超声传感器装置及其操作方法与流程

本文所描述的实施例总体上涉及将超声传感器用于环境成像。

背景技术：

1、当前诸如智能机器人、无人机和自动驾驶汽车等自主系统中使用的传感器可能采用多种传感器模态，例如雷达、激光雷达、摄像头或麦克风。然而，几乎所有当前的传感器系统在真实世界环境中都存在共同的问题，影响它们的范围、检测能力和可靠性。例如，车辆导航中的光学和雷达传感器系统在诸如雨、雾或过多灰尘等挑战性的环境中并非总能发挥最佳性能。这进而可能使自主驾驶车辆或其他此类系统在那些现实世界条件下变盲。

技术实现思路

1、本申请涉及超声波传感器系统和装置领域。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种在空气中进行超声感测的方法，该方法包括：在多个时间段中的每个时间段期间：将来自多个超声频率的至少一组超声频率编码到至少一个发射信号，通过位于局部环境中的超声收发器的一个或多个发射器发射该至少一个发射信号，通过超声收发器的多个接收器接收至少一个接收信号，通过解码该至少一个接收信号，确定该至少一个接收信号为相应至少一个发射信号从局部环境产生的反射，以及基于经解码的至少一个接收信号生成局部环境数据。

3、本发明的该第一方面还可以包括基于局部环境数据生成局部环境的至少一部分的图像。

4、以下任何一项均可应用于本发明的上述第一方面。

5、可选地，将至少一组超声频率编码到至少一个发射信号可以包括：使用幅度调制、频率调制或相移调制中的一个或多个来编码该至少一组超声频率。

6、可选地，对于多个时间段中的至少一个时间段，至少一组超声频率的编码可以基于根据先前时间段期间接收的至少一个信号生成的局部环境数据。

7、可选地，对于多个时间段中的每个时间段，至少一组超声频率的编码可以不同于先前时间段的至少一组超声频率的编码，和/或对于多个时间段中的每个时间段，至少一组超声频率的编码可以不同于该时间段的至少一组超声频率中的任意其他组的编码。

8、可选地，局部环境的至少一部分的图像可以为三维图像。

9、可选地，多个接收器在作为相控阵操作时可以接收该至少一个接收信号。

10、可选地，该方法还可以包括以下至少一项：基于局部环境数据确定局部环境中的对象的位置；以及基于该局部环境数据生成对象的图像。

11、可选地，该方法还可以包括：在局部环境中限定第一区域和第二区域，该第一区域被限定为距位于局部环境中的超声收发器的多个接收器小于第一距离，并且该第二区域为距位于局部环境中的超声收发器的多个接收器大于第一距离且小于第二距离；以及至少一组超声频率的编码可以包括将来自多个超声频率的成组超声频率编码到针对每个区域的发射信号，其中，针对该第一区域的成组超声频率的编码可以基于第一距离，并且针对第二区域的成组超声频率的编码基于第二距离；至少一个发射信号的发射可以包括发射针对第一区域和第二区域中的每个区域的发射信号；以及该确定可以包括通过解码至少一个接收信号来确定该至少一个接收信号为针对局部环境的第一区域或第二区域的发射信号的反射。

12、可选地，多个接收器可以包括一个或多个发射器，并且包括该一个或多个发射器的多个接收器中的至少一个接收器可以被配置为作为收发器操作。

13、根据本发明的第二方面，提供了一种用于空气中的超声成像的超声传感器装置，该超声传感器装置包括：至少一个发射器；多个接收器；以及驱动模块，该驱动模块被配置为驱动该至少一个发射器和该多个接收器；其中，该多个接收器按照非周期性排布进行布置。

14、以下任何一项均可应用于本发明的上述第二方面。

15、可选地，超声传感器装置还可以包括：通信模块，该通信模块被配置为发送与多个接收器所接收的信号相关联的信号数据。

16、可选地，超声传感器装置还可以包括控制模块，其中，该控制模块可以被配置为：将一组或多组超声频率编码到一个或多个发射信号，该一个或多个发射信号用于由至少一个发射器发射；以及解码由多个接收器所接收的接收信号；以及基于经解码的信号生成局部环境数据。该超声传感器装置还可以包括处理模块，其中，该处理模块可以被配置为利用局部环境数据生成传感器装置周围的局部环境的至少一部分的图像。

17、可选地，多个接收器的非周期性排布可以为斐波那契排布。

18、可选地，多个接收器可以被配置为作为相控阵操作。

19、可选地，至少一个发射器和多个接收器可以堆叠布置。

20、可选地，多个接收器可以包括至少一个发射器；并且包括该至少一个发射器的多个接收器中的至少一个接收器可以被配置为作为收发器操作。

21、可选地，超声传感器装置可以被配置为执行本发明的第一方面所述的任何方法。

22、在本申请的范围内，明确意图是前述段落、权利要求和/或以下说明书及附图中详述的各个方面、实施例、示例和替代方案，特别是其各个特征，可以独立地或以任何组合方式采用。也就是说，任何实施例的所有实施例和/或特征可以以任何方式和/或组合方式进行组合，除非这些特征不相容。申请人保留更改任何最初提交的权利要求或相应地提交任何新权利要求的权利，包括修改任何最初提交的权利要求以从属于和/或并入任何其他权利要求的任何特征的权利，尽管最初并非以这种方式要求保护。

1.一种在空气中进行超声感测的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述至少一组超声频率编码到所述至少一个发射信号包括：使用幅度调制、频率调制或相移调制中的一个或多个来编码所述至少一组超声频率。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中：

4.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中：

5.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，所述局部环境的至少一部分的所述图像为三维图像。

6.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，所述多个接收器在作为相控阵操作时接收所述至少一个接收信号。

7.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，所述方法还包括以下至少一项：

8.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，所述方法还包括：

9.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，所述多个接收器包括一个或多个发射器；并且

10.一种用于空气中的超声感测的超声传感器装置，所述超声传感器装置包括：

11.根据权利要求10所述的超声传感器装置，其中，所述超声传感器装置还包括：

12.根据权利要求10所述的超声收发器，其中，所述超声传感器装置还包括：

13.根据权利要求10至12中任一项所述的超声收发器，其中，所述多个接收器的所述非周期性排布为斐波那契排布。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的超声收发器，其中，所述多个接收器被配置为作为相控阵操作。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的超声收发器，其中，所述至少一个发射器和所述多个接收器堆叠布置。

16.根据权利要求10至15中任一项所述的超声传感器装置，其中，所述多个接收器中的至少一个接收器安装在多个层上，所述多个层包括通道，所述通道从所述多个接收器中的所述至少一个接收器延伸至所述超声传感器装置的外壳的外表面；

17.根据权利要求10至16中任一项所述的超声传感器装置，其中，所述多个接收器包括所述至少一个发射器；并且

18.根据权利要求10至17中任一项所述的超声传感器装置，其中，所述超声传感器装置被配置为执行根据权利要求1至9所述的方法中的任一方法。