文档介绍：摘要
本论文针对移动机器人工作环境中的障碍物探测这一实际应用问题,提出了
一种基于 DSP 的伪随机序列(m 序列)超声扩频测距的实现方法,并进行了系统设计。
该系统中, 16 个超声传感器按照足球建模理论排列在一个半球面上,每个传感器
都可以发送经伪随机序列调制的超声信号和接收超声回波信号。采用 DSP
TMS320LF2407 作为控制和处理器,对测量数据进行处理和相关计算,可以确定障
碍物的距离和空间方位。利用伪随机序列优良的相关特性,采用单发多收和循环
处理算法可对有效范围内的整个空间进行全方位探测。
在基于 DSP 的伪随机序列超声扩频测距系统的工作过程中,首先由 DSP
TMS320LF2407 产生伪随机二进制序列(m 序列),伪随机序列采用 ASK(幅移键控)
调制方式调制 40KHz 的超声载波,然后用调制后的超声信号驱动半球面上一个指
定的超声波换能器发射超声波。超声波遇到障碍物后反射回来,由多个超声波换
能器接收,接收到的回波信号经过回波预处理电路处理后,由采样电路对其进行
同步采样,然后将采样信号送入 DSP。借助于 DSP 芯片快速处理的优越性能,从超
声回波的采样信号中恢复出 m 序列,并将恢复出的 m 序列与原 m 序列作相关运算,
得到超声波的传播时延,从而根据超声测距原理,可计算出障碍物的距离。然后
根据三点定位的原理,可以确定障碍物的空间方位。由于伪随机序列优良的相关
特性,这种测距方法具有很强的抗干扰能力,成功地克服了传统的单脉冲回波式
超声波测距作用距离短,测量精度低的缺陷。
本论文介绍了伪随机序列超声扩频测距的原理,对球阵多超声测距系统进行
了建模,给出了超声发射与回波接收电路的原理框图,并对测距系统的软硬件设
计进行了详细介绍。
论文中提出的测距方法具有一定的实时性,并且能够对空间进行全方位探测。
仿真实验的结果证实了该测距方法能够达到比较高的测距精度,为进一步的研究
开发工作提供了理论基础和实践经验。
关键词:超声波测距,伪随机序列,相关算法
I
Abstract
Aiming at the practically applied problem of obstacle detection in the working
environment of mobile robot, a realization method for pseudo-random sequence (m
sequence ) ultrasonic spread spectrum distance measurement based on DSP is presented
in the paper and the system of distance measurement is designed. In the system, sixteen
ultrasonic transducers are arranged on the surface of a hemisphere according to the
football modeling theory and each of them can both transmit the ultrasonic signal
modulated by a certain pseudo-random sequence and receive the ultrasonic echo signal.
The DSP chip TMS320LF2407 is adopted as the controller and processor to process the
measuring data pute them correlatively, so that the distance and spacial
orientation of the obstacle can be determined. In virtue of the superior correlative
feature of the pseudo-random sequence, the whole space within the definite range can
be detected entirely adopting the singly-transmitting- multiply-receiving and circularly
processing algorithm.
During the range measurement process of the