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超音波測距アルゴリズム解析
超音波パルスエコー法を使用した測距プロセスでは、高周波の電気パルス信号でトランスデューサーを励起し、一連の信号を送信します。 超音波深度センサートランスデューサー 、超音波がトランスデューサーの音軸上で出会い、1 つ以上のターゲットに到達すると、音エネルギーの一部が反射されてトランスデューサーに作用し、トランスデューサーに弱い電気信号を発生させます。信号は増幅およびフィルタリングされた後、情報処理のためにマイクロプロセッサ システムに送信され、エコー信号が出現する時刻が決定され、超音波の到達時間とそれに対応する目標距離が計算され、それによって測距期間が完了します。超音波測距システムの耐干渉性能とリアルタイム性能をどのように改善するかは、超音波信号処理アルゴリズムを研究する際に考慮しなければならない重要な技術的問題です。
超音波深度センサー音響トランスデューサは、 伝播プロセス中に伝播媒体の影響を受けるだけでなく、その信号対雑音比も振動、空気の乱流、音エネルギーの吸収と減衰などの外部要因の影響を受けます。実験によると、超音波測距プロセス中に送信信号と受信信号のエネルギーが比較的大きい場合、従来のエンタルピー検出方法が効果的です。距離センサーが遠い場合、エコー信号は外部要因によって大きく干渉されます。現時点では、測距システムがトランスデューサーの出力信号がエコーなのかノイズなのかを直接判断することは困難です。従来の閉値検出方法は機能しません。 。幸いなことに、エコー信号のエンベロープは、送信信号のエンベロープと基本的に同じです。そこで、両者の相互相関関数を計算し、ピークが現れる瞬間を求めることで、 水深測深センサーを 測定することができます。
導入された多くの信号処理アルゴリズムの中で、包絡線相関関数法は、弱い信号と低いサンプリング レートの堅牢なアルゴリズムの両方に適しています。超音波測距アルゴリズムの信頼性を向上させるために、コード化信号 (擬似ランダム コードまたは PN コードと呼ばれる) として適切に選択された擬似ランダム バイナリ シーケンスを使用して、ベースバンド パルス信号を超音波周波数コード化信号に変調できます。の 水中音響トランスデューサ は、コード化された超音波信号を外部に送信するために送られます。ほとんどの場合、外部干渉信号は、送信された符号化信号とは関係ありません。したがって、符号化信号とエコー信号の包絡線相関関数を計算することにより、エコー信号に混入する外部干渉信号を除去または最小限に抑えることができ、それによって負の信号対雑音比で微弱な信号の検出を実現することができます。明らかに、擬似ランダムシーケンスの長さが長くなるほど、包絡線相関関数のピークが大きくなり、測距システムの処理ゲインが高くなるほど、システムからのブラインドゾーンもそれに応じて増加します。したがって、実際の需要を測定し、適切な長さの擬似ランダム シーケンスを選択する必要があります。
