[發明專利]基于多頻可聞聲波幅度求和的測距方法

有效

• 申請號: 201610027269.8
• 申請日: 2016-01-15
• 公開（公告）號: CN105510904B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 盧小峰;王建林;張海林;張子博;楊二周;邊海賓;李凱
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S11/14
• 分類號: G01S11/14
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心61205
• 代理人: 王品華,朱紅星

1.基于多頻可聞聲波幅度求和的測距方法，其特征在于：包括兩個階段：

1)聲波信道建模階段：

1a)將可聞聲波發生器放置在某一固定的位置，并打開聲波發生器的開關，使其發出有m個頻率成分疊加的可聞聲波，其中各個頻率成分表示為f₁,f₂,...,f_i,...,f_m，f_i為第i個頻率成分，i為1到m之間的正整數；

1b)選取距聲波發生器的n個不同距離d₁,d₂,...,d_j,...,d_n，j為1到n之間的正整數；求出第j個距離d_j處接收到的多頻幅度和的平均值：

1b1)用聲波采集設備在距聲波發生器d_j處對聲波信號進行采樣，采樣L次，每次采樣點數為N，采樣率為F_s；

1b2)對每次采樣得到的數據做N點快速傅里葉變換FFT，計算各個頻率成分的幅度a₁,a₂,...,a_i,...,a_m，求各個頻率成分的幅度之和：其中a_i為第i個頻率f_i對應的幅度；

1b3)對L次采樣得到的L個幅度之和做平均，得到聲波采集設備在距聲波發生器d_j處時的幅度和的平均值A_j；

1c)重復步驟1b1)到1b3)，獲得聲波采集設備在距聲波發生器所有不同距離d₁,d₂,...,d_j,...,d_n處的幅度和的平均值A₁,A₂,...,A_j,...,A_n，其中j為1到n之間的正整數；

1d)以聲波采集設備距聲波發生器的距離d₁,d₂,...,d_j,...,d_n作為自變量，幅度和的平均值A₁,A₂,...,A_j,...,A_n作為因變量，利用matlab曲線擬合工具箱得到自變量和因變量的擬合關系式，即聲波信道模型：

A＝p·d_j^q+b

其中A為擬合關系式中的因變量，代表接收信號不同頻率的幅度和，d_j為擬合關系式中的自變量，代表聲波采集設備距聲波發生器的距離，p為擬合得到的系數，q為擬合得到的聲波衰減指數，b為擬合得到的偏移量；

2)測距階段：

2a)聲波采集設備以采樣率F_s'采集M次接收聲波數據，每次采樣點數為N；

2b)對第k次采集的數據做N點FFT變換，k為1到M之間的正整數，計算各個頻率成分f₁,f₂,...,f_i,...,f_m所對應的幅度的和a'；

2c)由步驟1d)得到的擬合曲線計算出可聞聲波發生器和采集設備之間的距離，即測距值：

2d)重復步驟2c)，獲得所有M次采集得到的測距值d₁',d'₂,...,d'_k,...,d'_M；

2e)去掉異常測距值：

2e1)求出M個測距值的均值其中d'_k為第k個測距值；

2e2)計算每個測距值與均值之差的絕對值，最大絕對值對應的測距值為異常測距值，將這個異常測距值從這M個測距值中去除；

2f)對剩下的測距值取平均得到最終測距結果d'。

2.根據權利要求1所述的基于多頻可聞聲波幅度求和的測距方法，其特征在于，步驟1a)中的可聞聲波發生器，是指能產生多個頻率疊加的聲波的設備，包括手機和電腦。

3.根據權利要求1所述的基于多頻可聞聲波幅度求和的測距方法，其特征在于，步驟1a)中的可聞聲波的頻率在20Hz至20000Hz之間。

4.根據權利要求1所述的基于多頻可聞聲波幅度求和的測距方法，其特征在于，步驟1b1)中的聲波采集設備，是指具有音頻信號數字化能力的設備，包括手機和電腦。