一种超声波雷达传感器测量障碍物高度的方法及车用系统
阅读说明：本技术 一种超声波雷达传感器测量障碍物高度的方法及车用系统 (Method for measuring height of obstacle by ultrasonic radar sensor and vehicle system ) 是由 何德仁 黄诚标 付杰 林朝辉 廖顽强 周江勇 林志奇 于 2021-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种超声波雷达传感器测量障碍物高度的方法及车用系统,其中方法包括如下步骤：S1.超声波雷达传感器包络发射,在探测范围内,在所述超声波雷达传感器的一个探测周期中,一个障碍物可测到两个回波,第一个回波是障碍物最短距离的位置反射,第二个回波是经过地面反射回所述超声波雷达传感器；S2.在该探测周期中,获得上述两个回波信息后,可以得到两个回波对应的距离值,第二回波的距离值近似等于超声波雷达传感器到障碍物与地面交点的距离,即可近似计算出障碍物的高度。该方法涉及的算法更为简单,可灵活判定障碍物的大致高度,大大提高空间利用率,从而提高系统性能。(The invention discloses a method for measuring the height of an obstacle by an ultrasonic radar sensor and a vehicle system, wherein the method comprises the following steps: s1, carrying out envelope emission on an ultrasonic radar sensor, wherein in a detection range, in one detection period of the ultrasonic radar sensor, one obstacle can detect two echoes, the first echo is reflected by the position with the shortest distance of the obstacle, and the second echo is reflected back to the ultrasonic radar sensor through the ground; and S2, in the detection period, after the two echo information are obtained, the distance values corresponding to the two echoes can be obtained, the distance value of the second echo is approximately equal to the distance from the ultrasonic radar sensor to the intersection point of the obstacle and the ground, and the height of the obstacle can be approximately calculated. The algorithm related to the method is simpler, the approximate height of the barrier can be flexibly judged, the space utilization rate is greatly improved, and therefore the system performance is improved.)
技术领域
本发明涉及超声波测量技术领域，具体涉及一种超声波雷达传感器测量障碍物高度的方法及车用系统。
背景技术
在现有的超声波雷达传感器应用中都是基于超声波雷达传感器反馈的障碍物距离展开的。但对于是某些应用，如自主停车或者自主制动操作，如只有障碍物距离信息，无论障碍物多高，都是在设定的距离进行相应的制动操作，这样对于原本可越过的低矮障碍物也同样继续相应的制动操作，就浪费了低矮障碍物之后的空间利用，应用系统的性能就相对下降。如果能够在车辆行驶过程中识别出障碍物的大致高度，则系统可灵活判定障碍物可越过或者需进行防碰撞操作，特别是低矮障碍物时，如车辆可越过障碍物，可大大提高空间利用率，从而提高系统性能。
经检索发现，中国专利文献CN113325400A公开了一种基于超声波的识别水平车位里高低物体的方法，超声波雷达传感器静态标定，选择标定物体，路沿或实体大墙，确定超声波雷达传感器探测区域垂直方向FOV大小，然后软件算法识别，自动泊车在动态车位扫描时，确定两侧边沿之后，将所有回波宽度与回波距离存入数组里，对回波宽度与回波距离进行统计，分类出统计区域，进行高低障碍物的识别，在采集到的数组里，建立回波宽度与回波距离的关系，通过查表记录每一次探测的物体类型。当某物体类型落在一半的区间时，即可判定该物体的类型。该基于超声波的识别水平车位里高低物体的方法具有降低识别算法难度，利于自动泊车规划，减少误识别等优点。该发明设计的目的在于识别车位里物体的高度，这样有利于泊车系统规划最终的停车位置。但是该发明的算法还是较为复杂，而且主要用于车位里物体的高度识别，超声波雷达传感器是静态标定，选择标定物体，例如路沿或实体大墙。更重要的一点在于，该发明只能把障碍物的高低区分成两类，即区分是高物体还是低物体两类，不能更准确的对障碍物的高低量化测量，也就是不能算出大致的障碍物高度。
因此，仍有设计的空间。
发明内容
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超声波雷达传感器测量障碍物高度的方法及车用系统，该方法涉及的算法更为简单，可灵活判定障碍物的大致高度，大大提高空间利用率，从而提高系统性能。
所采用的技术方案为：
一种超声波雷达传感器测量障碍物高度的方法，包括如下步骤：
S1.超声波雷达传感器包络发射，在探测范围内，在所述超声波雷达传感器的一个探测周期中，一个障碍物可测到两个回波，第一个回波是障碍物最短距离的位置反射，第二个回波是经过地面反射回所述超声波雷达传感器；
S2.在该探测周期中，获得上述两个回波信息后，可以得到两个回波对应的距离值，第二回波的距离值近似等于超声波雷达传感器到障碍物与地面交点的距离，即可近似计算出障碍物的高度。
进一步地，还包括如下步骤：
S3.一个探测周期可得到一个障碍物高度，通过车辆运动中的多个探测周期得到数据计算，最后根据正态分布可确定障碍物的大致高度。
进一步地，还包括如下步骤：
S4.通过车辆运动时多个连续探测周期中，两个回波峰值的变化趋势判断区分是否为两个障碍物造成的，排查多障碍物造成的干扰。
进一步地，S4中，通过如下步骤判断区分是否为两个障碍物造成的：
S41.当障碍物距离越近时，如果两个回波的回波峰值变化趋势是一致的，则判断是两个障碍物；如果两个回波的回波峰值变化趋势是不一致的，则判断是一个障碍物。
进一步地，S41中，如果两个回波的回波峰值变化趋势均是越来越大的，则判断是两个障碍物，如果第一个回波的回波峰值变化趋势是越来越大，第二个回波的回波峰值变化趋势是越来越小，则判断是一个障碍物。
本发明的一种车用系统，其包括：超声波雷达传感器、执行器、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的软件程序，所述软件程序被所述处理器执行时实现上述的超声波雷达传感器测量障碍物高度的方法的步骤。
本发明的有益效果在于：
该方法涉及的算法更为简单，可灵活判定障碍物的大致高度，大大提高空间利用率，从而提高系统性能。
附图说明
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。
图1为超声波雷达传感器包络发射的结构示意图。
图2为两个回波反射路径结构示意图。
图3为对图2添加标注后的示意图。
图4为两个障碍物时两个回波变化趋势示意图。
图5为单个障碍物时两个回波变化趋势示意图。
具体实施方式
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优选的实施例，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。
实施例1
由于超声波雷达传感器(后简称传感器)是包络发射，如图1所示。
在一定的探测范围内，传感器的一个探测周期中，一个障碍物有可能测到两个回波,第一个回波障碍物最短距离位置反射(如图2所示的路径1)，第二个回波是经过地面反射回传感器(如图2所示的路径2)：
在一个探测周期获得上述两个回波信息后，可以得到两个回波对应的距离值，第二个回波的距离值近似等于传感器到障碍物与地面交点的距离，则可以近似计算出障碍物的高度，如下图3所示。
根据传感器安装高度H和第二回波距离值L2，可计算出距离L，再结合第一回波距离值L1，可计算出值X,则障碍物的高度等于H-X。
比如说传感器安装角度为50cm，测试得到L1为100cm，L2为105cm，则可进行如下计算：
L2＝1052-502＝8525；
X2＝1002-L2；
X≈38.4，
则障碍物高h＝50-38.4≈12.6cm。
以上一个探测周期可得到一个障碍物高度，通过车辆运动中的多个探测周期得到数据计算，最后根据正态分布可确定障碍物的大致高度。
另外由于超声波雷达传感器在探测时有两个回波有可能是由两个障碍物造成的，如何区分当测到两个回波时,是由两个障碍物造成还是单个障碍物造成的，则进行如下判断：
S41.当障碍物距离越近时，如果两个回波的回波峰值变化趋势是一致的，则判断是两个障碍物；如果两个回波的回波峰值变化趋势是不一致的，则判断是一个障碍物。
更具体的，S41中，如果两个回波的回波峰值变化趋势均是越来越大的，则判断是两个障碍物，如果第一个回波的回波峰值变化趋势是越来越大，第二个回波的回波峰值变化趋势是越来越小，则判断是一个障碍物。
这是因为：
如果是两个障碍物，当障碍物距离越近时，对应的回波峰值越大，故两个回波的回波峰值变化趋势是越来越大；
如果是一个障碍物，当障碍物距离越近时，第一个回波的峰值越大，但由于超声波雷达传感器包络发射，距离越近，传感器的角度盲区越大，越不容易通过地面反射回波，故第二个回波的峰值越小。
结合上述特征，就可以通过车辆运动时多个连续探测周期中两个回波峰值的变化趋势区分是否为两个障碍物造成的，从而排查多障碍物造成的干扰。
这样，就可以得到一种超声波雷达传感器测量障碍物高度的方法，包括如下步骤：
S1.超声波雷达传感器包络发射，在探测范围内，在所述超声波雷达传感器的一个探测周期中，一个障碍物可测到两个回波，第一个回波是障碍物最短距离的位置反射，第二个回波是经过地面反射回所述超声波雷达传感器；
S2.在该探测周期中，获得上述两个回波信息后，可以得到两个回波对应的距离值，第二回波的距离值近似等于超声波雷达传感器到障碍物与地面交点的距离，即可近似计算出障碍物的高度；
S3.一个探测周期可得到一个障碍物高度，通过车辆运动中的多个探测周期得到数据计算，最后根据正态分布可确定障碍物的大致高度；
S4.通过车辆运动时多个连续探测周期中，两个回波峰值的变化趋势判断区分是否为两个障碍物造成的，排查多障碍物造成的干扰。
通过以上测量方法，可以有效的测量出障碍物的大致高度。
实施例2
一种车用系统，其包括：超声波雷达传感器、执行器、存储器、处理器及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的软件程序，该软件程序被所述处理器执行时实现实施例1中的超声波雷达传感器测量障碍物高度的方法的步骤。
其中超声波雷达传感器在测量障碍物高度的方法中将采集的传感器数据，存储在存储器中，处理器上运行的软件程序在处理器执行时对超声波雷达传感器测量障碍物高度的方法中涉及的算法进行自动化实现，从而实现方法的步骤。
例如通过该运行的软件程序，在步骤2中，获得上述两个回波信息后，可以得到两个回波对应的距离值，通过算法即可近似计算出障碍物的高度。
该测量方法优点在于，应用系统(即车用系统)可结合车身情况有效进行防碰撞操作或者越过障碍物，大大提升了车辆周围的空间利用，从而提高系统性能。
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。