一种超声波雷达测距方法及装置与流程

1.本发明涉及雷达测距技术领域，尤其涉及一种超声波雷达测距方法及装置。


背景技术：

2.随着自动泊车技术的快速发展，装配自动泊车系统的车辆越来越多。自动泊车系统其中一个重要的功能就是对障碍物进行测距，而测距主要是通过超声波雷达完成的。
3.目前的超声波雷达通过发射固定频率的声波信号探测车身周围的障碍物，这种测距方式很容易受到附近同频超声波信号的干扰，从而影响自动泊车系统的决策判断，进而导致泊车失败，甚至引发事故。


技术实现要素：

4.本发明提供一种超声波雷达测距方法及装置，旨在解决现有技术中的缺陷，实现在降低超声波雷达同频干扰的同时提高测距的准确性。
5.为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
6.本发明一方面提供一种超声波雷达测距方法，包括：
7.步骤1、控制雷达系统以第一模式工作，所述第一模式为内置雷达工作模式中的随机模式；
8.步骤2、根据各雷达传感器的回波获得障碍物的初始距离；
9.步骤3、与所述雷达系统发波同步，获取所述雷达系统视野内的图像，并识别是否存在障碍物，是则获取与障碍物的参考距离，否则执行步骤5；
10.步骤4、判断所述参考距离与所述初始距离差值的绝对值是否大于预设误差阈值，是则执行步骤5，否则判断所述初始距离符合预设要求；
11.步骤5、控制雷达系统以第二模式工作，并返回步骤2，所述第二模式为所述内置雷达工作模式中除所述第一模式之外的随机模式。
12.具体地，所述步骤2包括：
13.步骤201、对连续的预设个数的回波信号以预设周期进行采样，保存得到的采样点；
14.步骤202、根据所述采样点中确定每个所述回波信号的峰值；
15.步骤203、确定所述峰值中的最大峰值及其对应的回波信号的周期序号；
16.步骤204、确定一参考点，所述参考点为第一个大于所述最大峰值与所述最大峰值对应的回波信号的周期序号比值的峰值点；
17.步骤205、从所述参考点往后搜索第一对符合预设幅值特征的相邻采样点，所述预设幅值特征为相邻采样点中的前采样点的幅值为正，后采样点的幅值为负；
18.步骤206、根据第一预设公式计算回波时间；
19.步骤206、根据第二预设公式计算障碍物的初始距离。
20.具体地，所述第一预设公式为：
21.△
t＝ts*{m+a(m)/[(a(m)-a(m+1)]}，其中，
△
t表示回波时间，ts表示采样周期，m表示前采样点的存储序号，a(m)表示前采样点的幅值，a(m+1)表示后采样点的幅值。
[0022]
具体地，所述第二预设公式为：
[0023]
si＝c*
△
t/2，其中，si表示障碍物的初始距离，c表示声速，
△
t表示回波时间。
[0024]
进一步地，在所述步骤4之后还包括：
[0025]
步骤41、判断所述初始距离与所述当前探头配置参数是否匹配，是则将所述初始距离作为最终测量距离，否则将所述探头配置参数切换到与所述初始距离匹配的探头配置参数并返回步骤1。
[0026]
具体地，所述当前探头配置参数为默认探头配置参数或上一次使用的探头配置参数。
[0027]
具体地，所述探头配置参数包括发波数、测量时间、放大系数、灵敏度。
[0028]
本发明另一方面提供一种超声波雷达测距装置，包括：控制模块，以及与所述控制模块连接的雷达传感器组、图像传感器、误差判断模块，还包括与所述误差判模块连接的第一距离计算模块、第二距离计算模块，所述第一距离计算模块还与所述雷达传感器连接，所述第二距离计算模块还与所述图像传感器连接；
[0029]
所述雷达传感器组，包括至少三个雷达传感器，用于根据控制模块设置的模式工作，发射或/和接收探测声波；
[0030]
所述图像传感器，用于获取雷达系统视野内的图像；
[0031]
所述第一距离计算模块，用于通过回波根据预设计算规则获得障碍物的初始距离；
[0032]
所述第二距离计算模块，用于根据图像获得障碍物的参考距离；
[0033]
所述误差判断模块，用于根据所述参考距离与所述初始距离的关系发送雷达工作模式切换信号到控制模块；
[0034]
所述控制模块，用于设置雷达传感器组的初始工作模式，以及接收误差判断模块发送的工作模式切换信号切换雷达传感器组的工作模式。
[0035]
进一步地，所述第一距离计算模块还与所述控制模块连接，还包括与所述控制模块连接的配置存储模块，用于存储与雷达传感器各探测距离区间对应的探头配置参数；
[0036]
所述控制模块用于当初始距离与当前探头配置参数不匹配时从配置存储模块读取匹配的探头配置参数配置雷达传感器组的工作参数。
[0037]
具体地，所述图像传感器为广角摄像头。
[0038]
本发明的有益效果在于：本发明通过控制雷达系统工作在随机选择的模式，根据回波获得障碍物的初始距离，并同时根据图像获得参考距离，然后根据参考距离与初始距离关系来决定是否改变雷达系统的工作模式，实现了在降低超声波雷达同频干扰的同时提高了测距的准确性。
附图说明
[0039]
图1是本发明的超声波雷达测距方法的流程示意图；
[0040]
图2是本发明的超声波雷达测距装置的结构示意图；
[0041]
图3是本发明的超声波雷达测距装置的另一结构示意图。
具体实施方式
[0042]
下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。
[0043]
实施例1
[0044]
如图1所示，本实施例提供一种超声波雷达测距方法，包括：
[0045]
步骤1、控制雷达系统以第一模式工作，所述第一模式为内置雷达工作模式中的随机模式。
[0046]
在本实施例中，所述雷达系统至少包括第一雷达、第二雷达、第三雷达三个雷达，每个雷达都可以工作在直接测量模式和间接测量测试模式，每个雷达能接收本身以及相邻雷达发射的回波。
[0047]
内置雷达工作模式可以根据各雷达的测量模式、发波形态来组合。作为一个可实施的例子，一些内置的雷达工作模式如下所示：
[0048]
1)第一雷达、第二雷达发送固定频率的声波并接收自己的回波信号，第三雷达、第四雷达不发波但接收第一雷达、第二雷达的回波；
[0049]
2)第一雷达、第三雷达发送固定频率的声波，第二雷达、第四雷达接收回波；
[0050]
3)第一雷达发送递减型lfm声波、第二雷达发送递增型lfm声波，第三雷达，第四雷达接收回波；
[0051]
4)第三雷达发送递增型lfm声波，第四雷达发送递减型lfm声波，第一雷达、第二雷达工作接收回波；
[0052]
5)等等。
[0053]
lfm是linear frequency modulation的缩写，意即线性调频，lfm信号是指瞬时频率随时间成线性变化的信号。
[0054]
步骤2、根据各雷达传感器的回波获得障碍物的初始距离。
[0055]
在本实施例中，所述步骤2包括：
[0056]
步骤201、对连续的预设个数的回波信号以预设周期进行采样，保存得到的采样点。
[0057]
例如，预设个数为n个，则各回波信号的周期序号i依次记为1,2,3
…
n-1。
[0058]
步骤202、根据所述采样点中确定每个所述回波信号的峰值。
[0059]
步骤203、确定所述峰值中的最大峰值及其对应的回波信号的周期序号。
[0060]
步骤204、确定一参考点，所述参考点为第一个大于所述最大峰值与所述最大峰值对应的回波信号的周期序号比值的峰值点。
[0061]
步骤205、从所述参考点往后搜索第一对符合预设幅值特征的相邻采样点，所述预设幅值特征为相邻采样点中的前采样点的幅值为正，后采样点的幅值为负。
[0062]
步骤206、根据第一预设公式计算回波时间。
[0063]
在本实施例中，所述第一预设公式为：
[0064]
△
t＝ts*{m+a(m)/[(a(m)-a(m+1)]}，其中，
△
t表示回波时间，ts表示采样周期，m表示前采样点的存储序号，a(m)表示前采样点的幅值，a(m+1)表示后采样点的幅值。
[0065]
步骤206、根据第二预设公式计算障碍物的初始距离。
[0066]
在本实施例中，所述第二预设公式为：
[0067]
si＝c*
△
t/2，其中，si表示障碍物的初始距离，c表示声速，
△
t表示回波时间。
[0068]
步骤3、与所述雷达系统发波同步，获取所述雷达系统视野内的图像，并识别是否存在障碍物，是则获取与障碍物的参考距离，否则执行步骤5。
[0069]
通过图像获取与障碍物的距离，为现有技术，在此不再赘述。
[0070]
如果通过图像识别判断雷达系统视野内的图像不存在障碍物，则可以判定步骤2接收到的回波信号是干扰信号，应当忽略该初始距离，并改变雷达的工作模式。
[0071]
步骤4、判断所述参考距离与所述初始距离差值的绝对值是否大于预设误差阈值，是则执行步骤5，否则判断所述初始距离符合预设要求。
[0072]
在本实施例中，所述预设误差阈值可以根据实际标定来确定。
[0073]
步骤5、控制雷达系统以第二模式工作，并返回步骤2，所述第二模式为所述内置雷达工作模式中除所述第一模式之外的随机模式。
[0074]
经过计算可知，利用上述步骤，如果系统的障碍物距离刷新周期为100ms，雷达系统的发波周期(工作周期)为10ms，那么，同一位置同一时刻的同频干扰概率p为：
[0075][0076]
其中，表示在100ms刷新周期内选择两个发波周期工作在第一模式的组合数，表示其它8个发波周期中选择两个发波周期工作在第二模式的组合数。
[0077]
可见，通过随机发波，能大幅降低超声波雷达被干扰概率。
[0078]
并且，通过融合摄像头的参考距离进行误差判断，使得干扰进一步被滤除。
[0079]
实施例2
[0080]
与实施例1不同的是，本实施例在所述步骤4之后还包括：
[0081]
步骤41、判断所述初始距离与所述当前探头配置参数是否匹配，是则将所述初始距离作为最终测量距离，否则将所述探头配置参数切换到与所述初始距离匹配的探头配置参数并返回步骤1。
[0082]
在具体实施例时，根据雷达的各探测距离区间(0.5m/2m/3m)，事先存储对应的若干组探头配置参数，例如探头配置参数a、b、c等。
[0083]
在本实施例中，所述探头配置参数包括但不限于发波数、测量时间、放大系数、灵敏度。
[0084]
在本实施例中，所述当前探头配置参数为默认探头配置参数或上一次使用的探头配置参数。
[0085]
例如，如果当前使用的探头配置参数a(对应的是0.5m探测距离区间)，而雷达的初始测距是1.2m，则测量的结果不是很精确，因此为了获得更精确的测量结果，可以将探头配置参数切换为b。
[0086]
本实施例通过初始距离动态匹配对应的探头配置参数，从而使距离测量更加精确。
[0087]
实施例3
[0088]
如图2所示，本实施例提供一种超声波雷达测距装置，包括：控制模块，以及与所述控制模块连接的雷达传感器组、图像传感器、误差判断模块，还包括与所述误差判模块连接
的第一距离计算模块、第二距离计算模块，所述第一距离计算模块还与所述雷达传感器连接，所述第二距离计算模块还与所述图像传感器连接；
[0089]
所述雷达传感器组，包括至少三个雷达传感器，用于根据控制模块设置的模式工作，发射或/和接收探测声波；
[0090]
所述图像传感器，用于获取雷达系统视野内的图像；
[0091]
所述第一距离计算模块，用于根据预设计算规则获得障碍物的初始距离；
[0092]
所述第二距离计算模块，用于根据图像获得障碍物的参考距离；
[0093]
所述误差判断模块，用于根据所述参考距离与所述初始距离的关系发送雷达工作模式切换信号到控制模块；
[0094]
所述控制模块，用于设置雷达传感器组的初始工作模式，以及接收误差判断模块发送的工作模式切换信号切换雷达传感器组的工作模式。
[0095]
在本实施例中，所述图像传感器为广角摄像头。
[0096]
本实施例的超声波雷达测距装置的工作过程与实施例1中所述方法对应，不再赘述。
[0097]
实施例4
[0098]
如图3所示，与实施例3不同的是，本实施例提供的超声波雷达测距装置，所述第一距离计算模块还与所述控制模块连接，还包括与所述控制模块连接的配置存储模块，用于存储与雷达传感器各探测距离区间对应的探头配置参数；
[0099]
所述控制模块用于当初始距离与当前探头配置参数不匹配时从配置存储模块读取匹配的探头配置参数配置雷达传感器组的工作参数。
[0100]
本实施例的超声波雷达测距装置的工作过程与实施例2中所述方法对应，不再赘述。
[0101]
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例，不能以此来限定本发明的权利保护范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。