[發明專利]用于消除機器人超聲測距系統串擾的超聲激勵方法

無效

• 申請號: 200810052554.0
• 申請日: 2008-03-28
• 公開（公告）號: CN101271154A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 孟慶浩;蘭少瑩;姚振靜
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01S7/52
• 分類號: G01S7/52;G01S7/537;G01S15/10;G01S15/08;G06N3/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 江鎮華

1.一種用于消除機器人超聲測距系統串擾的超聲激勵方法，其特征在于，包括采用偽隨機脈沖位置調制方式為每路超聲換能器構造唯一的發射序列，使用遺傳算法優化偽隨機脈沖位置調制序列中相鄰脈沖之間的時間間隔，使每路超聲換能器發射序列持續時間在1.5～2ms。

2.根據權利要求1所述的用于消除機器人超聲測距系統串擾的超聲激勵方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)產生一串占空比50％、頻率為超聲換能器中心頻率的脈沖信號X；

(2)根據線性同余法，產生K組不同的偽隨機數列Ψ_j，每組偽隨機數列Ψ_j含n個偽隨機數：ξ₁，ξ₂，……ξ_n；

(3)根據偽隨機脈沖位置調制公式，在設定范圍內隨機產生脈沖間隔的上限和下限，用K組偽隨機數列分別調制脈沖信號X中的脈沖位置，得到K組偽隨機脈沖位置調制序列；

(4)限定每組偽隨機脈沖位置調制序列的長度，根據優化指標，采用遺傳算法優化K組偽隨機脈沖位置調制序列脈沖間隔的上限和下限，得到K組最優的偽隨機脈沖位置調制序列；

(5)將K組最優的偽隨機脈沖位置調制序列作為發射序列分別激勵K組超聲換能器。

3.根據權利要求2所述的用于消除機器人超聲測距系統串擾的超聲激勵方法，其特征在于，第(2)步所述的n個偽隨機數取值范圍是[0，1]。

4.根據權利要求2所述的用于消除機器人超聲測距系統串擾的超聲激勵方法，其特征在于，第(3)步所述的偽隨機脈沖位置調制公式是：t_i＝ζ_i(T_u-T_l)+T_l，i＝1，2，..N

其中，t_i(i＝1，2，...，N)為相鄰脈沖之間的時間間隔，T_l、T_u是兩個脈沖之間的時間間隔取值的下限和上限，N為脈沖個數。

5.根據權利要求4所述的用于消除機器人超聲測距系統串擾的超聲激勵方法，其特征在于，所述的偽隨機脈沖位置調制公式中，脈沖個數N的具體取值是根據發射脈沖序列的持續時間而定。

6.根據權利要求2所述的用于消除機器人超聲測距系統串擾的超聲激勵方法，其特征在于，第(4)步所述的優化指標是：ObjV＝max[R_as-max，R_c-max]＝min

其中：R_as-max為所有回波序列自相關函數的最大旁瓣值；R_c-max是所有回波序列互相關函數的最大峰值。

7.根據權利要求2所述的用于消除機器人超聲測距系統串擾的超聲激勵方法，其特征在于，第(4)步所述的遺傳優化算法包括有如下步驟：

(a)隨機產生P組脈沖間隔的上限和下限作為個體，每個個體由Q位格雷碼組成，產生初始種群：P*Q維的編碼矩陣；

(b)進化代數m＝0，最大進化代數為M；

(c)判斷m是否小于M？是，則進入下一步，否則結束；

(d)使m＝m+1；

(e)根據偽隨機脈沖位置調制公式：t_i＝ζ_i(T_u-T_l)+T_l，i＝1，2，...N，用P組個體調制偽隨機脈沖位置調制序列的脈沖間隔，每個個體對應K組偽隨機脈沖位置調制序列，將所述優化指標中的ObjV作為每個個體適應度函數；

(f)計算P個個體的適應度；

(g)對現有種群進行選擇、重組，變異產生新種群；

(h)判斷所產生的新種群是否為最優種群？是，則結束，否則返回第(c)步繼續進行。

8.根據權利要求7所述的用于消除機器人超聲測距系統串擾的超聲激勵方法，其特征在于，第(g)步所述的對現有種群進行選擇、重組，變異產生新種群，是由如下過程實現：

(g1)根據種群中個體的適應度值使用隨機遍歷抽樣選擇個體；

(g2)參數選取單點交叉法對個體進行重組；

(g3)取當前種群的表示，用特定概率對每個元素進行變異。