍物的2D数字图像；6)信号处理模块对采集到的2D数字图像进行处理，当载体移动时，MCU会不断地依次得到前方空间的截面障碍物信息，经对依次采集的截面上对应焦点障碍物信息的记录和比较，即可形成前方障碍物的3D数字特征；据此可以对前方障碍物的形态提供丰富的识别信息；7)对于非焦点上的障碍物返回的信号，信号处理模块能够通过信号的模式识别以及时间窗内的位置信息加以识别；8)识别后的信息可由多种方式通知使用者。