超声波测距方法、装置、系统及计算机可读存储介质

技术领域

本申请涉及超声波探测技术领域，具体而言，本申请涉及一种超声波测距方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

在不同的均匀介质中，声波的传输速率是确定的，根据这一原理，人们想到采用声波进行距离的测量工作。由于超声波具有较集中的声能，能量消耗缓慢，因而是用于测距的典型声波。

目前市面上的超声波测距设备，多是基于超声波单次发波和单一数值的回波阈值作为距离判断标准。单次发波原理较为简单，在超声波发波探头发出一串超声波后，同时开始计时，回波采集装置收集到回波，对回波进行分析处理，回波强度高于确定回波阈值的位置即为物体位置。根据确定的两个采集点时间间隔和声波速度的关系，能够算出物体位置与超声波测距设备之间的距离。

上述的方法存在两种问题，其一，单位能量和距离的关系是成反比的，单一数值的回波阈值判断，会造成近距离物体探测的灵敏度和探测角度都特别大，而远距离物体的探测灵敏度和探测角度都很低很小；其二，探测距离采用单次发波，会导致近距测量时回波能量满溢形成测量盲区，而远端测量能量不足而无法测量到，从而使产品探测存在近距离死区。

发明内容

本申请为解决上述现有方式中的至少一个缺点，提出一种超声波测距方法、装置、电子设备及存储介质。

第一个方面，本申请提供了一种超声波测距方法，包括下列步骤：

获取第一发波参数并发射第一超声波；

采集与所述第一超声波对应的第一回波信息；

根据所述第一回波信息和第一预设回波阈值曲线信息，确定第一位置点评估信息；

根据所述第一位置点评估信息，确定是否获取第二发波参数并发射第二超声波。

在第一个方面的某些实现方式中，所述第一回波信息包括第一时间信息和第一回波强度信息；所述确定第一位置点评估信息的步骤，包括：

根据所述第一回波强度信息与所述第一预设回波阈值曲线信息，判断到存在若干个波强度大于所述第一预设回波阈值对应的位置点；

根据时间顺序，获取第一个位置点对应的第一时间信息；

根据所述第一时间信息，确定第一位置点评估信息包括的第一位置点距离信息。

结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，所述确定第一位置点评估信息的步骤，包括：

根据所述第一回波强度信息与所述第一预设回波阈值曲线信息，未判断到一个波强度大于所述第一预设回波阈值对应的位置点；

将判断结果作为第一位置点评估信息；

所述根据所述第一位置点评估信息，确定是否获取第二发波参数并发射第二超声波的步骤，包括：

根据所述第一位置点评估信息，获取第二发波参数并发射第二超声波，确定第二位置点评估信息。

结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，所述确定第二位置点评估信息的步骤，包括：

采集与所述第二回波信息对应的第二回波信息；

根据所述第一回波信息、第二回波信息和第二预设回波阈值曲线信息，确定所述第二位置点评估信息。

结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，所述采集与所述第一超声波对应的第一回波信息的步骤，包括：

将所述第一回波信息进行中值滤波处理，获取到处理后的所述第一回波信息。

结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，所述第一发波参数和所述第二发波参数均包括发波时长、发波幅度、检测回波范围；所述第一发波参数中的发波时长小于所述第二发波参数中的发波时长，所述第一发波参数中的发波幅度为所述第二发波参数中的发波幅度的一半，所述第一发波参数中的检测回波范围小于所述第二发波参数中的检测回波范围。

第二个方面，本申请提供了一种超声波测量装置，包括：

第一获取模块，用于获取第一发波参数并发射第一超声波；

第一采集模块，用于采集与所述第一超声波对应的第一回波信息；

第一判断模块，用于根据所述第一回波信息和第一预设回波阈值曲线信息，确定第一位置点评估信息；

第二获取模块，用于根据所述第一位置点评估信息，确定是否获取第二发波参数并发射第二超声波。

第三个方面，本申请提供了一种超声波测距系统，包括：超声波能量参数设置模块、回波阈值设置模块、回波采集处理模块、发波管理模块和控制器；

所述控制器分别与所述超声波能量参数设置模块、回波阈值设置模块、回波采集处理模块和所述发波管理模块通信连接；

所述超声波能量参数设置模块用于设置第一发波参数，所述发波管理模块用于发射第一超声波；

所述回波采集处理模块用于采集与所述第一超声波对应的第一回波信息；

根据所述发波管理模块发射的所述第一回波信息和所述回波阈值设置模块确定的第一预设回波阈值曲线信息，确定第一位置点评估信息；

所述控制器用于根据所述第一位置点评估信息，确定所述超声波能量参数设置模块是否设置第二发波参数并通过所述发波管理模块发射第二超声波。

在第三个方面的某些实现方式中，所述回波采集处理模块包括滤波单元，所述滤波单元用于将所述第一回波信息进行中值滤波处理，获取到处理后的所述第一回波信息。

第四个方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，实现如本申请第一个方面提供的超声波测距方法。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果是：

本申请提供的超声波测距方法通过将第一次发波后得到的回波信息与预设回波阈值曲线对比，根据对比结果，决定是否进行二次发波，当需要进行二次发波，相应获取到第二次发波对应的回波信息，根据原先的第一次发波得到的回波信息，以及第二次发波对应的回波信息，以及预设回波阈值曲线，能够更准确获得具有更远距离的目标位置数据，减少并消除回波探测的近距离死区，同时不会削弱中远距离探测回波的强度，确保近程和中远程探测灵敏度和强度的统一。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例提供的一种超声波测距方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的确定第一位置点评估信息的方法流程示意图；

图3为本申请实施例提供的确定第二位置点评估信息的方法流程示意图；

图4为本申请实施例提供的一种超声波测距装置的结构框架示意图；

图5为本申请实施例提供的一种超声波测距系统的结构框架示意图；

图6为本申请一实例中的超声波测距过程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本申请第一个方面的实施例提供了一种超声波测距方法，如图1所示，包括下列步骤：

S100：获取第一发波参数并发射第一超声波。

S200：采集与第一超声波对应的第一回波信息。

S300：根据第一回波信息和第一预设回波阈值曲线信息，确定第一位置点评估信息。

S400：根据第一位置点评估信息，确定是否获取第二发波参数并发射第二超声波。

系统根据预先预测的对象，首先设定或者获取第一发波参数，并根据第一发波参数，率先发出超声波，对外探测。于此同时，开启回波采集定时器，计量超声波发出时刻，待收到回波信息，再计量收到时刻，得出第一超声波的运行时间。

第一预设回波阈值曲线信息对应的数据是超声波测距系统所能够清晰准确检测到的近距离范围的超声波曲线数据，该第一预设回波阈值曲线信息能够根据实际情况具体确定，为相关领域技术人员所知，不做赘述。

将第一回波信息处理为曲线，与第一预设回波阈值曲线信息对照，看是否能够找到若干个高于第一预设回波阈值曲线的位置点，如果存在这样的位置点，则按照时间先后，找出第一个高于第一预设回波阈值曲线的位置点，根据该点对应的时间，将该点位置换算成距离，即为探测到的对象的距离，此时该对象的距离处于超声波测距系统的近程范围内。

在存在前述的高于第一预设回波阈值曲线的位置点时，可以不进行后续的发波操作，因为所检测的对象已经能够探测到，并且计算出超声波测距系统与该对象的间距。而在未发现有前述的高于第一预设回波阈值曲线的位置点时，也即根据第一位置点评估信息的具体内容决定进行第二发波，并进行后续操作。

本申请提供的超声波测距方法通过将第一次发波后得到的回波信息与预设回波阈值曲线对比，根据对比结果，决定是否进行二次发波，当需要进行二次发波，相应获取到第二次发波对应的回波信息，根据原先的第一次发波得到的回波信息，以及第二次发波对应的回波信息，以及预设回波阈值曲线，能够更准确获得具有更远距离的目标位置数据，减少并消除回波探测的近距离死区，同时不会削弱中远距离探测回波的强度，确保近程和中远程探测灵敏度和强度的统一。

可行的，在前述实施例的某些具体实施方式中，第一回波信息包括第一时间信息和第一回波强度信息；确定第一位置点评估信息的步骤，如图2所示，包括：

S210：根据第一回波强度信息与第一预设回波阈值曲线信息，判断到存在若干个波强度大于第一预设回波阈值对应的位置点。

S220：根据时间顺序，获取第一个位置点对应的第一时间信息。

S230：根据第一时间信息，确定第一位置点评估信息包括的第一位置点距离信息。

通过找寻到的第一个波强度大于第一预设波阈值的位置点，根据对应的第一超声波的传播时间，以及声波在介质中的传播速率，即可获知在超声波探测范围内具备某一对象，并且该对象间隔第一超声波发出位置处的距离大小。

可行的，在前述实施例的另一些具体实施方式中，确定第一位置点评估信息的步骤，包括：

根据第一回波强度信息与第一预设回波阈值曲线信息，未判断到一个波强度大于第一预设回波阈值对应的位置点。将判断结果作为第一位置点评估信息。根据第一位置点评估信息，确定是否获取第二发波参数并发射第二超声波的步骤，包括：根据第一位置点评估信息，获取第二发波参数并发射第二超声波，确定第二位置点评估信息。

上述实施方式表明，在根据第一超声波未获取到某一对象的位置，则说明超声波测距系统的近程范围内并不存在特定对象。此时即使未获取到某一对象的位置，也能够形成第一位置点评估信息，也即，未判断到一个波强度大于第一预设回波阈值对应的位置点这一事实本身，即是一个判断结果。据此判断结果，系统决定发出第二超声波，根据第二超声波获取到区别于第一位置点评估信息的第二位置点评估信息。

具体地，在上述实施方式的某些实现方式中，确定第二位置点评估信息的步骤，如图3所示，包括：

S410：采集与第二回波信息对应的第二回波信息。

S420：根据第一回波信息、第二回波信息和第二预设回波阈值曲线信息，确定第二位置点评估信息。

在超声波测距系统的中远程距离范围内，也存在一个预设回波阈值曲线，即第二预设回波阈值曲线，并且该第二预设回波阈值曲线也能够根据测量实践不断调整。在第二位置点评估信息的确定过程中也应用到第一回波信息，能够根据第一回波信息对第二回波信息进行校正，减少并消除中远程距离探测过程中的近距离死区，同时还能够保证中远程距离探测回波的强度。

可行的，在第一个方面实施例的某些实施方式中，采集与第一超声波对应的第一回波信息的步骤，还包括：将第一回波信息进行中值滤波处理，获取到处理后的第一回波信息。经过中值滤波处理，滤除直流分量等数据，降低处理复杂度，提高回波信息的处理精确度。

可行的，在第一个方面实施例的某些实施方式中，第一发波参数和第二发波参数均包括发波时长、发波幅度、检测回波范围；第一发波参数中的发波时长小于第二发波参数中的发波时长，第一发波参数中的发波幅度为第二发波参数中的发波幅度的一半，第一发波参数中的检测回波范围小于第二发波参数中的检测回波范围。第二次发波采用全幅发波，第一次发波采用半幅发波，第一发波的发波时长短于第二发波的发波时长，能够使得整个测量过程节能高效，同时一旦具有中远程距离上的对象，也能够准确获取其位置信息。

第二个方面，本申请提供了一种超声波测量装置10，如图4所示，包括第一获取模块11、第一采集模块12、第一判断模块13和第二获取模块14。

第一获取模块11用于获取第一发波参数并发射第一超声波。第一采集模块12用于采集与第一超声波对应的第一回波信息。第一判断模块13用于根据第一回波信息和第一预设回波阈值曲线信息，确定第一位置点评估信息。第二获取模块14用于根据第一位置点评估信息，确定是否获取第二发波参数并发射第二超声波。实际上，第二获取模块14当中包括采集单元和判断单元。

本申请提供的超声波测量装置10能够实现前述的超声波测距方法，通过将第一次发波后得到的回波信息与预设回波阈值曲线对比，根据对比结果，决定是否进行二次发波，当需要进行二次发波，相应获取到第二次发波对应的回波信息，根据原先的第一次发波得到的回波信息，以及第二次发波对应的回波信息，以及预设回波阈值曲线，能够更准确获得具有更远距离的目标位置数据，减少并消除回波探测的近距离死区，同时不会削弱中远距离探测回波的强度，确保近程和中远程探测灵敏度和强度的统一。

本申请第三个方面提供了一种超声波测距系统，如图5所示，包括：超声波能量参数设置模块、回波阈值设置模块、回波采集处理模块、发波管理模块和控制器；

控制器分别与超声波能量参数设置模块、回波阈值设置模块、回波采集处理模块和发波管理模块通信连接；

超声波能量参数设置模块用于设置第一发波参数，发波管理模块用于发射第一超声波；

回波采集处理模块用于采集与第一超声波对应的第一回波信息；

根据发波管理模块发射的第一回波信息和回波阈值设置模块确定的第一预设回波阈值曲线信息，确定第一位置点评估信息；

控制器用于根据第一位置点评估信息，确定超声波能量参数设置模块是否设置第二发波参数并通过发波管理模块发射第二超声波。

其中，控制器也是处理器，处理器应用于本申请实施例中，用于控制超声波测量系统中其他元器件实现超声波测量方法。此外，超声波测距系统还包括总线和存储器。

处理器可以是CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，通用处理器，DSP(Digital Signal Processor，数据信号处理器)，ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit，专用集成电路)，FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器2001也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等。

总线可包括一通路，在上述组件之间传送信息。总线可以是PCI(PeripheralComponent Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(Extended Industry StandardArchitecture，扩展工业标准结构)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图5中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

存储器可以是ROM(Read-Only Memory，只读存储器)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，RAM(random access memory，随机存取存储器)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是EEPROM(Electrically ErasableProgrammable Read Only Memory，电可擦可编程只读存储器)、CD-ROM(Compact DiscRead-Only Memory，只读光盘)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。

本申请的超声波测距系统所使用的方法为本申请第一个方面提供的超声波测距方法，详细内容，以及方法的详细应用步骤参见前文内容，不做更多赘述。

为更容易理解本申请的应用方法，如图6所示，描述本申请中一种可能的运行过程：

a).开机初始化时的处理流程

根据程序设置好的超声波回波关键点阈值数据，拟合出回波阈值曲线，包括第一预设回波阈值曲线和第二预设回波阈值曲线。

b).超声波探测处理流程

智能发波管理模块设置好第一次近程超声波触发参数(发波时间短，发波幅度半幅，检测回波范围为进程)。超声波根据设定触发参数发波，同时开启回波采集定时器；采集定时器定时触发采集回波强度数据，做成回波强度与时间的关系数据；经过中值滤波，滤除直流分量等数据。与第一预设回波阈值曲线作比较，找出第一个高于回波阈值曲线的位置点。如果存在该位置点，将该点位置换算成与超声波发波模块的距离，即为探测到的物体的距离；否则修改超声波中远程发波参数(发波时间长，发波幅度全幅，检测回波范围为中远程)，即获取到第二发波参数，准备二次发波，发射第二超声波。

如果采集二次发波也不存在该位置点，则超声波在探测范围内未探测到物体。

本申请提供的超声波测量系统能够实现前述的超声波测距方法，通过将第一次发波后得到的回波信息与预设回波阈值曲线对比，根据对比结果，决定是否进行二次发波，当需要进行二次发波，相应获取到第二次发波对应的回波信息，根据原先的第一次发波得到的回波信息，以及第二次发波对应的回波信息，以及预设回波阈值曲线，能够更准确获得具有更远距离的目标位置数据，减少并消除回波探测的近距离死区，同时不会削弱中远距离探测回波的强度，确保近程和中远程探测灵敏度和强度的统一。

可行的，在第三个方面实施例的某些实现方式中，回波采集处理模块包括滤波单元，滤波单元用于将第一回波信息进行中值滤波处理，获取到处理后的第一回波信息。

基于同一的发明构思，本申请第四个方面的实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储计算机指令，当计算机指令在计算机上运行时，实现如本申请第一个方面提供的超声波测距方法。

本技术领域技术人员可以理解，本申请实施例提供的电子设备可以为所需的目的而专门设计和制造，或者也可以包括通用计算机中的已知设备。这些设备具有存储在其内的计算机程序，这些计算机程序选择性地激活或重构。这样的计算机程序可以被存储在设备(例如，计算机)可读介质中或者存储在适于存储电子指令并分别耦联到总线的任何类型的介质中。

本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质适用于上述任一超声波测距方法的各种可选实施方式。在此不再赘述。

本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。