高精度实时超声测距技术研究

发布时间：2017-03-22 04:02

  本文关键词：高精度实时超声测距技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文围绕在恶劣环境下如何实现高精度超声实时测距这一主题，，对超声测距系统的系统结构以及测距算法进行了研究和探讨。 文章首先研究了超声换能器的工作机理，通过理论推导并与实验相结合，设计了一种适合中小功率换能器的驱动电源：研究了超声波在空气中传播的衰减特性，设计了自动增益控制电路，扩大了超声信号处理的动态范围和处理精度；采用系统级芯片搭建了一套超声测距系统的硬件平台；通过实验验证，系统具有较强的噪声抑制能力，可以在一定程度上扩展超声换能器的作用距离。 其次，文章研究了传统的自适应延时估计测距算法，分析了算法性能上优点和缺点：通过研究超声回波包络信号的一致性特点，提出了基于回波包络的最小均方延时估计算法，并对算法进行了软件仿真，分析了算法的性能，最后进行了实际验证，理论分析和实验结果相一致。 最后，文章讨论了自适应滤波器的收敛过程与滤波器权系数之间的关系，提出了一种新的快速自适应延时搜索算法，并在搭建的超声测距实验系统上进行了验证，达到了预期的目的。
【关键词】：超声波 超声测距 超声换能器 自适应滤波 信道均衡 最小均方延时估计
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TH761.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 第一章 绪论7-11
• §1．1 超声与超声的应用7-8
• §1．2 超声测距的现状与问题8-9
• §1．3 本文的主要工作9-10
• §1．4 课题研究的意义10-11
• 第二章 超声测距技术综述11-20
• §2．1 超声测距原理11-16
• 2．1．1 超声及超声的传播速度11-12
• 2．1．2 超声的衰减12-13
• 2．1．3 超声换能器13-15
• 2．1．4 超声测距原理15-16
• §2．2 典型的超声测距系统16-18
• §2．3 此类系统的应用范围及存在的问题18-20
• 第三章 超声测距系统硬件设计20-30
• §3．1 换能器驱动电路设计20-24
• 3．1．1 换能器驱动电路原理21
• 3．1．2 脉冲变压器的设计21-23
• 3．1．3 阻抗匹配电路的设计23-24
• §3．2 超声换能器的信号调理电路设计24-27
• 3．2．1 前置放大电路24-25
• 3．2．2 带通滤波器25
• 3．2．3 自动增益控制电路(AGC)25-26
• 3．2．4 信号偏置电路26-27
• §3．3 数据采集系统设计27-28
• §3．4 实验与结论28-30
• 第四章 高精度超声测距算法研究30-49
• §4．1 基于LMS算法的自适应延时估计30-39
• 4．1．1 自适应滤波30-31
• 4．1．2 最陡下降法31-33
• 4．1．3 最小均方算法33-35
• 4．1．4 LMS自适应时延估计(LMSTDE)35-37
• 4．1．5 超声回波信号的LMS自适应延时估计实验37-38
• 4．1．6 传统LMSTDE算法的运算量38-39
• §4．2 基于回波包络的LMSTDE算法39-43
• 4．2．1 超声回波包络及其一致性特点39-40
• 4．2．2 回波包络的提取方法40-41
• 4．2．3 基于回波包络的LMSTDE算法实现及实验结果41-42
• 4．2．4 基于回波包络的LMSTDE算法的运算量及精度42-43
• §4．3 基于滤波器权值的LMSTDE算法43-48
• 4．3．1 LMS自适应滤波器收敛过程在权系数上的反映43-44
• 4．3．2 期望信号的加扰问题44-45
• 4．3．3 基于滤波器权值的LMSTDE算法实现45-47
• 4．3．4 基于滤波器权值的LMSTDE算法的特点47-48
• §4．4 本章小结48-49
• 第五章 结论与前景展望49-50
• 致谢50-51
• 参考文献51-54
• 附录 A54-55
• 附录 B55-56
• 附录 C56

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

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中国硕士学位论文全文数据库 前10条

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本文编号：260807