固定閾值在超聲波測(cè)距車載中的應(yīng)用

其中，增益（K）為一個(gè)常量。

方程式 8 表明，隨著物體到傳感器的距離 x 增加，回波電壓下降。換句話說(shuō)，物體越靠近，回波振幅變大，而物體遠(yuǎn)離時(shí)，回波振幅變小。

圖 2 表明，接收到的電壓與物體到傳感器的距離有關(guān)，假設(shè)參數(shù)取值情況如下：

30cm 距離時(shí)發(fā)射 SPL= 106 dB

空氣吸收=1.3 dB/m

物體吸收=0 dB

接收機(jī)靈敏度=–85 dB

圖 2 接收機(jī)電壓為物體到傳感器距離的函數(shù)

可變閾值方案

前一小節(jié)表明，從物體接收到的回波的振幅，會(huì)隨物體到傳感器的距離增加而減小。另外，由圖1我們知道，回波處理路徑的輸入信號(hào)為u（t） = s（t） + η（t），其中s（t）為回波信號(hào)，而η（t）為輸入相關(guān)噪聲。換句話說(shuō)，回波信號(hào)振幅不僅隨距離增加而減小，并且會(huì)被噪聲破壞，而回波處理系統(tǒng)只能通過(guò)處理回波信號(hào)來(lái)探測(cè)某個(gè)物體的存在。選擇閾值時(shí)，一種常用的方法是閾值方案。使用這種方法時(shí)，閾值隨時(shí)間而變化。特別是，超聲波剛被發(fā)射出來(lái)時(shí)，閾值較大，之后，隨著經(jīng)過(guò)時(shí)間的增加而減小。這種方法的基本原理是，利用信號(hào)振幅的可預(yù)測(cè)衰變，確定閾值大小：越靠近物體，回波和閾值越大，從而實(shí)現(xiàn)物體探測(cè)。離物體越遠(yuǎn)，回波和閾值就越小。


盡管這種可變閾值方案方法原則上有效，但它存在兩個(gè)缺點(diǎn)：

可變閾值方案要求器件內(nèi)部有存儲(chǔ)器，以將時(shí)間與閾值關(guān)系存儲(chǔ)至方案表中。如果閾值有 3 個(gè)可能的取值（如圖 3 所示），則該表就會(huì)有 6 種可能的輸入。另外，對(duì)于車載中使用的高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng) （ADAS） 來(lái)說(shuō)，用戶需要輸入多種可能的傳感器安裝位置，因?yàn)閭鞲衅骺梢园惭b于車載保險(xiǎn)杠或者后視鏡上任何位置。例如，如果一個(gè)傳感器有 10 個(gè)可能的安裝位置，那么器件就需要存儲(chǔ)多達(dá) 60 個(gè)位置數(shù)據(jù)。這就增加了器件的成本，因?yàn)橐笫褂酶嗟拇鎯?chǔ)空間。

在車載保險(xiǎn)杠和反視鏡上安裝好傳感器后，系統(tǒng)制造廠商會(huì)“校準(zhǔn)”方案表。校準(zhǔn)過(guò)程就是確定各個(gè)閾值，以及切換閾值的時(shí)間。這種校準(zhǔn)通常是一項(xiàng)耗時(shí)費(fèi)錢的工作，特別是一個(gè)表中需要多個(gè)輸入數(shù)據(jù)時(shí)更是這樣。

總之，可變閾值方案的主要缺點(diǎn)是，它增加了超聲波測(cè)距系統(tǒng)的總成本。