Demoduleringsalgoritm för ultraljudsavståndssystemgivare

 För att förbättra anti-interferensförmågan och mätnoggrannheten hos ultraljudsavståndssystem kan en lämpligt vald PN användas. Koden ersätter den enstaka pulssignalen som kodad information. Brussignalen är okorrelerad med den kodade informationen kan filtreras genom att beräkna korskorrelationsfunktionen för ekosignalen; och interferenssignalen är associerad med den kodade signalen kan undertryckas genom att bestämma konturcentrum för korskorrelationsfunktionen nära toppen. I en specifik implementering moduleras den lågfrekventa PN-koden först med ett högfrekvent resonansfrekvensomvandlarcentrum, vilken bärvågssignal appliceras omvandlare av en 'logisk styrning och effektförstärkare'. Eftersom omvandlarens frekvensegenskaper liknar de för bandpassfiltret vars mittfrekvens är avstängd, kan fyrkantvågssignalen användas istället för den cosinusmodulerade signalen för att förenkla systemets hårdvarustruktur. Den piezoelektriska givaren kan impedansmatchas för att generera resonans under exciteringen av fyrkantvågssignalen, eller så kan en automatisk förstärkningskontrollfunktion läggas till ultraljudsmottagningskretsen för att undertrycka efterklangsfenomenet som orsakas av excitationssignalen.

  Ingångssignalen för ultraljudsavståndsgivare och utsignalen från ultraljudsmottagaren (ASK-signal). I PN-koden är T6 symbolens bredd och dess 3dB bandbredd är 1 / (3Tb). Eftersom givarens bandbredd är cirka 4 kHz, för att signalen ska kunna passera genom givaren smidigt, är det ekosignalen som tas emot av givaren. Som framgår av figuren är ekosignalen en något förvrängd ASK. Signalen, men dess enveloppvågform är densamma som den sända PN-koden (dvs ekosignalen har samma kodning som den sända signalen). Eftersom amplituden för ekosignalen som reflekteras av det nära målet är stor, kan ekosignalen särskiljas med den vanliga tröskeldetekteringsmetoden. Därför läggs en '1'-kod till i frontänden av PN-koden för att underlätta direkt detektering av ekosignalen med stort värde.

Mätnoggrannheten analyseras som utbredningshastigheten för ultraljudsvågen, och f är samplingsfrekvensen för ultraljudssensor för avståndsmätning.

     När samplingsfrekvensen är inställd på 10 kHz är upplösningen från systemet 0,017 m. Enligt den allmänna noggrannhetsuppskattningsmetoden kan noggrannheten hos ultraljudsavståndssystemet nå ± 0,05 m. Om samplingsfrekvensen ökas tio gånger, kommer avståndssystemets noggrannhet också att öka med tio gånger. Men noggrannheten hos ultraljudsavståndssystemet påverkas också av förändringar i ljudets hastighet. Ljudhastigheten i luften är relaterad till temperatur, turbulens, luftfuktighet och tryck, och temperaturförändringen har den mest betydande effekten på ljudets hastighet. En temperaturförändring på 10 °C gör att en förändring i ljudhastigheten är cirka 1,8 %. Mätfelet för temperaturen kontrolleras inom ± 0,1 %. Om ultraljudsgivaren har ett arbetsavstånd på 40 m, är mätfelet för hela skalan ±0,04 m, vilket är av samma storleksordning som mätfelet som bestäms av upplösningen av långdistans ultraljudsavståndssensor . Därför är det omöjligt att förbättra mätnoggrannheten för ultraljudsavståndssystemet helt enkelt genom att öka systemets samplingsfrekvens och ignorera temperatursensorns noggrannhet.

Den traditionella ultraljudsavståndsmetoden för detekteringsmetoden med stängt värde har låg bearbetningsförstärkning och kan endast användas för att mäta starka ekosignaler som kan användas för att detektera svaga signaler. Därför måste upptäckten av svaga signaler lösas med hjälp av teorier och metoder från andra discipliner (som kommunikationsprinciper). som introducerar den grundläggande principen och funktionen för modulerings- och demodulationstekniken i kommunikationssystemet. Genom att använda ekvivalensen mellan den digitala korrelationsmetoden och det matchade filtret, används tillämpningen av faltning (dvs matchningsdetekteringsmetod) för att beräkna topptiden för korskorrelationsfunktionen och korrigeringsformeln; för att förbättra hastigheten för enveloppkorrelationsalgoritmen härleds och realiseras den snabba avståndsalgoritmen baserad på tvåstegskorrelationsmetod; kvadratenveloppdemoduleringsmetoden med synkron demodulationseffekt och den digitala korrelationsalgoritmen baserad på pseudoslumpkod introduceras. På grundval av detta föreslås tillämpningen av pseudo-slumpmässig kod ASK-moduleringssignal för att realisera PSK koherent demodulationsteknik, som kan realisera komplex ultraljudsspridningsteknik med enkel hårdvara, vilket inte bara förbättrar anti-interferensförmågan hos ultraljudsavståndsmätare . Kostnaden minskar. Slutligen analyseras kortfattat inverkan av omgivningstemperatur och provtagningsfrekvens på noggrannheten av ultraljudsavstånd och dess motåtgärder.