Алгоритм демодуляції перетворювача ультразвукової дальномерної системи

 Для того, щоб покращити захист від перешкод і точність вимірювань Ультразвукова система вимірювання дальності може бути використана відповідно обраним PN. Код замінює один імпульсний сигнал як закодовану інформацію. Сигнал шуму некорельований з кодованою інформацією може бути відфільтрований шляхом обчислення крос-кореляційної функції ехо-сигналу; і сигнал перешкоди, пов'язаний з кодованим сигналом, може бути пригнічений шляхом визначення центру контуру крос-кореляційної функції поблизу піку. У конкретній реалізації низькочастотний PN-код спочатку модулюється високочастотним центром перетворювача резонансної частоти, до якого несучий сигнал подається перетворювачем за допомогою «логічного керування та підсилювача потужності». Оскільки частотні характеристики перетворювача подібні до частотних характеристик смугового фільтра, центральна частота якого вимкнена, для спрощення апаратної структури системи можна використовувати прямокутний сигнал замість косинусної модуляції. П’єзоелектричний перетворювач можна узгодити з імпедансом, щоб створити резонанс під час збудження прямокутного сигналу, або функцію автоматичного регулювання посилення можна додати до ультразвукового прийомного контуру для придушення явища реверберації, спричиненого сигналом збудження.

  Вхідний сигнал ультразвуковий датчик відстані і вихідний сигнал ультразвукового приймача (сигнал АСК). У коді PN T6 є шириною символу, а його смуга пропускання 3 дБ дорівнює 1/(3 Тб). Оскільки смуга пропускання перетворювача становить приблизно 4 кГц, для плавного проходження сигналу через датчик перетворювач приймає луна-сигнал. Як видно з малюнка, луна-сигнал є злегка спотвореним ASK. Сигнал, але його форма огинаючої є такою самою, як і переданий PN-код (тобто ехо-сигнал має те саме кодування, що й переданий сигнал). Оскільки амплітуда луна-сигналу, відбитого близькою ціллю, велика, луна-сигнал можна розрізнити звичайним пороговим методом виявлення. Таким чином, код '1' додається до початкового кінця коду PN, щоб полегшити пряме виявлення ехо-сигналу великого значення.

Точність вимірювання аналізується як швидкість поширення ультразвукової хвилі, а f є частотою дискретизації ультразвуковий датчик відстані.

     Коли частота дискретизації встановлена ​​на 10 кГц, роздільна здатність системи становить 0,017 м. Відповідно до загального методу оцінки точності, точність ультразвукової дальномірної системи може досягати ± 0,05 м. Якщо частоту дискретизації збільшити в десять разів, точність системи визначення дальності також збільшиться в десять разів. Однак на точність ультразвукової системи визначення дальності також впливають зміни швидкості звуку. Швидкість звуку в повітрі пов’язана з температурою, турбулентністю, вологістю та тиском, і зміна температури має найбільший вплив на швидкість звуку. Зміна температури на 10 °C викликає зміну швидкості звуку приблизно на 1,8%. Похибка вимірювання температури контролюється в межах ± 0,1%. Якщо ультразвуковий перетворювач має робочу відстань 40 м, похибка вимірювання повної шкали становить ±0,04 м, що має той самий порядок величини, що й похибка вимірювання, визначена роздільною здатністю ультразвуковий датчик дальності . Таким чином, неможливо підвищити точність вимірювання ультразвукової системи визначення дальності, просто збільшуючи частоту дискретизації системи та ігноруючи точність датчика температури.

Традиційний ультразвуковий метод визначення дальності має низький коефіцієнт підсилення обробки та може використовуватися лише для вимірювання сильних ехо-сигналів, які можна використовувати для виявлення слабких сигналів. Тому виявлення слабких сигналів має вирішуватися за допомогою теорій і методів інших дисциплін (таких як принципи зв’язку). який представляє основний принцип і функцію технології модуляції та демодуляції в системі зв’язку. Використовуючи еквівалентність між методом цифрової кореляції та узгодженим фільтром, застосування згортки (тобто метод виявлення відповідності) використовується для обчислення пікового часу функції крос-кореляції та формули корекції; з метою покращення швидкості алгоритму кореляції огинаючої виведено та реалізовано алгоритм швидкого визначення діапазону на основі методу двокрокової кореляції; представлено метод демодуляції квадратної огинаючої з ефектом синхронної демодуляції та алгоритм цифрової кореляції на основі псевдовипадкового коду. На основі цього пропонується застосування сигналу модуляції псевдовипадкового коду ASK для реалізації технології когерентної демодуляції PSK, яка може реалізувати складну ультразвукову технологію розширеного спектру за допомогою простого апаратного забезпечення, яке не тільки покращує здатність захисту від перешкод ультразвуковий далекомірний перетворювач . Вартість знижена. Нарешті, коротко проаналізовано вплив температури навколишнього середовища та частоти дискретизації на точність ультразвукової локації та її контрзаходи.