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一种大角度范围的高精度超声波测距处理方法
  • ISSN号:0438-0479
  • 期刊名称:《厦门大学学报:自然科学版》
  • 时间:0
  • 分类:TP274.53[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]厦门大学水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室,福建厦门361005
  • 相关基金:国家自然科学基金(D0602-40476018),厦门大学科技创新基金(0050-H70013)资助
中文摘要:

针对移动机器人超声定位中超声收发传感器角度偏向造成的测距精度下降,本文提出了一种基于归一化波形参数特征修正的超声测距系统.传统的增益控制、可变阈值等抗起伏措施对抑制传播过程中的幅度起伏造成的测距误差效果较好,但如果传感器角度偏向使波形发生畸变,此类方法仍将造成较大误差.本文通过对传感器角度偏向造成接收信号波形畸变及测距精度下降的理论分析及实验研究,建立了超声接收信号归一化波形特征脉宽与前沿变化的关系,设计了基于单片机实现误差校正的大偏向角高精度超声波测距系统.测距实验结果表明本系统显著减小了传感器角度偏向引起的测距误差,在不同的距离上使测距精度平均提高了1.6%,同时具有成本低、使用简单、方便的特点.

英文摘要:

To tackle the precision degradation caused by misalignment of transducer pairs in mobile robot localization,an adjustment strategy based on normalized waveform parameter is proposed to derive a high precision method for wide-field ultrasonic ranging. Presently most investigation on high precision ultrasonic ranging focused on the amplitude fluctuation induced by random air medium. Nonetheless,previous research indicated that the impact of transducer misalignment on reception signal waveform can be modeled as a low-pass filter, which will cause waveform distortion of reception signal. Thus the performance of traditional approaches to improve the ultrasonic ranging precision such as automatic gain control (AGC) or variable threshold will be seriously affected under misalignment of transducer pairs. In this paper,with theoretical analysis and experimental research on the impacts of transducer misalignment, the relationship between the rising edge and characteristic width of normalized waveform is investigated, which is used to develop an adjustment approach and design a SCM (Single Chip Microcomputer) based high precision wide-field ultrasonic ranging system. The experimental results show this system greatly improves the ranging precision under transducer misalignment, validating the effectiveness and convenience of the proposed scheme. Compared with traditional AGC type method ,it improves the ranging precision by about 1.6%.

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期刊信息
  • 《厦门大学学报:自然科学版》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中华人民共和国教育部
  • 主办单位:厦门大学
  • 主编:谢素原
  • 地址:厦门市思明南路422号厦门大学嘉庚三 817-819室
  • 邮编:361005
  • 邮箱:jxmu@xmu.edu.cn
  • 电话:0592-2180367 2187731
  • 国际标准刊号:ISSN:0438-0479
  • 国内统一刊号:ISSN:35-1070/N
  • 邮发代号:34-8
  • 获奖情况:
  • 多次被评为全国、华东地区、福建省的优秀科技期刊,2001年入选国家新闻出版总署评定的"中国期刊方阵",2003年获国家新闻出版总署颁发的"第二届国家科技...,2006年获国家教育部科技司颁发的"首届中国高校精...
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,美国剑桥科学文摘,美国生物科学数据库,英国科学文摘数据库,英国动物学记录,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:16575