本公開整體涉及電氣電路和電子電路，更具體地講涉及聲學(xué)距離測量系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

聲學(xué)測量系統(tǒng)和距離測量系統(tǒng)在多種應(yīng)用中均有使用。例如，聲學(xué)測量系統(tǒng)用于測量從汽車系統(tǒng)到化石發(fā)現(xiàn)應(yīng)用中的障礙物距離。聲學(xué)測量系統(tǒng)一般通過首先發(fā)射聲能脈沖來運(yùn)行，從而產(chǎn)生聲波。然后，記錄聲波飛行時(shí)間的測量值。飛行時(shí)間，即從聲波起始傳輸直至聲波的反射被接收之間的時(shí)間，確定了障礙物的距離。利用聲學(xué)測量系統(tǒng)的汽車應(yīng)用需要可靠地檢測障礙物的存在。當(dāng)前，要可靠地檢測障礙物可能受到障礙物的復(fù)雜外形、以及引起障礙物檢測誤報(bào)的環(huán)境噪聲和電氣噪聲的影響。

聲學(xué)測量系統(tǒng)經(jīng)常利用聲換能器來發(fā)射生成的聲波，同時(shí)接收反射信號或回波信號。測量障礙物距離的標(biāo)準(zhǔn)方法是，一旦回波信號越過閾值，就報(bào)告障礙物的飛行時(shí)間。然而，對于回波信號越過閾值的時(shí)間的依賴性并不可靠。該方法的可靠性可隨著回波信號的包絡(luò)形狀的波動(dòng)而變化。另外，隨著閾值變化，針對位于相同距離的相同障礙物而報(bào)告的飛行時(shí)間也將不同。聲學(xué)測量系統(tǒng)的精確度非常重要。在汽車測量應(yīng)用和其他聲學(xué)測量應(yīng)用中，錯(cuò)誤的對象檢測可能是不利的。因此，避免發(fā)生與物體形狀、物體高度或檢測系統(tǒng)閾值配置引起的錯(cuò)誤有關(guān)的偏差的物體檢測很重要。飛行時(shí)間計(jì)算的精確度確保了正確的聲學(xué)測量系統(tǒng)功能性和相關(guān)的可靠性。

附圖說明

本領(lǐng)域技術(shù)人員參照附圖閱讀本說明書，可以更好地理解本發(fā)明，也可以顯而易見地認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的多種特征和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中：

圖1以框圖形式示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的聲學(xué)距離測量系統(tǒng)；

圖2以框圖形式示出了用于圖1的聲學(xué)距離測量系統(tǒng)的聲學(xué)距離測量電路；

圖3以框圖形式示出了圖2的感測電路；

圖4的時(shí)序圖示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的聲學(xué)距離測量系統(tǒng)接收的聲學(xué)信號；

圖5示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的用于報(bào)告在實(shí)時(shí)通信總線上具有固定延遲的飛行時(shí)間的時(shí)序圖；

圖6的圖表示出了在相對于圖1的聲傳感器的第一距離和第二距離處測出物體時(shí)的距離變化閾值的效果；

圖7示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的用于報(bào)告所測障礙物的補(bǔ)償飛行時(shí)間的方法的流程圖。

在不同附圖中使用相同的參考符號來指示相同或類似的元件。除非另有說明，否則詞語“耦接”及其相關(guān)動(dòng)詞形式包括直接連接以及通過本領(lǐng)域已知的方式的間接電連接兩者；而且除非另有說明，否則對直接連接的任一描述暗示采用適宜間接電連接形式的替代實(shí)施方式。

具體實(shí)施方式

為使圖示清晰簡明，圖中的元件未必按比例繪制，它們僅僅是示意性的而非限制性的。此外，為使描述簡單，省略了公知步驟和元件的描述和細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本文所用的與電路操作相關(guān)的短語“在……期間”、“在……同時(shí)”和“當(dāng)……時(shí)”并不確切地指稱某個(gè)動(dòng)作在引發(fā)動(dòng)作后立即發(fā)生，而是指在初始動(dòng)作所引發(fā)的反應(yīng)之間可能存在一些較小但合理的延遲，諸如傳播延遲。另外，短語“在……同時(shí)”是指某個(gè)動(dòng)作至少在引發(fā)動(dòng)作持續(xù)過程中的一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生。詞語“大概”或“基本上”的使用意指元件的值具有預(yù)期接近陳述值或位置的參數(shù)。然而，如本領(lǐng)域所熟知，可存在妨礙值或位置恰好等于陳述值或位置的微小偏差。

圖1以框圖形式示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的聲學(xué)距離測量系統(tǒng)100。圖1中的聲學(xué)距離測量系統(tǒng)100包括車載裝置102、車身控制器模塊(bcm)104、揚(yáng)聲器164、一組傳輸線112、一組傳感器110和障礙物120。系統(tǒng)控制器諸如bcm104位于車載裝置102之上或之中，并向揚(yáng)聲器164提供對應(yīng)于聲音輸出的電氣信號。

車載裝置102可通信地連接至bcm104。bcm104具有用于連接至一個(gè)或多個(gè)聲換能器諸如傳感器110的輸出端。bcm104具有同樣連接至傳感器110中每一者的輸入端。另外，bcm104具有用于向揚(yáng)聲器164提供輸出信號的輸出端。在一個(gè)實(shí)施方案中，傳感器110是超聲波傳感器，其發(fā)出超聲波脈沖或如本文所述的聲學(xué)信號，當(dāng)障礙物120在聲學(xué)信號的波場中時(shí)該脈沖或信號反射離開障礙物120。聲學(xué)信號一般以可聽聲以上頻率發(fā)出。用傳感器110接收反射的脈沖信號或回波?；夭ǖ臋z測生成了由bcm104使用的輸出信號。傳感器110中的每一者能夠產(chǎn)生聲學(xué)信號，并且當(dāng)遭遇物體120時(shí)感測反射的脈沖信號或回波。

在示例性實(shí)施方案中，bcm104用作聲學(xué)距離測量系統(tǒng)100的控制器，在第一時(shí)間生成用于傳感器110的聲學(xué)信號。當(dāng)發(fā)射的聲學(xué)信號遭遇障礙物時(shí)，傳感器110對接收回波信號較為敏感。接收的回波信號用于確定可檢測距離132。bcm104經(jīng)由傳輸線112向傳感器110發(fā)射信號，而傳感器110響應(yīng)地輸出聲學(xué)信號。每個(gè)傳感器110生成的聲學(xué)信號遠(yuǎn)離傳感器110并且通過空氣傳播。當(dāng)bcm104停止發(fā)射聲學(xué)信號時(shí)，bcm104監(jiān)測傳感器110的回波信號，該信號可通過打斷傳播中的聲學(xué)信號引起。當(dāng)檢測到障礙物120時(shí)，在傳感器110之一處接收回波。用傳感器110處理接收到的回波信號，以確定聲學(xué)信號遭遇障礙物120的校正的飛行時(shí)間。校正的飛行時(shí)間經(jīng)由傳輸線112傳輸至bcm104。bcm104就物體120最靠近傳感器110的表面報(bào)告出檢測到物體120。針對外形、高度和模糊尺寸存在變化的物體而言，可靠檢測是必須的。另外，期望存在的特性為：避免在嚴(yán)重噪聲條件期間由于閾值變化而造成障礙物檢測誤報(bào)。如下文中進(jìn)一步描述的，聲學(xué)距離測量系統(tǒng)100彌補(bǔ)了這些問題。

圖2以框圖形式示出了用于圖1的聲學(xué)距離測量系統(tǒng)的聲學(xué)距離測量電路200。聲學(xué)距離測量電路200包括控制器204、頻率發(fā)生器208、發(fā)射機(jī)放大器212、聲換能器214、接收機(jī)放大器216和感測電路220。

控制器204連接到頻率發(fā)生器208?？刂菩盘枏目刂破?04輸出至頻率發(fā)生器208。另外，控制器204具有用于輸出測定的閾值的至少一個(gè)輸出端子?？刂破?04具有用于接收校正的飛行時(shí)間信號的輸入端子。控制器204可以是例如bcm、電子控制單元或控制系統(tǒng)，其操縱圖1的聲學(xué)距離測量系統(tǒng)?？刂破?04通過以下方式來操縱圖1的聲學(xué)距離測量系統(tǒng)：向頻率發(fā)生器208輸出控制信號，并且當(dāng)感測電路220在聲換能器214處接收回波信號時(shí)，接收經(jīng)處理的校正的飛行時(shí)間信號。

頻率發(fā)生器208具有用于接收控制信號的輸入端子，以及連接至發(fā)射機(jī)放大器212的輸出端子。頻率發(fā)生器208生成電氣信號，該信號經(jīng)由發(fā)射機(jī)放大器212被傳輸至換能器214。

發(fā)射機(jī)放大器212具有用于接收來自頻率發(fā)生器208的電氣信號的輸入端。發(fā)射機(jī)放大器212的輸出端連接至聲換能器214，該輸出端用于向聲換能器214提供放大的電氣信號。

聲換能器214具有用于接收放大的電氣信號的輸入端子。另外，聲換能器214具有適用于發(fā)送生成的脈沖信號或聲學(xué)信號的輸出端子。聲換能器214可以是例如壓電傳感器。

接收機(jī)放大器216具有用于連接至聲換能器214的輸入端，以及輸出端。接收機(jī)放大器216的輸出端連接至感測電路220，該輸出端發(fā)射接收到的脈沖信號。

感測電路220具有連接至接收機(jī)放大器216輸出端的輸入端、用于接收閾值的輸入端，以及用于響應(yīng)于檢測到閾值而提供校正的飛行時(shí)間測量值的輸出端。閾值是時(shí)間變化信號，由控制器204所配置。根據(jù)聲換能器214的空間位置并且響應(yīng)于聲換能器214測出的背景噪音的測量結(jié)果，閾值被配置成避免障礙物檢測誤報(bào)。感測電路220利用測定閾值來限定接收的脈沖超過噪音水平的最小幅度，以響應(yīng)于發(fā)射自聲換能器的聲學(xué)信號而檢測障礙物。感測電路220報(bào)告回波或脈沖信號的開始作為飛行時(shí)間，其中脈沖信號的開始指示與聲換能器214距離最近的障礙物表面。

在操作中，控制器204向頻率發(fā)生器208提供控制信號。頻率發(fā)生器208生成信號，并且在第一時(shí)間將所生成的信號作為電氣信號提供給發(fā)射機(jī)放大器212。發(fā)射機(jī)放大器212放大由頻率發(fā)生器208生成的信號的功率，并且向聲換能器214提供電氣信號。當(dāng)未應(yīng)用發(fā)射機(jī)放大器212時(shí)，頻率發(fā)生器208向聲換能器214提供未放大信號。聲換能器214振動(dòng)并生成對應(yīng)于所提供的輸入信號的信號。聲換能器214生成的聲學(xué)信號振動(dòng)并行進(jìn)遠(yuǎn)離聲換能器214。接收機(jī)放大器216監(jiān)測聲換能器214的回波信號，放大所接收的回波信號，然后向感測電路220發(fā)射脈沖信號。除了閾值輸入之外，感測電路220還利用接收到的脈沖信號來確定聲學(xué)信號的校正的飛行時(shí)間。向控制器204報(bào)告校正的的飛行時(shí)間。

圖3以框圖形式示出可用作圖2的感測電路220的感測電路300。感測電路300一般包括控制器204、模數(shù)轉(zhuǎn)換器320、數(shù)字濾波器322、上升沿檢測器324、峰值檢測器326、校正算法模塊328、飛行時(shí)間校正計(jì)算模塊330、品質(zhì)(q)因數(shù)延遲值框322、飛行時(shí)間算法模塊334和換能器品質(zhì)(q)因數(shù)延遲值框336。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器320具有連接至接收機(jī)放大器(例如圖2的接收機(jī)放大器216)輸出端的用于接收輸入信號的輸入端，并具有輸出端。數(shù)字濾波器322具有連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器320輸出端的輸入端、用于在q因數(shù)延遲值框332處提供q因數(shù)延時(shí)值的輸出端，以及用于提供經(jīng)濾波信號的輸出端。

上升沿檢測器324具有耦接至數(shù)字濾波器322輸出端的輸入端，并且具有輸出端，該輸出端用于提供當(dāng)從數(shù)字濾波器322接收的脈沖信號的上升沿與閾值相交時(shí)的第一幅度和第一時(shí)間。

峰值檢測器326具有耦接至數(shù)字濾波器322輸出端的輸入端，并且具有輸出端，該輸出端用于提供在峰值時(shí)間從數(shù)字濾波器322接收的脈沖信號的幅度。該脈沖信號幅度是響應(yīng)于根據(jù)經(jīng)濾波脈沖信號檢測到相對于聲換能器的預(yù)定義距離中存在障礙物而接收的。

校正算法模塊328具有耦接至上升沿檢測器的輸入端，和用于提供校正比例的輸出端。校正比例是下式二者的比例：在第一時(shí)間當(dāng)從接收機(jī)放大器接收的脈沖幅度的上升沿與閾值相交時(shí)的第一幅度，以及在峰值時(shí)間從聲換能器接收的脈沖的幅度。

飛行時(shí)間校正計(jì)算模塊330具有耦接至校正算法模塊328輸出端的輸入端、用于接收數(shù)字濾波器q因數(shù)延時(shí)值框332的輸出的輸入端、用于接收聲換能器q因數(shù)延時(shí)值框336的輸出的輸入端、以及用于提供補(bǔ)償時(shí)間的輸出端，該補(bǔ)償時(shí)間用于根據(jù)經(jīng)濾波信號、響應(yīng)于在相對于聲換能器的預(yù)定義距離內(nèi)的第一位置處遭遇障礙物，而計(jì)算聲學(xué)信號的校正的飛行時(shí)間。

飛行時(shí)間模塊334具有耦接至峰值檢測器326輸出端的輸入端、耦接至飛行時(shí)間校正計(jì)算模塊330輸出端的輸入端，以及用于響應(yīng)于聲學(xué)信號遭遇障礙物而提供聲學(xué)信號的校正的飛行時(shí)間的輸出端。

在操作中，感測電路300接收輸入信號，其中輸入信號包括從接收機(jī)放大器216(圖2)接收的、由聲換能器214(圖2)提供的回波信號產(chǎn)生的、并且經(jīng)物理物體反射產(chǎn)生的脈沖。感測電路300對接收自聲換能器214的信號進(jìn)行濾波，并且相對于經(jīng)由聲換能器214發(fā)送的聲學(xué)信號提供對應(yīng)于聲學(xué)信號的校正的飛行時(shí)間的輸出。控制器204向感測電路發(fā)射經(jīng)配置的閾值。模數(shù)轉(zhuǎn)換器320將接收到的輸入信號數(shù)字化。數(shù)字濾波器322接收數(shù)字化的輸入信號，并且向上升沿檢測器324和峰值檢測器326提供經(jīng)濾波脈沖信號。經(jīng)濾波脈沖信號的上升沿由上升沿檢測器324在上升沿與閾值相交的點(diǎn)處檢測到。響應(yīng)于檢測脈沖的上升沿，存儲(chǔ)上升沿與閾值相交的時(shí)間和上升沿與閾值相遇的幅度，以用于計(jì)算校正的飛行時(shí)間。峰值檢測器326檢測經(jīng)濾波脈沖信號的峰值幅度。響應(yīng)于檢測脈沖的峰值幅度，峰值檢測器326存儲(chǔ)該峰值幅度作為用于測定校正的飛行時(shí)間的第二幅度。在經(jīng)濾波信號在第一時(shí)間經(jīng)過閾值之后執(zhí)行峰值檢測，并且當(dāng)經(jīng)濾波信號高于閾值時(shí)，峰值檢測是有效的。

另外，在檢測了當(dāng)上升沿與閾值(第一幅度)和經(jīng)濾波信號的峰值幅度(第二幅度)相交時(shí)的幅度之后，使用第一測出幅度和第二測出幅度來計(jì)算校正的飛行時(shí)間。第一幅度和第二幅度的比例由校正算法模塊328確定。將第一幅度和第二幅度的比例乘以因數(shù)一百。在飛行時(shí)間校正計(jì)算模塊330處使用所測定比例值。在飛行時(shí)間校正計(jì)算模塊330處，使用校正查找表或校正算法以進(jìn)一步確定補(bǔ)償時(shí)間。補(bǔ)償時(shí)間是用于調(diào)節(jié)最初測出的飛行時(shí)間的時(shí)間量。利用補(bǔ)償時(shí)間的這種調(diào)節(jié)方式響應(yīng)于聲學(xué)信號遭遇障礙物的時(shí)刻而確定了校正的脈沖起點(diǎn)。

另外，為了響應(yīng)于聲學(xué)信號遭遇障礙物的時(shí)刻而將校正的飛行時(shí)間及時(shí)地發(fā)送至控制器204，將q因數(shù)延遲332和換能器q因數(shù)延遲336中的至少一者作為計(jì)算飛行時(shí)間校正計(jì)算330的考慮因素。如在上升沿檢測器324處測定的，當(dāng)從自接收機(jī)放大器接收的脈沖的幅度的上升沿與閾值相交時(shí)的第一時(shí)間中減去飛行時(shí)間校正計(jì)算模塊330的輸出提供的補(bǔ)償時(shí)間時(shí)，飛行時(shí)間算法模塊334向控制器204提供校正的飛行時(shí)間。

在一個(gè)實(shí)施方案中，數(shù)字濾波器322和換能器214的q因數(shù)延時(shí)確定了在向控制器204提供飛行時(shí)間測量值之前接收脈沖測量值的傳輸?shù)淖畲髸r(shí)間。數(shù)字濾波器品質(zhì)因數(shù)延時(shí)332確定了感測電路300所需的延時(shí)，以向具有精確定時(shí)的控制器204提供校正的飛行時(shí)間。當(dāng)在上升沿寄存器324處測出脈沖的第一幅度時(shí)，數(shù)字濾波器q因數(shù)延時(shí)332的值被動(dòng)態(tài)選定。隨著測出數(shù)字濾波器q因數(shù)延時(shí)332的增加，數(shù)字濾波器322的響應(yīng)時(shí)間自動(dòng)增加。然而，響應(yīng)于檢測到數(shù)字濾波器q因數(shù)延時(shí)332的值低于預(yù)定q因數(shù)延時(shí)值時(shí)，當(dāng)檢測脈沖幅度時(shí)，動(dòng)態(tài)地輸入換能器q因數(shù)延時(shí)336。將動(dòng)態(tài)測定的固定延遲整合到飛行時(shí)間校正算法中，使得感測電路能夠適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償向控制器204傳輸校正的飛行時(shí)間所需的時(shí)間，從而能夠提高障礙物檢測的準(zhǔn)確性，同時(shí)保持校正的飛行時(shí)間的準(zhǔn)確與實(shí)時(shí)報(bào)告。

在另一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)換能器214接收回波脈沖信號時(shí)，數(shù)字濾波器q因數(shù)是固定的。選擇數(shù)字濾波器q因數(shù)以改進(jìn)感測電路300的性能。例如，數(shù)字濾波器q因數(shù)是q5至q20范圍內(nèi)的預(yù)先確定的q因數(shù)。數(shù)字濾波器322的較高值使得數(shù)字濾波器322能夠達(dá)到較高信噪比，或增加噪音抑制。然而，當(dāng)選擇較高q因數(shù)值時(shí)，數(shù)字濾波器322的多普勒性能小于最優(yōu)多普勒性能。當(dāng)選擇較低的數(shù)字濾波器q因數(shù)值時(shí)，感測電路200的多普勒性能較好；然而，信噪比較低，使得較少噪聲得到抑制。脈沖上升時(shí)間取決于數(shù)字濾波器322的所選q因數(shù)；因此，數(shù)字濾波器q因數(shù)延時(shí)332是向控制器204報(bào)告聲學(xué)信號的校正的飛行時(shí)間的因數(shù)。例如，對于數(shù)字濾波器322的q5品質(zhì)因數(shù)值，脈沖信號從50％上升至100％的時(shí)間，是在q10品質(zhì)因數(shù)值的情況下脈沖信號從50％上升至100％所花費(fèi)的時(shí)間的一半。針對較低q數(shù)字濾波器設(shè)置，使用換能器q因數(shù)延時(shí)336測定校正的飛行時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施方案中，數(shù)字濾波器q因數(shù)的值是預(yù)先確定的q因數(shù)值。在測量開始之前選定數(shù)字濾波器q因數(shù)，并且在測量持續(xù)過程維持相同的q因數(shù)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，選取較低q因數(shù)和較高q因數(shù)中的至少一者來對應(yīng)于預(yù)定義的測量距離。在一個(gè)例子中，在較近距離(例如小于2.4米)從障礙物接收的反射得益于提高的信噪比；因此，應(yīng)用較高(或增加的)q因數(shù)。

圖4示出了飛行時(shí)間校正示意圖400和示例性校正查找表440，所述飛行時(shí)間校正示意圖示出了由圖3的感測電路300接收的經(jīng)濾波脈沖信號。在飛行時(shí)間校正示意圖400中，將時(shí)間表示在時(shí)間軸線412上，并且豎直軸線表示各種信號的幅度(單位為伏特)。另外，飛行時(shí)間示意圖400包括脈沖測量波形406、閾值幅度404、峰值幅度402、示出回波比較信號的波形408、示出校正的回波比較信號的波形410、補(bǔ)償時(shí)間418、飛行時(shí)間測量414和上升沿時(shí)間416。示例性校正查找表440包括補(bǔ)償時(shí)間418和校正比例442。

飛行時(shí)間校正示意圖400示出了應(yīng)用于經(jīng)濾波脈沖406的校正。上升沿檢測器324檢測脈沖測量值406何時(shí)與閾值幅度404相交，并且在相交點(diǎn)處的幅度被記錄為第一幅度。在脈沖信號與閾值404第二次相交之前，由峰值檢測器326檢測到的第二幅度即峰值幅度402被記錄為脈沖測量值406的最高峰值。繼接收閾值幅度404和峰值幅度402之后，校正算法328測定校正比例442的值。校正比例442用于確定補(bǔ)償時(shí)間418，具體方式為在具有點(diǎn)的有限選擇的圖表上選擇校正比例442的值，然后根據(jù)與示例性校正查找表440相關(guān)聯(lián)的值確定補(bǔ)償時(shí)間418。飛行時(shí)間校正計(jì)算330確定補(bǔ)償時(shí)間418。盡管在此例證中使用了示例性查找表，但是可在不使用查找表的情況下使用算法確定補(bǔ)償時(shí)間418。另外，通過從在飛行時(shí)間算法334提供的上升沿時(shí)間416中減去補(bǔ)償時(shí)間418來計(jì)算校正的飛行時(shí)間，即飛行時(shí)間測量值414。向控制器204報(bào)告校正的飛行時(shí)間。飛行時(shí)間校正示意圖400中的波形408和波形410示出了與接收到脈沖測量值406時(shí)計(jì)算校正的飛行時(shí)間相關(guān)聯(lián)的大范圍調(diào)整時(shí)間。

圖5示出了時(shí)序圖500。時(shí)序圖500包括脈沖信號510、輸入/輸出(i/o)線通信部520和i/o線通信部530。位于y軸線502和x軸線512上的脈沖信號510包括峰值檢測值508、閾值504、飛行時(shí)間514、第一檢測值516和檢測時(shí)間518。i/o線通信部520包括y軸線502、x軸線512、信號522和后檢測固定延遲524。i/o線通信部530包括y軸線502、x軸線512、信號532和q因數(shù)延時(shí)534。

在時(shí)序圖500中，當(dāng)發(fā)射的聲學(xué)信號遭遇障礙物時(shí)，在換能器214處接收脈沖信號510。脈沖信號510的幅度被報(bào)告在y軸線502上。脈沖信號測量值的時(shí)間跨度被報(bào)告在y軸線上。閾值504表示用于檢測障礙物的存在的足夠幅度。在第一檢測值516處，所接收脈沖的幅度與閾值504相交。峰值檢測值508是障礙物的最大測出點(diǎn)，高于閾值504。當(dāng)脈沖信號510高于閾值504時(shí)，障礙物檢測是主動(dòng)的。

i/o線通信部520示出了當(dāng)應(yīng)用后測量固定延遲時(shí)，脈沖信號510如何經(jīng)由i/o線傳送。例如，當(dāng)脈沖信號與閾值504相交時(shí)，脈沖信號510越過在第一檢測值516處的閾值，并且作為具有下降沿的信號522經(jīng)由i/o線向控制器204報(bào)告。較低脈沖識(shí)別對應(yīng)于檢測時(shí)間518的脈沖信號510的寬度。示出為固定延遲524的i/o線上升沿識(shí)別脈沖信號510何時(shí)下降到閾值504以下，從而對應(yīng)于何時(shí)啟動(dòng)用于向控制器204報(bào)告飛行時(shí)間的滯后時(shí)間。

作為該后測量固定延遲的替代方案，在接收脈沖信號510的過程中，感測電路300在校正的飛行時(shí)間的算法中將q因數(shù)固定延遲考慮在內(nèi)。i/o線通信部530示出了當(dāng)q因數(shù)固定延遲與感測電路300相關(guān)聯(lián)時(shí)脈沖信號510如何經(jīng)由i/o線傳送。例如，脈沖信號510由信號532表示為當(dāng)脈沖信號510下降至閾值510以下時(shí)的下降沿。信號532的下降沿對應(yīng)檢測時(shí)間518的結(jié)束。將q因數(shù)延遲534考慮到檢測時(shí)間518中，因此避免了額外延遲諸如固定延遲524。

為進(jìn)一步解釋q因數(shù)延時(shí)并入到檢測時(shí)間518中，在一個(gè)例子中，當(dāng)脈沖信號516與閾值504相交時(shí)，測定q因數(shù)延時(shí)534。在換能器214處接收脈沖信號510。響應(yīng)于接收到第一檢測值516，確定q因數(shù)延時(shí)534的持續(xù)時(shí)間。q因數(shù)延時(shí)534確定在向控制器205提供飛行時(shí)間測量值514之前接收脈沖信號510的發(fā)射的最大時(shí)間。感測電路330確定q因數(shù)延時(shí)534何時(shí)大于檢測時(shí)間518。響應(yīng)于q因數(shù)延時(shí)534小于檢測時(shí)間518，q因數(shù)延時(shí)動(dòng)態(tài)增加，從而增加了相關(guān)聯(lián)部件諸如數(shù)字濾波器322和換能器214的響應(yīng)時(shí)間。響應(yīng)于q因數(shù)延時(shí)534大于檢測時(shí)間518，提供校正的的q因數(shù)延時(shí)。在一個(gè)實(shí)施方案中，利用預(yù)定的對應(yīng)于數(shù)字濾波器322和換能器214中至少一個(gè)的最大q因數(shù)的固定延時(shí)。

圖6的圖表示出了在相對于聲傳感器的第一距離和第二距離處測出物體時(shí)的距離變化閾值的效果。飛行時(shí)間補(bǔ)償圖表600包括距離610、閾值612、壓電a禁用602、壓電b禁用604、壓電a啟用606和壓電b啟用608。飛行時(shí)間補(bǔ)償圖表630包括距離610、閾值612、壓電a禁用632、壓電b禁用634、壓電a啟用636和壓電b啟用638。

飛行時(shí)間補(bǔ)償圖表600示出了傳感器例如幅度調(diào)制傳感器和頻率啁啾傳感器，所述傳感器接收當(dāng)在飛行時(shí)間測量期間在2米距離處遭遇障礙物時(shí)的回波信號。在飛行時(shí)間補(bǔ)償圖表600中，距離610是以厘米計(jì)的障礙物的測出距離，閾值612對應(yīng)于報(bào)告的閾值幅度中的方差，壓電a禁用602對應(yīng)于壓電電子裝置例如頻率啁啾傳感器，其中飛行時(shí)間補(bǔ)償被禁用。同樣地，壓電b禁用604對應(yīng)于壓電電子裝置例如幅度調(diào)制傳感器，其中同樣禁用飛行時(shí)間補(bǔ)償。相似地，壓電a啟用606和壓電b啟用608分別對應(yīng)于頻率啁啾傳感器和幅度調(diào)制傳感器，其中啟用飛行時(shí)間補(bǔ)償。

在飛行時(shí)間補(bǔ)償圖表600的例子中，當(dāng)預(yù)定的閾值相對于閾值612的幅度從10變化至60時(shí)，壓電a禁用602和壓電b禁用604模擬幾乎3厘米的方差。對比地，針對壓電a啟用606和壓電b啟用608，當(dāng)預(yù)定的閾值相對于閾值612的幅度從10變化至60時(shí)，識(shí)別1厘米忽略不計(jì)的方差。啟用飛行時(shí)間補(bǔ)償使測量準(zhǔn)確度增加了至少2厘米。另外，啟用飛行時(shí)間補(bǔ)償顯示，當(dāng)飛行時(shí)間補(bǔ)償啟用時(shí)，飛行時(shí)間受到預(yù)定閾值的影響不大。

飛行時(shí)間補(bǔ)償圖表630示出了傳感器例如幅度調(diào)制傳感器和頻率啁啾傳感器，所述傳感器接收當(dāng)在飛行時(shí)間測量期間在3米距離處遭遇障礙物時(shí)的回波信號。在飛行時(shí)間補(bǔ)償圖表630中，距離610是以厘米計(jì)的障礙物的測出距離，閾值612對應(yīng)于報(bào)告的閾值幅度中的方差，壓電a禁用632對應(yīng)于壓電電子裝置例如頻率啁啾傳感器，其中飛行時(shí)間補(bǔ)償被禁用。同樣地，壓電b禁用634對應(yīng)于壓電電子裝置例如幅度調(diào)制傳感器，其中同樣禁用飛行時(shí)間補(bǔ)償。相似地，壓電a啟用636和壓電b啟用638分別對應(yīng)于頻率啁啾傳感器和幅度調(diào)制傳感器，其中啟用飛行時(shí)間補(bǔ)償。

在飛行時(shí)間補(bǔ)償圖表630的例子中，當(dāng)預(yù)定的閾值相對于閾值612的幅度從10變化至60時(shí)，壓電a禁用632和壓電b禁用634模擬幾乎2至3厘米的方差。對比地，針對壓電a啟用636和壓電b啟用638，當(dāng)預(yù)定的閾值相對于閾值612的幅度從10變化至60時(shí)，識(shí)別1厘米或更小的忽略不計(jì)的方差。隨著傳感器和可檢測物體之間的距離增加，啟用飛行時(shí)間補(bǔ)償使測量準(zhǔn)確度增加了至少2厘米。另外，再一次啟用飛行時(shí)間補(bǔ)償顯示，當(dāng)飛行時(shí)間補(bǔ)償啟用時(shí)，飛行時(shí)間基本不受預(yù)定閾值的影響。

圖7示出了用于檢測障礙物的方法700的流程圖，其中啟用飛行時(shí)間補(bǔ)償。在框702，在第一時(shí)間生成用于聲換能器的聲學(xué)信號。響應(yīng)于在框704處遭遇障礙物的聲學(xué)信號，在聲換能器處檢測脈沖。在框706，檢測脈沖的上升沿何時(shí)與閾值相交。相交點(diǎn)處的脈沖的第一時(shí)間和第一幅度存儲(chǔ)于框908。在框710，檢測所接收脈沖的峰值幅度。在框712，峰值幅度作為所接收脈沖的第二幅度存儲(chǔ)。在框714，向校正查找表提供乘以100的第一幅度和第二幅度的比例。在框716，從校正查找表抽取出補(bǔ)償時(shí)間。在框718，從第一時(shí)間減去補(bǔ)償時(shí)間，以確定經(jīng)補(bǔ)償?shù)娘w行時(shí)間。在框720，由于經(jīng)補(bǔ)償?shù)娘w行時(shí)間對應(yīng)于障礙物的第一位置，所以確定障礙物的第一位置。在框722，在相當(dāng)于小于q因數(shù)延時(shí)的時(shí)間處，向控制器報(bào)告經(jīng)補(bǔ)償?shù)娘w行時(shí)間。過程在末端框結(jié)束。

雖然通過特定優(yōu)選的實(shí)施方案和示例性實(shí)施方案描述了主題，但本說明書的前述附圖和描述僅僅描繪了主題的典型實(shí)施方案，因此并不將前述附圖和描述視為限制其范圍，對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，許多備選方案和變型都將是顯而易見的。本公開的各方面具有的特征可少于前文公開的單個(gè)實(shí)施方案的所有特征。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，聲學(xué)距離測量電路包括發(fā)射機(jī)放大器、接收放大器、控制器和感測電路。發(fā)射機(jī)放大器具有適于耦接到聲換能器的輸出端，以向其提供聲學(xué)信號和提供聲換能器品質(zhì)因數(shù)延時(shí)。接收機(jī)放大器具有適于耦接到聲換能器以接收脈沖的輸入端，以及輸出端?？刂破魈峁╉憫?yīng)于聲換能器的空間位置和響應(yīng)于由聲換能器檢測到的背景噪音的測量結(jié)果來限定時(shí)間變化幅度信號的閾值。感測電路具有耦接至接收機(jī)放大器的輸出端的輸入端，和用于響應(yīng)于閾值檢測而提供校正的飛行時(shí)間測量值的輸出端。感測電路定義聲學(xué)信號響應(yīng)于來自聲換能器的聲學(xué)信號的發(fā)射而行進(jìn)至障礙物的第一位置的時(shí)間，并且檢測在相對于聲換能器的預(yù)定義距離內(nèi)的障礙物。

根據(jù)該實(shí)施方案的一個(gè)方面，感測電路包括數(shù)字濾波器、上升沿檢測器和峰值檢測器，所述數(shù)字濾波器具有耦接至接收機(jī)放大器的輸出端的輸入端、用于提供經(jīng)濾波信號的輸出端、以及用于提供數(shù)字濾波器品質(zhì)因數(shù)延時(shí)的輸出端，所述上升沿檢測器具有耦接至數(shù)字濾波器的輸出端的輸入端、和用于提供當(dāng)自接收機(jī)放大器接收的脈沖的上升沿與閾值相交時(shí)的第一幅度和第一時(shí)間，并且所述峰值檢測器具有耦接至數(shù)字濾波器的輸出端的輸入端、和用于根據(jù)經(jīng)濾波信號響應(yīng)于在相對于聲換能器的預(yù)定義距離內(nèi)檢測到障礙物而在峰值時(shí)間提供自接收機(jī)放大器接收的脈沖的幅度的輸出端。根據(jù)該方面，感測模塊可包括第一校正模塊和飛行時(shí)間校正模塊，其中第一校正模塊具有耦接至上升沿檢測器和峰值檢測器的輸入端和用于提供校正比例的輸出端，其中校正比例是當(dāng)自接收機(jī)放大器接收的脈沖的幅度的上升沿與閾值相交時(shí)的第一幅度和在峰值時(shí)間自聲換能器接收的脈沖的幅度的比例，并且飛行時(shí)間校正計(jì)算模塊具有耦接至第一校正模塊的輸出端的輸入端、用于接收數(shù)字濾波器品質(zhì)因數(shù)延時(shí)的輸入端、以及用于提供補(bǔ)償時(shí)間的輸出端，所述補(bǔ)償時(shí)間用于根據(jù)經(jīng)濾波信號響應(yīng)于在相對于聲換能器的預(yù)定義距離內(nèi)的第一位置遭遇障礙物而計(jì)算聲學(xué)信號的校正的飛行時(shí)間。

根據(jù)另一方面，感測電路包括飛行時(shí)間模塊，所述飛行時(shí)間模塊具有耦接至峰值檢測器的輸出端的輸入端、耦接至飛行時(shí)間校正計(jì)算模塊的輸出端的輸入端、以及用于響應(yīng)于聲學(xué)信號遭遇障礙物而提供聲學(xué)信號的校正的飛行時(shí)間的輸出端。在這種情況下，第一校正模塊還可使比例乘以因數(shù)100。當(dāng)從自接收機(jī)放大器接收的脈沖的幅度的上升沿與閾值相交時(shí)的第一時(shí)間中減去飛行時(shí)間校正計(jì)算模塊的輸出端提供的補(bǔ)償時(shí)間時(shí)，飛行時(shí)間模塊還可提供校正的飛行時(shí)間。當(dāng)檢測到脈沖幅度時(shí)，可動(dòng)態(tài)選擇數(shù)字濾波器品質(zhì)因數(shù)延時(shí)。

根據(jù)又一方面，數(shù)字濾波器品質(zhì)因數(shù)延時(shí)可動(dòng)態(tài)確定感測電路的延時(shí)。如果是這樣，響應(yīng)于檢測到數(shù)字濾波器品質(zhì)因數(shù)延時(shí)低于預(yù)定的品質(zhì)因數(shù)延時(shí)，當(dāng)檢測到脈沖幅度時(shí)，就可動(dòng)態(tài)輸入換能器品質(zhì)因數(shù)延時(shí)。此外，隨著測出數(shù)字濾波器品質(zhì)因數(shù)延時(shí)的增加，數(shù)字濾波器的響應(yīng)時(shí)間可自動(dòng)增加。

在另一個(gè)實(shí)施方案中，聲學(xué)距離測量電路包括發(fā)射機(jī)放大器、接收機(jī)放大器和感測電路。發(fā)射機(jī)放大器用于在第一時(shí)間生成用于聲換能器的聲學(xué)信號，其中聲換能器發(fā)射聲學(xué)信號以確定障礙物的第一位置。接收機(jī)放大器用于響應(yīng)于聲學(xué)信號在預(yù)定距離內(nèi)遭遇障礙物而在聲換能器處檢測脈沖。感測電路用于響應(yīng)于脈沖的上升沿與確定閾值的相交來檢測第一時(shí)間和第一幅度，響應(yīng)于檢測到脈沖的第一峰值來檢測第二幅度，并且當(dāng)響應(yīng)于檢測到第一幅度和第二幅度而從校正查找計(jì)算表中抽取出補(bǔ)償時(shí)間時(shí)確定在預(yù)定距離內(nèi)聲學(xué)信號的飛行時(shí)間，并且提供待從第一時(shí)間減去的補(bǔ)償時(shí)間，其中補(bǔ)償時(shí)間和第一時(shí)間的差值是飛行時(shí)間。

根據(jù)該實(shí)施方案的一個(gè)方面，估計(jì)預(yù)定距離內(nèi)障礙物的第一位置，其中飛行時(shí)間對應(yīng)于障礙物的第一位置的檢測值。

根據(jù)另一方面，檢測脈沖的上升沿，并且響應(yīng)于檢測到在確定閾值處的脈沖的上升沿，存儲(chǔ)第一時(shí)間和第一幅度。根據(jù)該方面，可檢測脈沖的第一峰值，其中脈沖的第一峰值是第二幅度，并且響應(yīng)于檢測到脈沖的第一峰值，存儲(chǔ)第二幅度。在這種情況下，可檢測第一幅度和第二幅度的比例，并且確定該比例還可包括向校正查找計(jì)算表提供乘以100的因數(shù)的第一幅度和第二幅度的比例。在這種情況下，可從校正查找計(jì)算表中抽取出補(bǔ)償時(shí)間，其中補(bǔ)償時(shí)間對應(yīng)于校正查找計(jì)算表中的第一幅度和第二幅度的比例。

根據(jù)又一方面，可響應(yīng)于聲學(xué)信號與障礙物相交而檢測脈沖的起點(diǎn)，并且可響應(yīng)于當(dāng)脈沖與所確定閾值相交時(shí)接收到第一幅度而確定品質(zhì)因數(shù)延時(shí)，其中品質(zhì)因數(shù)延時(shí)確定在向控制器提供飛行時(shí)間測量值之前接收脈沖測量的發(fā)射的最大時(shí)間。根據(jù)該方面，可確定當(dāng)品質(zhì)因數(shù)延時(shí)大于峰值檢測時(shí)間時(shí)的時(shí)間，并且響應(yīng)于品質(zhì)因數(shù)延時(shí)小于峰值檢測時(shí)間，品質(zhì)因數(shù)延時(shí)可動(dòng)態(tài)增加，從而增加對應(yīng)的數(shù)字濾波器的響應(yīng)時(shí)間，并且可向控制器提供校正的品質(zhì)因數(shù)延時(shí)作為經(jīng)調(diào)節(jié)最大飛行時(shí)間報(bào)告時(shí)間。

根據(jù)再一方面，可接收對應(yīng)于所確定閾值的可編程值，其中所確定閾值是時(shí)間變化閾值。

根據(jù)另一方面，來自聲換能器的聲學(xué)信號可被濾波以提供經(jīng)濾波信號，并且可響應(yīng)于接收到經(jīng)濾波信號來檢測障礙物。

此外，盡管本文描述的一些實(shí)施方案包含其他實(shí)施方案中包含的一些特征，卻未包含其中包含的其他特征，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，不同實(shí)施方案的特征的組合意在屬于本公開的范圍，而且意在形成不同的實(shí)施方案。