您好，欢迎来到捷配电子市场网
您现在的位置： &
型号/规格：传感器品牌/商标：HONEYWELL（霍尼韦尔）
3000多家会员为您找货报价，SO EASY！
类型：生产企业
联系人：销售部
地址：广东深圳深圳龙岗区兴科高新基地908
(100)N (19)N (21)N (5)N (55)
& 超声波测距模块　
超声传感器
超声波测距系统的电路设计
40RS防水型超声波传感器
机器人超声测距数据的采集与处理
超声波测距电路板CJ-1B& 接口
超声波汽车测距告警装置
CJ-1超声波传感器测距电路板& 0.24--5M
超声波发射/接收电路&综述
超声波物体位移探测器
51设计原理及其简单应用
LED数显超声波测距控制器& 0.24---10M
超声波液位/物位传感器
CJ-2超声波测距板(可提供散件)
超声波测距
CJ-3超声波测距板 （可提供散件） 0.27--5米
基于超声波测距的调试
超声波距离传感器& 新
超声波驱鼠器传感器
超声波传感器测距模块&&
SS-311RT超声波感应模块
主要技术参数：
1使用工作电压：DC 6-12V
2静态电流：小于2mA
3电平输出：高5V 低0V
感应角度：小于15度
6感应距离：2毫米-8米
SS-311RT超声波感应模块详细资料
S-311超声波感应模块
主要技术参数：
1使用工作电压：DC 6-12V
2静态电流：小于2mA
3电平输出：高5V 低0V
感应角度：小于15度
6感应距离：2毫米-1米
SS-311超声波感应模块 详细资料
S8070 超声波位移模块
S8070 超声波位移模块
测试标准距离为5米
电压：9VDC
尺寸：77*41
名称： 超声波测距模块（串口型）
&型号： SSD-ME007-TA
SSD-ME007TX超声波测距模块可提供2cm--3.5m的非接触式距离感测功能，图1为SSD-ME007TX外观，包括超声波发射器、接收器与控制电路。其基本工作原理为此超声波测距模块连接电源后，模块本身每50ms进行一次测距，完成测距后，以串口的形式输出距离值。
名称： 超声波显示模块
型号： SSD-ME008
SSD-ME008超声波显示模块采用STC的单片机控制，带有一个外接串口下载端，两个量输出端，三个按键选择，两路IO口扩展，还特留有的连接端。
名称： 超声波测距模块（普通型）
型号： SSD-ME007
SSD-ME007超声波测距模块可提供3cm--3.5m的非接触式距离感测功能，图1为SSD-ME007外观，包括超声波发射器、接收器与控制电路。其基本工作原理为给予此超声波测距模块一触发信号后发射超声波，当超声波投射到物体而反射回来时，模块输出一回响信号，以触发信号和回响信号间的时间差，来判定物体的距离。 详细说明： 电气参数：
SSD-ME007超声波模块
输入触发信号
10uS的TTL脉冲
输出回响信号
输出TTL电平信号，与射程成比例
45*20*15mm
超声波模块（串口输出方式）
&产品名称：串口超声波模块SSD-ME007TX&&&&& SSD-ME007TX超声波测距模块可提供2cm--3.5m的非接触式距离感测功能，包括超声波发射器、接收器与控制电路。其基本工作原理为此超声波测距模块连接电源后，模块本身每50ms进行一次测距，完成测距后，以串口的形式输出距离值。电气参数：
&工作电压： DC 5V
&工作电流：15mA
&工作频率：40KHz
&测距范围：2cm - 3.5m
&分辨率：1mm
&测量角度：15度
&串口波特率：9600
&响应周期：50ms
&规格尺寸：45*20*15mm
输出格式说明：模块每次输出一帧，含4个8位数据，帧格式为：0XFF+H_DATA+L_DATA+SUM
& 1、 0XFF：& 为一帧开始数据，用于判断。
& 2.& H_DATA：距离数据的高8位。
& 3.& L_DATA：距离数据的低8位。
& 4.& SUM:&&& 数据和，用于效验。其0XFF+H_DATA+L_DATA=SUM（仅低8位）
&注：H_DATA与L_DATA合成16位数据，即以毫米为单位的距离值。
超声波模块（PWM脉冲方式输出）
一、产品简介&
&SSD-ME007超声波测距模块可提供3cm--5m的非接触式距离感测功能。其基本工作原理为给予此超声波测距模块一触发信号后发射超声波，当超声波投射到物体而反射回来时，模块输出一回响信号，以触发信号和回响信号间的时间差，来判定物体的距离
二、电气参数&
电气参数&SSD-ME007超声波模块
工作电压&DC 5V
工作电流&10mA
工作频率&40Hz
最远射程&5m
最近射程&2cm
输入触发信号&10uS的TTL脉冲
输出回响信号&输出TTL电平信号，与射程成比例
规格尺寸&43*20*15mm
三、模块使用方法：
使用本模块，占用单片机的两个IO口，一个IO口做为触发端。一个IO口做为回波PWM信号捕捉引脚。写程序时，先在TRIG引脚端为一个大约10US的高电平触发模块，同时模块内部将发出8个40kHz周期电平并检测回波。并在内部程序处理变换成一个PWM的信号从Echo引脚输出，一旦检测到有回波信号则输出回响信号,供我们方便使用。我们使用时，只需读出PWM信号高电平的时间（T）。回响信号是一个脉冲的宽度成正比的距离对象。可通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。公式: uS/58=厘米或者uS/148=英寸。 也可以通过声波在空气中传播公式L＝340T/2。就可以求出L（测量的距离）。如果没有检测到回响信号，模块回响信号脚将输出约140uS的电平，以防止发射信号对回响信号的影响.
一体化超声波模块SSD-ME007Y
&产品名称：超声波模块SSD-ME007A1
一体化超声波模块SSD-ME007Y-C &&&&&& SSD-ME007A1超声波模块可提供20cm-3.5m的非接触式距离测量功能，在感应范围内感应到物体则输出对应的高电平脉宽信号。图为SSD-ME007A1外观。&电气参数：
&&& 工作电压：&&&& DC 5V
&&& 工作电流：&&&& 20mA
&&& 工作频率：&&&& 40KHz
&&& 最远射程：&&&& 3.5m
&&& 最近射程：&&&& 20cm
&&& 输出信号高电平： 5V
&&& 分辨率 ：&&&&& 约1cm
&&& 模块尺寸：&&&& 34mm*43mm
超声波模块显示板
超声波显示板
功能特点：&& SSD-ME008超声波显示模块是配套使用超声波测距模块SSD-ME007而设计的。采用STC的单片机控制，带有一个外接串口下载端，两个开关量输出端，三个按键选择，两路IO口扩展，带温度补偿功能。客户可根据自己所需要的功能来重新编写程序。本模块方便，灵活，实用。
电气参数：
工作电压:DC 6―12V
工作电流 :45mA
规格尺寸:45 mm*44mm*12mm
测试范围:0-400cm&&
测试物体:以6cm左右大小的平面物体为标准为测试。
最大测量距离:500cm
开关量输出：本模块的开关量输出可由用户自行定义，具体方法如下：
&1.长按S1键3秒钟左右，显示出现LLL。
&2.在按下S1键，显示出现一个数(比如001)，为最小测量极限值，当测量的距离小于这个值的时候，OUT2会输出一个高电平，大概在4.5V左右。这个最小测量极限值可让用户通过按S2增加，S3减小来&&&& 改变。
&3.当设定好最小测量值时，再按一下S1键，显示出现HHH,为最大测量极限值的设定，在按下S1键，显示为数据(比如200)，为最大测量极限值。当测量的距离大于这个值的时候，OUT1会输出一个高电&&&& 平，大概在4,5V左右。这个最大测量极限值可让用户通过按S2增加，S3减小来改变。
当设定好最大测量值后，在按下S1键，就保存了你设定的值，具有掉电存储功能（它掉电后哪个值还是不变的）
类型：生产企业
联系人：销售部
地址：广东深圳深圳龙岗区兴科高新基地908
你可能感兴趣的产品
提示：您在捷配电子市场网上采购商品属于商业贸易行为。以上所展示的信息由卖家自行提供，内容的真实性、准确性和合法性由发布卖家负责，请意识到互联网交易中的风险是客观存在的。请广大采购商认准带有捷配电子市场网认证的供应商进行采购！
电子元器件产品索引： &B&&&&F&&&&J&&&&N&&&&R&&&&V&&&&Z&&&&3&&&&7&&基于FPGA的超声波测距系统_孔明-海文库
全站搜索：
您现在的位置：&>&&>&信息与通信
基于FPGA的超声波测距系统_孔明
2013年第6期仪表技术与传感器InstrumentTechniqueandSensor2013No.6基于FPGA的超声波测距系统孔明，侯蕊，赵军（中国计量学院计量测试工程学院，浙江杭州310018）摘要：开发了一套基于FPGA的超声波测距系统，利用FPGA的工作特性，设计了流水线结构的互相关法测距模块，实现了超声波信号和传输时间的实时快速采集与处理。试验分析了不同测量距离和不同测量角度情况下的测距精度，并与普通峰值法测量结果对比，结果表明：随距离和角度的增大，测距误差增大，标准差增大；互相关法相比峰值法，检测精度更高，抗干扰能力更强。关键词：超声波测距；FPGA；流水线设计；峰值法；互相关法中图分类号：TP274文献标识码：A文章编号：（86－04UltrasonicRangingSystemBasedonFPGAKONGMing，HOURui，ZHAOJun（CollegeofMetrologicalTechnologyandEngineering，ChinaJiliangUniversity，Hangzhou310018，China）Abstract：ThispaperdesignedanultrasonicrangingsystembasedonFPGA．TakingadvantageoftherichresourcesofFPGA，itdesignedthecross-correlationrangingmodulewithpipelinestructure，andrealizedreal-timeacquisitionandprocessingofultra-sonicsignalandtransmissiontime．Toanalyzetheinfluencesofthedistanceandtherelativeanglebetweenthereceiverandthetransmitteronrangingaccuracyandcomparetwomethods’advantages，twogroupsofexperimentswereaccomplished．Theexperi-mentalresultsshowthatboththerangeerrorandstandarddeviationincreasealongwiththeincreaseofdistanceandrelativeangle；cross-correlationmethodhashigherprecisionandbetteranti-interferencecapabilitycomparedwithpeakmethod．Keywords：ultrasonicranging；FPGA；pipelinedesign；peakmethod；cross-correlationmethod1超声测距原理及渡越时间测量超声波测距原理为：当发射器发出超声波时开始计时，接收器接收到超声波时停止计时，若超声波传输的时间为t，则发射器与接收器之间的距离为L=ct式中c为波速。渡越时间的测量采用峰值法和互相关法。1．1峰值法测距算法分析峰值法测距的关键在于确定测量时间的起点和终点。FP-GA可以精确地控制激励脉冲的起点位置，由于回波信号的前沿信号微弱，不利于检测，故选择回波信号峰值（特征波）到达时间作为终止时间。在检测时起点为发射连续脉冲的最后一个脉冲的中点位置，终点是接收到的信号的峰值点。如图1所示
。设x（n）和y（n）分别是发射端和接收端的离散时间信号：x（n）=s（n）+u（n）y（n+k）=s（n+k）+u（n+k）式中：s（n）为超声波信号；u（n）为噪声信号；n为序列序号。［1］则x（n）和y（n）互相关表达式为：^y（n+k）x（n）］Rxy（k）=E［=E［s（n+k）s（n）+s（n+k）u（n）+s（n）u（n+k）+u（n）u（n+k）］设信号与噪声不相关，则有：1N－1^（k）=E［s（n）s（n+k））］=∑y（n+k）x（n）RxyNn=0^（k）为互相关函数。3……；Rxy^（k）取最大值时，发射时计数器开始计数，当R即得渡越xy时间t．2系统总体方案设计采用收发超声换能器分离的方式进行测距。测距系统主要由外围电路和FPGA模块以及PC机组成。测距系统整体设计图如图2所示。A/D转外围电路包括超声波发射电路，超声波接收电路，换电路以及温度补偿电路等，主要进行超声波波的发射、接收和采集。FPGA模块包括峰值法测距模块、互相关法测距模块、温度补偿模块和串口通讯模块。主要功能是进行硬件系统的控制、数据的采集、存储和处理。（2）（1）k=1，2，式中：N表示进行互相关的序列的长度；k为延时序号，图1峰值法计时时间起点与终点图1．2互相关法测距算法分析互相关法测渡越时间的原理为：收稿日期：收修改稿日期：第6期孔明等：基于FPGA的超声波测距系统
87图4图2测距系统整体设计图超声波接收电路［3］A/D芯片采用MAX118，采样频率为1MHz．它具有转换速度快、功耗低、精度高特点。采集时选择MODE1模式，FPGA33．1测距系统的硬件和软件设计硬件电路设计A/D转硬件电路包括超声波发射电路、超声波接收电路、换电路以及温度补偿电路。超声波传感器选用中心频率为69kHz的换能器。由FPGA分频产生69kHz的方波，经高频脉冲变压器变压后升压为200V左右的脉冲，激励换能器振动。超声波发射电路如图3所示
。根据时序图控制A/D．参考电平选用外部参考电平。为保证测距精度，设计了温度补偿电路。采用DS18B20温度传感器。测温范围是－55～+125℃，分辨率是±0．5℃．与FPGA连接时，只要DQ引脚连接到一条I/O线上，再加上拉电阻即可。测温模块采用单独供电模式。3．23．2．1FPGA模块设计峰值法测距模块设计FPGA通过比较每次A/D转换由峰值测距算法分析可知，将每次比较后的最大值以及对应的后的数字量以确定峰值点，时间进行缓存，在检测结束后即可得到峰值大小以及本次所测的渡越时间。图5是峰值法测距的FPGA顶层模块图。transmit模块用于发射5个69kHz的脉冲，用于激励超声波换能器振动。时钟图3超声波发射电路分频模块clock_devision为A/D采集模块data_aqusiation提供分频后的时钟，并且提供全局时钟。计时模块count_f在每次采集时将采集值与最大值缓存temp比较，若采集值大于temp，temp中则将temp赋值更新，并记录此时的时间。在15ms后，所存值即为峰值。num_maxp即为此次超声波所传输的时间。接收电路主要是对信号进行放大和滤波。接收机接收到的幅值在几mV左右，在此设计了两级无限增益多路反馈型带通滤波电路［2］，放大倍数为1000倍，带宽为11．8kHz，电路不稳定性高。超声波接收电路如图4所示
。存在正反馈，图5峰值测距FPGA顶层模块图3．2．2互相关法测距模块若小于或等于阈值电压则置为0。为验证处理后的互相关据，数据与直接互相关运算的差别，用MatLAB对3种方法进行了仿真。结果如图6所示。仿真数据来自于串口采集的数据。互相关的结果与所选过少会导致结果不精确，过多又会加大的样本数有直接关系，运算量，结合FPGA本身的配置，取样本长度为256个，仿真时总数据长度为4096个。若直接利用采集的模拟量进行互相关运算，会用到多位的乘法和加法，运算量较大，且因为超声波回波信号是在一定值附近上下变动的，这就会导致计算出来的峰值不明显，产生时首先将数据进行处理再进行互相关。间的误判。因此，对数据进行2种处理：一是将每次采集的数据减去阈值电压（2．7V）；二是设置同样的阈值，若大于阈值电压则为原数88InstrumentTechniqueandSensorJun.
2013图6（c）据后的相关法求得的渡越时间是相同的。因图6（b）、的峰值更易判别，第三种方法不涉及负数的运算，故在此采用第三种数据预方法互相关求渡越时间。互相关运算时，首先读出ROM中的标准数据到寄存器b，然后将预处理后的数据缓存在寄存器a中，按字节将a和b相256组数相加的结果即为此次互相关乘，再将相乘的结果相加，故采用移位相加的结果。乘法运算复杂且占用逻辑单元较多，方法代替乘法运算。A/D采样频率是1MHz，因此在1μs之内必须将2组256个8位数据进行互相关运算。若直接进行相乘相加运算需要耗费257个时钟即12．85μs，不能满足系统的要求。所以在自相加时采用流水线设计思想：先将相乘后的数据两两分组，相加，得到数据后再分组进行相加，依次类推，直到得到最终结果。图7是互相关测距模块的FPGA顶层模块图。包括标准互相关数据存储模块rom；为读rom时提供地址的地址发生器模块rom_address_control；A/D采集模块data_acqusiation；数据更新模块update_rega；互相关运算模块corr，以及计时模块count_r．44．1试验数据及误差分析不同距离测量结果及误差分析试验时在2．5m量程范围内，每隔400mm进行1次测量，每次测量10次。计算了测量距离与实际距离的绝对误差以及10组数据的标准差。表1是用互相关法和峰值法测得的数据和误差分析。分析数据表1可知：较峰值法，互相关法测距精度较高，在2．5m量程范围内误差不超过7mm；随测量距离的增大，峰值法和互相关法的误差依次增大，标准差也有随距离在互相增大而增大的趋势。互相关法在峰值附近有振荡特性，关函数峰值附近会有若干接近峰值的值存在，这是会导致传输时间的估计错误；峰值法由于峰值位置的提前和推后出现也会图63种方法互相关MATLAB仿真图导致测量误差。两种方法从标准差来看，互相关法的标准差较小，稳定也较好，可较好地抑制干扰
。3组数据均在3．045ms时得到最大互相关系由图6可知，0．。数，分别为0．975，因此用直接相关法和处理数图7互相关测距顶层模块图第6期孔明等：基于FPGA的超声波测距系统表1不同距离测距结果及误差分析互相关法绝对误差4．343．342．553．34．936．42峰值法绝对误差4．．．1617．99互相关法标准差1．461．672．072．242．382．52峰值法标准差1．722．282．852．944．474．87［4］89mm实际距离400400互相关法测距404．3．5．93406．42峰值法测距404．4．9．16417．994．2不同角度测量结果及误差分析为探究超声波发射机与接收机之间的相对角度对测距精由表2可知：随角度增大，超声波迅速衰减，互相关法和峰值法测距误差均增大；互相关法精度高于峰值法，标准差小稳定性较好；因角度的增大导致信号衰减，两种方法于峰值法，的标准差都随角度增大而增大。692mm、790mm时，分别在两者相距593mm、测量度的影响，了两者相对位置从0°～15°变化时的距离。测量结果及误差分析如表2所示。表2实际距离/mm角度/°0°5°10°15°0°5°10°15°0°5°10°15°峰值法测距/mm594．7．3．4．7.8．34804．23不同角度测量结果及误差分析互相关法测距/mm598．6．1．7．9．2．54818．98峰值法绝对误差/mm1．743．925．327．460．409．．875．899．．23互相关法绝对误差/mm6．626．668．．．．．5428．98峰值法标准差/mm1．571．451．671．601．101．991．551．260．981．011.002.00互相关法标准差/mm1．751．811．822．432．022．143．063．251．151．301．454．235936927955结束语基于FPGA的超声波测距系统以FPGA为核心处理器，通参考文献：［1］徐科军．信号分析与处理．北京：清华大学出版社，．［2］张国雄．测控电路．北京：机械工业出版社，－113．［3］王建，陈旭力，杨晓梅．8位8通道模数转换芯片MAX118及其应2001（5）：36－38．用．仪表技术与传感器，［4］FIORENZOF，MAISAND．UltrasoundTransducersforLarge－ScaleMetrology：APerformanceAnalysisforTheirUsebytheMScMS．IEEETransactionsOnInstrumentationandMeasurement，）：110－121．作者简介：孔明（1978－），副教授，博士，主要研究方向为嵌入式系统、光学测量、三维重建，计算机视觉等。E-mail：mkong@cjlu．edu．cn过硬件和软件的分析设计，实现了实时较高精度的测距要求。利用FPGA并行处理数据的优势，设计了峰值法和流水线结构的互相关法互测距模块。FPGA中的标准互相关数据可在不同的测量条件下进行配置，可扩展性强。对影响测距精度的因素设计了2组试验，分别是不同距离的测距试验和收发机不同角度的测距试验。经理论和试验验证：随距离和角度增大，测距误差增大；2种测距方法中，互相关法抗干扰能力强，稳定性相对较好，精度高。该测距系统可扩展为三维坐标测量系统，可将其用大尺寸物体诸如船体、机翼等的三维坐标测量上。（上接第85页）［2］常涛，于德敏，李亚，等．液化气灌装电子秤控制系统设计．自动化2005（6）：68－71．与仪表，［3］韩晓冬，王宜建，赵云伟．液化气自动灌装设备控制系统的研制．）：28－29．仪器仪表用户，［4］佟鸣宇，彭开香．基于ARM芯片的CAN总线接口设计与实现．计）：．算机工程与设计，［5］TI．CC2530Datasheet［EB/OL］．［］．http：//www．ti．com/lit/ds/symlink/cc2530．pdf．［6］SiliconLaboratories．C/2/3ISPFLASHDatasheet［EB/OL］．［］．http：//www．xhl．com．cn．［7］李乐，程刚．C在高精度数字称重模块中的应用．仪表技2009（3）：115－117．术与传感器，［8］徐守坤，储小妹，石林．基于ZigBee的气瓶无线收发管理系统研）：92－93．究．微计算机信息，［9］任哲．嵌入式实时操作系统uCOS－Ⅱ原理及应用．北京：北京航2009．空航天大学出版社，［10］聂振华，李广位，李映成．液化气灌装控制及通信系统研究．微计）：143－145．算机信息，作者简介：万军（1978－），讲师，硕士，主要研究领域为复杂系统建模与mail：qiaosan_78@163．com无线传感器网络。E-仿真、
上一篇： 下一篇：
All rights reserved Powered by
copyright &copyright 。文档资料库内容来自网络，如有侵犯请联系客服。超声波测距信号处理算法研究；吴赛燕，杨辉；(太原工业学院山西太原030008)；【摘要】：由于国内外绝大多数超声测距研究都使用脉；【关键词】：超声波测距，信号处理算法；0、引言；超声测距指的是利用超声波的反射特性进行距离测量；Pellam和Galt于1946年提出了脉冲回波；d=；其中，c为空气介质中声波的传播速度；当c确定以后，准确测量射程时间ToF就成为
超声波测距信号处理算法研究
吴赛燕，杨辉
(太原工业学院山西太原030008)
【摘要】：由于国内外绝大多数超声测距研究都使用脉冲回波法，因此，本文首先对基于此原理的多种超声信号处理算法的原理进行介绍，然后对LMS自适应时延估计法进行理论推导并仿真，最后对仿真结果进行分析、验证和比较，得出各种算法各自的优缺点，从而为研制大量程、高精确度的超声波测距系统提供技术支持。
【关键词】：超声波测距，信号处理算法
超声测距指的是利用超声波的反射特性进行距离测量。常见的测距原理和方法主要有脉冲回波法和相位差法两种，二者的不同主要体现在对回波的处理方式上。由于相位测量存在以2n为周期的多值解，从而容易造成解的不确定性，为了消除多解，常常需要引入包络检测和采用发射多种不同频率波的方式减小不确定度，这就使得该方法的实现复杂化。因此，国内外绝大多数超声测距研究都使用脉冲回波法，本文也将对基于此原理的超声信号处理算法进行研究。1、超声信号处理算法的原理
Pellam和Galt于1946年提出了脉冲回波法，其工作原理是：用超声脉冲激励超声探头向外辐射超声波，同时接收从被测物体反射回来的超声波(简称回波)，通过检测或估计从发射超声波至接收回波所经历的射程时间ToF(TimeofFlight)，按下式计算超声波探头与被测物体之间的距离d，即
其中，c为空气介质中声波的传播速度。
当c确定以后，准确测量射程时间ToF就成为本方法的关键问题。为了尽量准确地捕捉到回波起点，提高射程时间ToF的测量精确度，国内外学者研究了许多特殊的超声波测距方法或时延估计算法，如互相关时延估计法、伪随机码扩频测距方法、LMS自适应时延估计法以及综合了免疫算法、遗传算法等理论的多种处理算法。这几种方法已经比较成熟，在研的人员也比较多，所以无论从精度还是可靠性方面都做得较好，在实际的超声测距系统中，经常混合使用多种方法。1.1互相关时延估计法
互相关时延估计法是综合了实用性和较高可靠性的一种常见方法，在工程中应用尤为广泛。其实现过程是：将发射器发送的超声波信号作为参考信号，在每次发送超声波的终止时刻，立即开始对接收器的输出进行采样，并计算采样值与参考信号间的互相关函数。若超过了事先约定的阈值，则说明采样值是换能器接收到的回波信号，相关峰值出现的时刻对应的时间点就是射程时间。相关估计法充分利用了回波信号的相近性、相关性和窄带性，其精确度和灵敏度明显高于阈值检测法。在实现方式方面，该方法也呈现出多思路、多渠道，融合了其他多种理论。
互相关时延估计法作为一种主流处理算法，原理简单、容易理解，在实现上运算量适中，精度可靠。虽然和许多复杂算法相比，其测量精度有限，但它为各种理论的应用提供了基础平台，在很长一段时间内具有经典的借鉴意义。1.2伪随机码扩频测距法
伪随机码扩频测距法实际是互相关时延估计法的发展和创新，利用的是伪随机码的统计特性。这种方法借助于一个经适当选择的伪随机码，将基带脉冲信号调制成为超声频编码信号，用以激励换能器，使之向外界发送超声频编码信号[1]。在大多数情况下，外部干扰信号与所发送的编码信号是不相关的。因此，通
过计算该编码信号与回波信号的相关函数，就可以把混在回波信号中的外部干扰信号消除或减小到最低程度，从而实现对回波信号的检测。利用伪随机码尖锐的自相关特性，采用相关检测的方法，可使得超声波测距系统的抗干扰能力大大增强，其测量精度高于发射单脉冲时的测量精度。扩频则是综合考虑了保密性和信噪比因素的一种改进手段，通过对超声信号的调制和解调来提高信号传输过程的抗干扰特性，进一步提高了伪随机码测距的测量精度和测量距离。
伪随机码扩频测距方法较上一种算法具有更高的精确度，抗干扰能力明显提高。但它对处理器的要求也较高，处理器不但要拥有相当宽裕的内存，而且需要较高的时钟主频和很强的运算能力。此外，本方法还需要大量的外围数字电路来辅助实现m序列的生成，因此，伪随机测距算法在可行性上值得商榷。2、LMS自适应时延估计法理论推导及实验仿真2.1LMS自适应滤波器的基本原理
自适应滤波器是一种能够自动调节本身参数的特殊滤波器，在设计时不需要事先知道输入信号和噪声的统计特性，就能够在工作过程中逐渐&了解&或估计出所需的统计特性，并以此为依据自动调整自己的参数，以达到某种最佳准则的要求[2]。常用的准则有LMS(最小均方误差)准则、LS(最小二乘)准则及最大信噪比准则。
2.2LMS自适应时延估计算法
LMS自适应时延估计(Least-Mean-SquareTimeDelayEsti鄄mate)是自适应滤波器的应用。其原理是在接收信号前加一延时，通过调整延时使信号经LMS算法后与期望信号达到最大相关(均方误差达到最小)，等效于用LMS自适应滤波消去信道的影响，起到自适应信道均衡的作用[3]。这种方法实质是将自适应算法转化为了一个FIR滤波器的设计和实现问题，通过自适应算法的不断迭代和求逆实现滤波器的设计，并将滤波器的权系数显示出来，当权系数的变化稳定后，在取得最大值并收敛的那一点，均方误差也就取得了最小值。
图1自适应时延估计模型
图1是在Matlab中建立的仿真模型，发送信号X(n)作为输入信号，回波信号d(n)作为目标信号，延时p个采样周期后输入滤波器的期望输入端，滤波器的输出即为y(n)，二者差值为误差信号e(n)，hm(n)为第m阶滤波器的加权量，μ为收敛步长，则有：
e(n)=d(n-p)-y(n)
（下转第75页）
如果琢ik+1，琢jk+1不是可行点，则琢ik+1，琢jk+1一定落在上面四个区域中的一个。如果在区域(1)中，那么令琢ik+1=C滋i，琢jk+1=-sC滋i-s琢ik-琢jk。其中s=y1y2。其他区域类同。4、实验结果及分析
实验给出了在不同公共数据集上、缓存大小为0.1M和40M情况下利用目标函数二阶信息和最大违反对选择工作集训练模糊支持向量机迭代次数及训练时间的变化情况。采用的数据集有UCI的diabetes、breast-cancer、a1a，statlog的heart、german和JP98a的w1a并对diabetes、breast-cancer、heart、german进行了规格化处理。实验中使用的核函数为径向基函数(RadialBasisFunction,RBF)K(x,y)=e－y｜｜x-y｜｜2，并且对于参数=1、2-5、25分别给出了相应的比较结果。对于股市预测、电力负荷预测等动态变化比较剧烈的时间序列预测问题，每个样本点隶属度的选取相当复杂。为了说明问题，实验中采用了一个较为简单的隶属度函数：
其主要的工作，也就是说利用目标函数的二阶信息选择工作集训练模糊支持向量机更适合于问题规模较大的情况；而利用最大违反对选择工作集训练模糊支持向量机，由于其工作集选择速度较快，因此更适合问题规模较小的情况
参考文献：
1.TakuyaInoue,ShigeoAbe.FuzzySupportVectorMachinesforPatternClassification.InProceedingsofInternationalJointConferenceonNeuralNetworks(IJCNN'01),2001.
2.D.Tsujinishi,S.Abe.FuzzyLeastSquaresSupportVectorMachinesforMulticlassProblems.NeuralNetworks,16(5-6),2003.
3.HuangHanpang,LiuYihung.FuzzySupportVectorMachinesforPatternRecognitionandDataMining.InternationalJournalofFuzzySystems,4(3),2002.
4.G.Salton,A.Wong,C.S.Yang.VectorSpaceModelforAutomaticIn鄄municationsoftheACM,18(5),1975.
5.ChangChin-chang,LinChih-jen.LIBSVM:aLibraryforSupportVec鄄torMachines.http://www.csie.ntu.tw/~cjlin/libsvm.2005.
6.VapnikV.TheNatureofStatisticalLearningTheory[M].NewYork:Springer,1995.
7.张学工.关于统计学习理论和支持向量机[J].自动化学报，):32-42.
8.ZhuangDong,ZhangBenyu,YANGQiang.EfficientTextClassificationbyWeightedProximalSVM[A].Proceedingsofthe5thIEEEInternationalConferenceonDataMining[C].NewYork:IEEE,2005.pp.538-5459.HottaKazuhiro.SupportVectorMachinewithLocalSummationKernelforRobustFaceRecognition[A].Proceedingsofthe17thInternationalConferenceonPatternRecognition[C].NewYork:IEEE,2004.pp.482-485
10.GanapathirajuAravind,HAMAKERJonathanE,PICONEJoseph.Ap鄄plicationofSupportVectorMachinestoSpeechRecognition[J].IEEETransactiononsignalprocessing,):.
xi-xmaxxk-x
其中着=0.01。为了更加直观的描述，实验中采用利用目标函数的二阶信息与最大违反对选择工作集训练模糊支持向量机迭代次数之比和训练时间之比来描述比较结果。实验中系统参数C=10，子=1e-12。算法实现参考了Chang和Lin所开发的libsvm[5]。实验环境为CPUPentiumIV1.6G，内存512M，操作系统Win鄄dowsXp。
得出如下结论：
1．利用目标函数的二阶信息选择工作集训练模糊支持向量机比利用最大违反对选择工作集训练模糊支持向量机在迭代次数上有很大的优势；
2．对于缓存容量较小的情况下，利用目标函数的二阶信息选择工作集训练模糊支持向量机训练时间比与迭代次数比总体上更加接近，这主要是由于每次迭代中对于核函数的计算成为
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
（上接第73页）
hm(n+1)=hm(n)+me(n)x(n-m)
其中m=-p,-p+1,…,p-1,p
根据LMS准则，当h(n)=Rx-1P时，均方误差取得最小值，此时滤波器收敛，再从filtertaps所显示的加权值hm(n)的变化曲线中读取最大值所对应的m值，减去延时p，就求得了输入信号和期望信号之间的时延t。2.3实验仿真
采集一组模拟发射信号和回波，发射信号的波形起始点为1500点，而回波的起点位于2200点，二者相差700点。现采用之前表述的自适应时延估计模型对信号进行处理，延时p取为700，滤波器长度5000，收敛步长为1。那么，从仿真结果图2中可以看出，滤波器的权系数在1400点出现了最大值，此后慢慢收敛，趋向于零，1400点减去延时的700点即为两信号的实际时延点数，与采样周期相乘即得到信号在空气中的传播时间。
几乎没有误差，但这并不意味着自适应时延估计法是可取的。当滤波器的长度取到几千时，计算量已经非常大，包含了大量矩阵求逆和相乘运算，当采集的数据数量较多时，仿真进程变得非常缓慢，即使使用通用计算机尚且需要较长的仿真时间(15min)，这就对一般处理器的处理速度提出了更高要求。另一方面，本算法对环境噪声、信号畸变有一定的适应能力，但当回波的形状不够好时就难以保证测量效果，在实际应用中不够方便，可行性也较差。
以上介绍的三种方法都可以归结为回波式的超声测距方法，三种方法各有优缺点。通过观察运算过程和仿真结果可以知道，自适应时延估计法的精度是最高的，理论上几乎不存在误差，其次是伪随机码扩频测距法，误差极低，互相关时延估计法的精度在三种算法中稍差，但仍保证了较高精度，可以满足实际运用的要求。而在运算复杂度方面，自适应时延估计法的运算量最大，需要不断进行矩阵求逆运算，伪随机码扩频测距法次之，互相关估计法的运算量最小，实现也最简单。
参考文献：
1．祝琴．扩频技术在超声测距系统中的应用研究【D】，硕士学位论文，长沙：国防科技大学，2006
2．陈尚勤，李晓峰．快速自适应信息处理【M】．北京：人民邮电出版社，1993．5
3．程宏．鱼雷弹道跟踪系统时延估计方法研究【D】．硕士学位论文．西安：西北工业大学，2002
图2延时700点时权系数变化图
由于采用了构造的数据进行仿真，所以在测量精确度方面
三亿文库包含各类专业文献、各类资格考试、高等教育、行业资料、应用写作文书、外语学习资料、生活休闲娱乐、文学作品欣赏、超声波测距信号处理算法研究98等内容。　
　超声波测距信号处理算法研究[J].福建电脑 2O09. [10] 马俊.高速公路行车安全距离的分析与研究[J].西安公路交通大学学报, ):90-94. [11] 王文清... 　1.2 课题的国内外研究现状 目前国际国内,在超声波测距方面的研究方向和水平的不同,主 要体现在对测距原理、超声波信号处理方法和超声波测距处理器的选 1 用上... 　1、超声波回波信号处理方法 超声波测距中,超声波回波处理方法的优劣,直接关系到...该算法消去了实际换能器与理想换能 器的频率特性差,消除了信道由于斜向入射... 　而且超声波传感器具有结构简单、体积小、信号处理可靠...超声波测距系统设计一:绪论 1.1:系统设计目的和...。 1.2:国内外研究现状由于超声波易于定向发射、... 　精度超声波测距处理方法》[4]提出一种基于归一化包络曲线方程的抗 起伏信号处理...这种方法从软件算法上计算回波时间点,过程过于复杂,有效性不清楚。不如 [3] 2... 　超声波测距信号处理算法研究 [J]. 福建电脑,-75.doi:10.3969/j.issn.09.03.047. 四、写出文献综述(即将检索到文献进行分析,写出... 　3.DSP 芯片 TMS320F28027/TMSVC5509 朱高中《基于 DSP 超声波测距系统的设计与研究》 中所采用的是 TMSVC5509 数字信号处理器(DSP)为核心的低成本、高精度、... 　处理简单可靠,所以利用超声波进行距离和长度的测量...利用编码信号对高精度超声波测距系统进行了研究,提出...算法,这种算法极大的提高了超声测距的可靠性,但是...