伪随机序列相关的超声波测距系统研究

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文伪随机序列相关的超声波测距系统研究摘要距离测量在工业、农业、国防等领域占据着重要的位置，高效能、高精度的测量技术一直受到国内外测控专家广泛的关注和研究。超声波在传播中良好的束射性和方向性，易于产生，成本低廉，不受环境的限制，而且检测技术难度相对较小，因此，在很多领域得到广泛应用。传统的超声波测距采用的主要原理是通过比较发射超声波与接收到的超声波时差，从而根据距离与时附的关系，得到测量距离，采用的主要硬件是单片机系列，而测量算法就是做简单的信号比较从而得到超声波往返时间，这种方法在一些要求不高的场合可以应用，但是，

2、由于单片机芯片本身的限制以及算法的相对简单，使得测量精度较低，测量有效距离较小，而且易于受到环境中很多因素的干扰，这样提高测量精度和抗干扰性成为超声波测距技术发展的主要方向。伪随机码序列具有良好的自相关特性，在通讯、密码学领域具有广泛的应用。m序列是伪随机信号中相对应用更多的一种序列，可以由硬件(即移位寄存器)产生，也可以由软件通过产生，把m序列应用于电子测控领域是近些年研究的热点问题之一。TMS320LF2407是美国TI公司推出的高性能16位数字信号处理器，是TI定点DSPC2000系列的成员，其主要特点就是低成本、低功耗、高性能，专门用

3、于电机的数字化控制，该芯片良好的性能价格比使得其成为与电机控制相关测控芯片的首选，本系统中，就采用TMS320LF2407作为核心CPU。I太原理工大学硕士研究生学位论文用m序列驱动超声波换能器，发射超声波，对超声波回波信号与发射信号作相关运算，取出信号往返时间，从而精确的测量距离，是本文的理论立足点，而DSP良好的数字信号处理能力使得这种算法有了良好的硬件平台，这两点是本文得以立论的主要依据。本文具体分析了距离的测量方法，阐述了超声波的性能特点以及超声波测距的一般原理，深入分析了m序列的特点及其自相关特性，由此搭建了基于伪随机码的超声波测距

4、理论框架。在此基础上，构建了实现该算法的硬件平台与软件模块，并对测试结果进行了分析。关键词：超声波测距，DSP，伪随机码，相关函数II太原理工大学硕士研究生学位论文RESEARCHOFSUPERSONICDISTANCEMEASUREM匝NTBASED0NCORRELAn0NAPPROACHESOFPSEUDORANDOMBINARYSEQUENCESABSTRACTDistaneemeasurementplaysallimportantroleinsuchareaasindustry,agriculture，nationaldefensea

5、ndSOOn．AttentionofMeasurementtechnologywithhighefficiefltandhighprecisionhavebeenextensivelypaidbyexpertsof血eseareadomesticallyandinternational．Withexcellentcharacterofbcarnemissionanddirectionwhentransmitting，supersoniciSeasyavailable，inexpensive，unrestrictedbyenvironment，

6、andlessdifficultwhenmeasuring．Asaresult，supersoniciswidelyusedinamajorityofarea．TradifionaiadaptedmainprincipalofsupersonicdistancemeasurementiStocomparethetimedifierencebetweenlaunchedbandandreceiptedband．andthendistancemeasuredCanbeobtainedbasedontherelationofdis*tanceand

7、time．nleprimarychoiceofhardwareiSvariousofseriesofsinglechipsandthearithmeticofmeasurementiSt0gaincome—and-gotimethroughsimplecompareofsignal，accordingly,thismethodisadaptedinlessdemandingoccasion．However'becauseofintrinsicdisadvantageofsinglechipsandrelativesimpleofarithme

8、tic．thismeasurement’SprecisioniSlOWandtheeffectivedistanceiSless．Alotsoffactorsine