降低环境影响的超声波雷达传感器探测方法及存储介质与流程

1.本发明涉及传感及信息处理技术领域，具体涉及一种降低环境影响的超声波雷达传感器探测方法及存储介质。


背景技术：

2.超声波是声波的一种，它在空气中的传输受温度、湿度、气压、风速等环境因素影响较大，直接表现除了其传输速度外，另外就是其灵敏度。
3.声速的补偿还相对容易些，因为声速与温度的关系是知道的，只要知道温度大小，就可以做相应的声速补偿，从而保证不同温度下超声波探测的距离都是准的。
4.但灵敏度受环境影响的因素较多，影响比较明显的参数有温度、湿度、气压、风速等，而气压、湿度、风速在系统中几乎无法获得其数值，所以在超声波雷达系统中均没有做湿度、气压、风速等的补偿，而仅做温度的补偿。纵使有做温度的补偿，也很难保证不同温度下均能补偿回常温下的数值，即补偿是相对的，这样温度补偿的局限性、湿度、气压、风速等无法补偿，理论上就造成超声波雷达系统在应用中难以保证其灵敏度的一致性，也就难以保证系统的性能一致性。
5.以往的做法主要是根据灵敏度决定的回波大小(宽度或峰值)判断障碍物的有效性，且数据的数量不多，即取当前单一数据，而灵敏度不稳定，其回波也不稳定，造成障碍物有效性的判定也不是很稳定，从而系统的稳定性、可靠性(如误报等)难以做得很好，不利于未来adas(apa、avp等)方向发展。其中，adas即高级驾驶辅助系统；apa即全自动泊车辅助系统，avp即自主代客泊车系统。
6.现有的一种超声波系统障碍物探测做法如下：
7.参见图1所示，一般来说第一次发射有回波t1且t1大于等于软件判断门限，就会发射第二次重新确认，因为单靠一次发射接收确认就认为有障碍物比较容易被干扰误报，若第二次也收到回波信号t2且t2也大于等于软件判断门限，同时l1与l2差值在一定范围内，系统才真正有认为有障碍物。
8.当然，若环境干扰严重，系统有时还会发射第三或第四次多次确认，目的是防止受到干扰波造成误报。
9.这种应用方式不是不可以，问题是超声波传感器自身灵敏度受环境如温度、湿度、气压、风速等影响，差异很大，这样系统性能在不同环境下表现是不一样的，即离散性大。同时为保证产品一致性，传感器在出厂时一般把参数调在比较小的范围内，这样就会造成生产时间长，产能低，间接提高了产品成本，竞争力一定程度下降。
10.另外，为防止当次发射的信号被下次收到，两次发射的间隔一般拉得足够长，一般要30ms(相当于5米左右的探测距离)以上，这样单位时间发射的信号次数就少，响应速度就会相对慢些，即这样做是牺牲响应速度换取可靠性(降低误报率)。
11.是否有这一种方法可以基本不受环境因素如温度、湿度、气压、风速等影响、不要求产线把控严格的灵敏度参数、可以快速发射信号而障碍物又能可靠探测呢？
12.为此，发明人付出了创造性的劳动进行了研究，遂有本发明。


技术实现要素：

13.有鉴于此，为解决上述技术问题，本发明的目的在于提出一种降低环境影响的超声波雷达传感器探测方法及存储介质，该方法基本不受环境因素如温度、湿度、气压、风速等影响、不要求产线把控严格的灵敏度参数、可以快速发射信号而障碍物又能可靠探测。
14.所采用的技术方案为：
15.本发明的一种降低环境影响的超声波雷达传感器探测方法，包括如下步骤：
16.s1.选择符合灵敏度下限的超声波雷达传感器，以确保在各种环境因素下要探测的障碍物都能探测到；
17.s2.该超声波雷达传感器一直进行发射探测，以确保得到足够多的探测数据；
18.s3.将此足够多的探测数据用算法统计，统计与障碍物探测有关的回波数据；
19.s4.统计对应回波数据中的正态分布情况，若数据分布不在设定范围内，则判断不是障碍物，若数据分布处在设定范围内，则判断是障碍物。
20.进一步地，s1中，所述各种环境因素包括温度、湿度、气压和风速。
21.进一步地，s3中，与障碍物探测有关的回波数据，该回报数据的回波参数包括运动与否、回波位置与回波大小。
22.进一步地，s4中，数据分布不在设定范围内包括数据凌乱不居中和/或比例不够。
23.本发明的一种计算机存储介质，其是依照如权利要求1-4任一项所述的降低环境影响的超声波雷达传感器探测方法所编写的计算机程序。
24.本发明的有益效果在于：
25.一方面，本发明方法根据大数据统计数据的正态分布，而非判断回波的大小来作为障碍物的有效性，完全杜绝了环境因素对灵敏度的影响；
26.另一方面，本发明也无需管控严格的灵敏度范围参数，只需选择符合灵敏度下限的超声波雷达传感器产品，而无需上限如何，在实际使用中照样可以保证其探测性能一致性，解决了以往离散性大的问题。
27.从而综上，本发明方法基本不受环境因素如温度、湿度、气压、风速等影响、不要求产线把控严格的灵敏度参数、可以快速发射信号而障碍物又能可靠探测。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为背景技术中的示意出三次发波的波形示意图。
30.图2为本发明的降低环境影响的超声波雷达传感器探测方法中的一种回波-位置示意图。
31.图3为本发明的降低环境影响的超声波雷达传感器探测方法中的一种统计图。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.本发明的一种降低环境影响的超声波雷达传感器探测方法，包括如下步骤：
34.s1.选择符合灵敏度下限的超声波雷达传感器，以确保在各种环境因素下要探测的障碍物都能探测到。作为一种具体实施方式，产线出厂时，超声波雷达传感器的灵敏度只管控下限，即信号强没事，不能弱，以确保在各种环境因素下要探测的障碍物能探测到，至于探测到的障碍物有效性完全由算法识别是否为真正的障碍物，而不是仅靠信号大小，但要有反射信号回来被接收到即可。这样传感器受环境因素对灵敏度的影响就基本上可以忽略了，出厂也只要管控灵敏度下限，生产时间短，产能高，成本跟着降低；
35.s2.该超声波雷达传感器一直进行发射探测，以确保得到足够多的探测数据。以上s1步骤先保障可以收到障碍物信号，但是是不是真正障碍物还得从如下方面判断：系统上电后不管是否处于激活状态(例如可以报警的状态)，是否在有效探测范围内(例如系统只要探测到1.5米，实际算法1.5米外一样要探测)，均一直进行发射探测，且不用考虑这次发射信号被下次收到，即可快速发射，以确保足够多的探测数据；
36.s3.将此足够多的探测数据用算法统计，统计与障碍物探测有关的回波数据。作为一种具体实施方式，利用步骤s1得到足够多的探测数据，这些数据类型可能有：
37.a)自发自收数据；
38.b)一发多收数据；
39.c)所有探测数据；
40.d)
……
41.以自发自收数据为例，如图2所示，为便于说明，仅以三次发射数据举例：
42.根据图数据用表格列举如下表1和表2：
43.表1
[0044] 第一个回波第二个回波第三个回波第四个回波第五个回波
……
第一次发射t11t12t13t14
ꢀ……
第二次发射t21t22t23t24t25
……
第三次发射t31t32t33t34
ꢀ…………………………………………
[0045]
表2
[0046]
总位置对应单次发射位置回波大小l1l21t21l2l11t11l3l31t31l4l22t22l5l12t12l6l32t32
l7l23t23l8l13t13l9l33t33l10l14t14l11l34t34l12l24t24l13l25t25
[0047]
作为一种实施例，软件算法分别统计其与障碍物探测有关的回波参数：
[0048]
a)运动与否：分运动与静止两种；
[0049]
b)回波位置；判断位置偏差性；
[0050]
c)回波大小；判断其一致性(正态分布)；
[0051]
作为一种实施例，先假设运动车和障碍物都是静止的：
[0052]
对于回波位置：系统统计n次发射时累计有多少个回波位置。比如图示n＝3时，第一次发射有4个回波位置，第二次有5次回波位置，第三次发射有4个回波位置，这样系统软件就统计出4 5 4＝13个回波位置并记录(图2所示的l1～l13)，每个位置存储对应回波大小数据；
[0053]
对于回波数据：以上回波数据中必有大有小，经过我们研究和测试，真正的障碍物其回波数据是相对平衡的，即有障碍物时其收到的所有数据中接近位置(距离范围)必有正态分布的数据，依据正态特性软件算法可以设个门限，在某个范围则判为障碍物，否则认为是干扰，至于这个范围是多少可以依据实际测试数据和有关经验来决定。
[0054]
s4.统计对应回波数据中的正态分布情况，若数据分布不在设定范围内，则判断不是障碍物，若数据分布处在设定范围内，则判断是障碍物。
[0055]
作为一种具体实施方式，软件算法中，若一定范围内位置(软件条件,比如距离偏差范围是5cm)有满足正态分布(软件条件，比如占比60％以上)回波数据，则认为是障碍物回波，本实施例中基本认为l6、l7、l8所在位置有障碍物，理由是：距离偏差和回波偏差均在软件范围内，其它位置要么距离偏差大、回波偏差大而被软件算法过滤掉。
[0056]
软件算法中，统计满足一定距离范围(软件参数)内的回波有哪些；
[0057]
软件算法中，统计对应回波数据中正态分布情况，若数据凌乱不居中和/或比例不够，则不认为是障碍物，若数据分布均处在某设定范围(可当作软件判断参数之一，比如60％门限)内，则认为是障碍物。软件参数设置多少取决于实际测试数据与开发经验来判断。
[0058]
从上所述，软件算法上是根据大数据统计数据的正态分布，而非判断回波的大小来作为障碍物的有效性，完全杜绝了环境因素(例如温度、湿度、气压、风速等)对灵敏度的影响，也无需产线管控严格的灵敏度范围参数，产品在实际使用中照样可以保证其探测性能一致性，解决了以往离散性大的问题。通过利用大数据采集分析障碍物特征的算法方法来判断障碍物有效性，避免以前的单靠灵敏度来判断障碍物。
[0059]
真实的障碍物其回波参数如位置、回波大小、峰值等在大数据分析表现比较有规律性，即特征明显，利用其特征的变化判断是否为有效障碍物。这样的判断方法与灵敏度无关，避免了超声波雷达灵敏度受环境影响较大而在不同环境下性能表现差异大。
[0060]
本实施例还提供一种计算机存储介质，其是依照上述的降低环境影响的超声波雷达传感器探测方法所编写的计算机程序，例如实施例中的降低环境影响的超声波雷达传感器探测方法中算法的程序代码所编写的计算机程序。该计算机程序即为计算机软件。本实施例可采用在一个或多个其中包含有程序代码的存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。计算机存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体，可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括但不限于：相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
[0061]
当然，该方法可以作为在车辆泊车系统中的一种应用。在实际应用中如果结合车速、多探头探测等综合情况来判断，车辆系统会更加可靠。同时为不降低系统性能(如响应速度)前提下获得足够大数据，车辆系统应提高探测速度，任何时候均处于探测状态，一旦收到激活信息，系统即可根据激活前已获得的数据做出判断，不影响响应速度又确保有足够数据供做障碍物数据判断。
[0062]
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。