固定閾值在超聲波測距車載中的應(yīng)用

其中，增益（K）為一個常量。

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，物體越靠近，回波振幅變大，而物體遠(yuǎn)離時，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為u（t） = s（t） + η（t），其中s（t）為回波信號，而η（t）為輸入相關(guān)噪聲。換句話說，回波信號振幅不僅隨距離增加而減小，并且會被噪聲破壞，而回波處理系統(tǒng)只能通過處理回波信號來探測某個物體的存在。選擇閾值時，一種常用的方法是閾值方案。使用這種方法時，閾值隨時間而變化。特別是，超聲波剛被發(fā)射出來時，閾值較大，之后，隨著經(jīng)過時間的增加而減小。這種方法的基本原理是，利用信號振幅的可預(yù)測衰變，確定閾值大小：越靠近物體，回波和閾值越大，從而實現(xiàn)物體探測。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，但它存在兩個缺點：

可變閾值方案要求器件內(nèi)部有存儲器，以將時間與閾值關(guān)系存儲至方案表中。如果閾值有 3 個可能的取值（如圖 3 所示），則該表就會有 6 種可能的輸入。另外，對于車載中使用的高級駕駛員輔助系統(tǒng) （ADAS） 來說，用戶需要輸入多種可能的傳感器安裝位置，因為傳感器可以安裝于車載保險杠或者后視鏡上任何位置。例如，如果一個傳感器有 10 個可能的安裝位置，那么器件就需要存儲多達(dá) 60 個位置數(shù)據(jù)。這就增加了器件的成本，因為要求使用更多的存儲空間。

在車載保險杠和反視鏡上安裝好傳感器后，系統(tǒng)制造廠商會“校準(zhǔn)”方案表。校準(zhǔn)過程就是確定各個閾值，以及切換閾值的時間。這種校準(zhǔn)通常是一項耗時費錢的工作，特別是一個表中需要多個輸入數(shù)據(jù)時更是這樣。

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