發(fā)布時(shí)間：2018-03-28 23:16

  本文選題：超聲波測(cè)距算法　切入點(diǎn)：嵌入式系統(tǒng)　出處：《合肥工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：超聲波具有指向性強(qiáng)、介質(zhì)中傳播距離遠(yuǎn)、傳播過程中能量消耗緩慢等特點(diǎn)而被作為重要的載體進(jìn)行信號(hào)的傳輸,同時(shí)基于此特性的超聲波測(cè)距系統(tǒng)由于其對(duì)于惡劣天氣如雨雪天氣、霧霾天氣、沙城暴天氣等具有高適應(yīng)性而被廣泛應(yīng)用于軍事、工業(yè)、汽車制造業(yè)等眾多領(lǐng)域。目前國內(nèi)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)在測(cè)距精度方面與國外的系統(tǒng)仍有很大差距,因此對(duì)于提高精度的數(shù)字信號(hào)處理方面迫切需要深入研究。本文首先介紹了超聲波的特性,并分析了基于超聲波載體的測(cè)距系統(tǒng)優(yōu)良的抗干擾性能。以NUC472主控芯片為開發(fā)核心介紹了測(cè)距系統(tǒng)的硬件框架,結(jié)合硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)了各可編程模塊的驅(qū)動(dòng)函數(shù),分析了基于AGC可控增益技術(shù)的步進(jìn)放大算法的設(shè)計(jì),并對(duì)比分析了非等間隔步進(jìn)方案的可行性。進(jìn)行了 FFT匹配算法的設(shè)計(jì),用來避免遠(yuǎn)距離測(cè)距噪聲誤觸發(fā)帶來的步進(jìn)級(jí)數(shù)的跳變。介紹了一種適用于超聲波回波信號(hào)數(shù)字通路的技術(shù)處理方案,該方案的思路是利用橢圓數(shù)字濾波算法作為輸入輸出端,并結(jié)合程序化的包絡(luò)檢測(cè)與下采樣處理,歸結(jié)為五步算法,利用MATLAB軟件和MDK軟件對(duì)比開發(fā)進(jìn)行各路算法的設(shè)計(jì)與仿真,并檢驗(yàn)算法開發(fā)的合理性。介紹了用于處理五步算法輸出的平方律檢波算法,此模塊作為可選模塊,用于提高小信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。設(shè)計(jì)了基于NUC472主控系統(tǒng)的超聲波回波匹配算法,目的是避免外界超聲波設(shè)備的干擾,同時(shí)實(shí)現(xiàn)測(cè)距系統(tǒng)中指定換能器對(duì)自身信號(hào)的智能識(shí)別。設(shè)計(jì)與仿真了 BCH編解碼算法實(shí)現(xiàn)方案,構(gòu)建發(fā)送端碼元序列的結(jié)構(gòu)與軟件調(diào)制方式,詳細(xì)分析了單閾值系統(tǒng)的閾值設(shè)定方法,并以此進(jìn)行軟件閾值回歸序列的設(shè)計(jì)。通過板級(jí)實(shí)驗(yàn)測(cè)試了匹配算法的可行性。
[Abstract]:Ultrasonic wave is used as an important carrier for signal transmission because of its strong directivity, long propagation distance in the medium and slow energy consumption in the process of transmission. At the same time, the ultrasonic ranging system based on this characteristic is widely used in military and industry because of its high adaptability to severe weather such as rain and snow weather, haze weather, sandstorm weather, etc. In many fields, such as the automobile manufacturing industry, there is still a big gap between the domestic ultrasonic ranging system and the foreign systems in ranging accuracy. Therefore, there is an urgent need for in-depth research on digital signal processing to improve accuracy. This paper first introduces the characteristics of ultrasonic wave. The excellent anti-interference performance of the ranging system based on ultrasonic carrier is analyzed. The hardware frame of the ranging system is introduced based on the NUC472 main control chip, and the driving function of each programmable module is designed with the hardware architecture. The design of step amplification algorithm based on AGC controllable gain technology is analyzed, and the feasibility of non-equal-interval step scheme is compared and analyzed. The design of FFT matching algorithm is carried out. In order to avoid the jump of step series caused by the noise mistrigger in long distance ranging, this paper introduces a technical processing scheme for ultrasonic echo signal digital path. The idea of this scheme is to use elliptical digital filter algorithm as input and output terminal. Combined with programmed envelope detection and down-sampling processing, it can be summed up as a five-step algorithm, and the design and simulation of each algorithm are carried out by using the contrast development of MATLAB software and MDK software. The square law detection algorithm used to deal with the output of the five-step algorithm is introduced. This module is an optional module. To improve the dynamic range of small signal, an ultrasonic echo matching algorithm based on NUC472 master control system is designed to avoid the interference of external ultrasonic equipment. At the same time, it realizes the intelligent recognition of the signal of the designated transducer in the ranging system, designs and simulates the scheme of BCH codec algorithm, and constructs the structure of the code sequence and the modulation mode of the software. The threshold setting method of single threshold system is analyzed in detail, and the software threshold regression sequence is designed. The feasibility of matching algorithm is tested by board level experiment.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB559

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本文編號(hào)：1678503