本發明屬于汽車工程領域，涉及超聲波技術，具體是一種用于礦用新能源汽車障礙物超聲波測距系統。

背景技術：

1、現有的礦用新能源汽車障礙物超聲波測距系統在進行超聲波測距時，存在具體以下缺陷：

2、1、現有的礦用新能源汽車障礙物超聲波測距系統無法對工程區域進行環境分析，并針對不同區域環境分析結果來采取不同的超聲波測距方法，由此易導致測距過程缺乏針對性，從而造成測距資源的浪費；

3、2、現有的礦用新能源汽車障礙物超聲波測距系統通常使用固定的超聲波傳播速度進行測距，無法對超聲波在不同工程環境中的傳播速度進行實時采集，并根據實時采集超聲波傳播速度進行超聲波測距，從而導致測距結果缺乏準確性。

4、為此，我們提出一種用于礦用新能源汽車障礙物超聲波測距系統。

技術實現思路

1、針對現有技術存在的不足，本發明目的是提供一種用于礦用新能源汽車障礙物超聲波測距系統，本發明旨在提高礦用新能源汽車障礙物超聲波測距的針對性和準確性。

2、為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：一種用于礦用新能源汽車障礙物超聲波測距系統，各模塊具體工作過程如下：

3、環境監測模塊：用于通過對工程監測區域進行環境濕度監測來獲取區域濕度監測系數，通過對工程監測區域進行環境溫度監測來獲取區域溫度監測系數，通過對工程監測區域進行顆粒物濃度監測來獲取區域空氣監測系數，得到工程區域環境監測數據；

4、環境分析模塊：用于通過分析工程區域環境監測數據將工程監測區域劃分為第一類型工程區域和第二類型工程區域，得到工程區域類型劃分數據；

5、雷達測試模塊：用于根據工程區域類型劃分數據對處于第二類型工程區域的礦用新能源汽車超聲波雷達進行信號強度監測來獲取超聲波信號衰減距離比，對處于第二類型工程區域的礦用新能源汽車超聲波雷達進行信號速度監測，來獲取信號實測速度數值，得到雷達信號測試數據；

6、超聲測距模塊：用于根據雷達信號測試數據和工程區域類型劃分數據分別對第一類型工程區域和第二類型工程區域進行障礙物距離測算。

7、進一步地，所述環境監測模塊包括濕度監測單元、空氣監測單元以及溫度監測單元；

8、在對礦用新能源汽車進行障礙物超聲波測距的過程中，將礦用新能源汽車為圓心，預設探測距離為半徑的圓形區域標記為工程監測區域；

9、在對工程監測區域進行環境監測的過程中，將當前時刻對應的時間數值標記為第一環境監測時間點，在第一環境監測時間點之前的時段內標記一個第二環境監測時間點，其中，第一環境監測時間點和第二環境監測時間點之間的間隔時間為第一特征監測時長；

10、將第一環境監測時間點與第二環境監測時間點之間的時段標記為區域環境實時監測周期；

11、濕度監測單元對處于區域環境實時監測周期的工程監測區域進行環境濕度監測，得到區域濕度監測系數；

12、溫度監測單元對處于區域環境實時監測周期的工程監測區域進行環境溫度監測，得到區域溫度監測系數；

13、空氣監測單元對處于區域環境實時監測周期的工程監測區域進行空氣顆粒物監測，得到區域空氣監測系數；

14、將區域濕度監測系數、區域溫度監測系數以及區域空氣監測系數定義為工程區域環境監測數據。

15、進一步地，所述濕度監測單元對區域濕度監測系數進行獲取，具體如下：

16、在工程監測區域內設置若干個濕度監測設備，且每一個濕度監測設備與礦用新能源汽車通過無線終端進行連接；

17、在區域環境實時監測周期標記若干個濕度監測時間點，并將標記的若干個濕度監測時間點按照時間先后順序依次命名為w1濕度監測時間點至wm濕度監測時間點；

18、分別獲取每一個濕度監測設備在w1濕度監測時間點對應的濕度監測數值，得到多個濕度監測數值；

19、對所得的多個濕度監測數值進行平均數計算，得到w1濕度監測平均值；

20、對所得的多個濕度監測數值進行方差計算，得到w1濕度監測方差；

21、將w1濕度監測平均值與w1溫度監測方差通過計算得到w1濕度監測時間點對應的濕度監測穩定性系數，并將其命名為w1濕度穩定性系數；

22、對w1濕度穩定性系數進行計算，具體公式如下：

23、sww1＝wpw1+wpw1×(1+wfw1)；

24、其中，sww1為w1濕度穩定性系數，wpw1為w1濕度監測平均值，wfw1為w1溫度監測方差；

25、重復對w1濕度監測平均值的獲取過程，分別對w1濕度監測時間點至wm濕度監測時間點對應的濕度監測平均值進行獲取，得到w1濕度監測平均值至wm濕度監測平均值；

26、重復對w1濕度穩定性系數的獲取過程，分別對w1濕度監測時間點至wm濕度監測時間點對應的濕度穩定性系數進行獲取，得到w1濕度穩定性系數至wm濕度穩定性系數；

27、獲取礦用新能源汽車對應的監測濕度基準值；

28、將w1濕度穩定性系數至wm濕度穩定性系數、w1濕度監測平均值至wm濕度監測平均值以及監測濕度基準值通過計算得到區域濕度監測系數；

29、對區域濕度監測系數進行計算，具體公式如下：

30、

31、其中，swx為區域濕度監測系數，wpwi為wi濕度監測平均值，wpj為監測濕度基準值，swwi為wi濕度穩定性系數，m為濕度監測時間點對應的數量值。

32、進一步地，所述溫度監測單元對區域溫度監測系數進行獲取，具體如下：

33、在工程監測區域內設置若干個溫度監測設備，且每一個溫度監測設備與礦用新能源汽車通過無線終端進行連接；

34、在區域環境實時監測周期標記若干個溫度監測時間點，并將標記的若干個溫度監測時間點按照時間先后順序依次命名為s1溫度監測時間點至sn溫度監測時間點；

35、分別獲取每一個溫度監測設備在s1溫度監測時間點對應的溫度監測數值，得到多個溫度監測數值；

36、對所得的多個溫度監測數值進行平均數計算，得到s1溫度監測平均值；

37、對所得的多個溫度監測數值進行方差計算，得到s1溫度監測方差；

38、將s1溫度監測平均值與s1溫度監測方差通過計算得到s1溫度監測時間點對應的溫度監測穩定性系數，并將其命名為s1溫度穩定性系數；

39、對s1溫度穩定性系數進行計算，具體公式如下：

40、wss1＝spw1+spw1×(1+sfw1)；

41、其中，wss1為s1溫度穩定性系數，spw1為s1溫度監測平均值，sfw1為s1溫度監測方差；

42、重復對s1溫度監測平均值的獲取過程，分別對s2溫度監測時間點至sn溫度監測時間點對應的溫度監測平均值進行獲取，得到s2溫度監測平均值至sn溫度監測平均值；

43、重復對s1溫度穩定性系數的獲取過程，分別對s2溫度監測時間點至sn溫度監測時間點對應的溫度穩定性系數進行獲取，得到s2溫度穩定性系數至sn溫度穩定性系數；

44、獲取礦用新能源汽車對應的監測溫度基準值；

45、將s1溫度穩定性系數至sn溫度穩定性系數、s1溫度監測平均值至sn溫度監測平均值以及監測溫度基準值通過計算得到區域溫度監測系數；

46、對區域溫度監測系數進行計算，具體公式如下：

47、

48、其中，ssx為區域溫度監測系數，spwi為si溫度監測平均值，spj為監測溫度基準值，wssi為wi溫度穩定性系數，n為溫度監測時間點對應的數量值。

49、進一步地，所述空氣監測單元對區域空氣監測系數進行獲取，具體如下：

50、在工程監測區域內設置若干個空氣監測設備，且每一個空氣監測設備與礦用新能源汽車通過無線終端進行連接，并在所設置的若干個空氣監測設備選取一個樣本空氣監測設備；

51、在區域環境實時監測周期標記若干個空氣監測時間點，并將標記的若干個空氣監測時間點按照時間先后順序依次命名為d1溫度監測時間點至dj溫度監測時間點；

52、對樣本空氣監測設備檢測到的空氣質量數據進行分析，得到樣本空氣監測設備對應的空氣質量系數；

53、具體如下：

54、樣本空氣監測設備將在工程監測區域內監測到的懸浮顆粒物劃分為若干種不同類型，并分別命名為第一類型顆粒物至第a類型顆粒物；

55、分別對第一類型顆粒物至第a類型顆粒物在工程監測區域的監測濃度進行獲取，得到第一顆粒物濃度數值至第a顆粒物濃度數值；

56、對超聲波信號在第一類型顆粒物環境中的信號衰減量進行分析，得到第一信號衰減量；

57、具體如下：

58、設置一個密閉的實驗空間，在實驗空間中設置兩個平行的空間平面，并將兩個平行的空間平面分別命名為信號發射平面和信號反射平面；

59、當實驗空間中為未入第一類型顆粒物時，通過超聲波雷達由信號發射平面向信號反射平面發射超聲波信號，并對發射時的超聲波信號進行強度數值獲取，得到第一發射信號強度數值，通過超聲波雷達接收經信號發射平面發射至信號發射平面的超聲波信號，并對接收的發射超聲波信號進行強度數值獲取，得到第一接收信號強度數值；

60、在實驗空間中為注入第一類型顆粒物時，待實驗空間中的第一類型顆粒物濃度到達指定濃度時，通過超聲波雷達由信號發射平面向信號反射平面發射超聲波信號，并對發射時的超聲波信號進行強度數值獲取，得到第二發射信號強度數值，通過超聲波雷達接收經信號發射平面發射至信號發射平面的超聲波信號，并對接收的發射超聲波信號進行強度數值獲取，得到第二接收信號強度數值；

61、將第一發射信號強度數值、第一接收信號強度數值、第二發射信號強度數值以及第二接收信號強度數值通過計算得到第一信號衰減量；

62、對第一信號衰減量進行計算，具體公式如下：

63、

64、其中，xs1為第一信號衰減量，fs1為第一發射信號強度數值，js1為第一接收信號強度數值，fs2為第二發射信號強度數值，js2為第二接收信號強度數值；

65、重復對第一信號衰減量的獲取過程，分別對第二類型顆粒物至第a類型顆粒物對應的信號衰減量進行獲取，得到第二信號衰減量至第a信號衰減量；

66、將第一顆粒物濃度數值至第a顆粒物濃度數值以及第一信號衰減量至第a信號衰減量通過計算得到區域空氣監測系數；

67、對區域空氣監測系數進行計算，具體公式如下：

68、

69、其中，qkx為區域空氣監測系數，ndi為第i顆粒物濃度數值，xsi為第i信號衰減量，a為懸浮顆粒物對應的類型數量值。

70、進一步地，所述環境分析模塊對工程區域類型劃分數據進行獲取，具體如下：

71、獲取工程區域環境監測數據，根據工程區域環境監測數據分別獲取區域濕度監測系數、區域溫度監測系數以及區域空氣監測系數；

72、將區域濕度監測系數、區域溫度監測系數以及區域空氣監測系數通過計算得到監測區域劃分系數；

73、對監測區域劃分系數進行計算，具體公式如下：

74、hfx＝lnswx+3lnqkx+2lnssx；

75、其中，hfx為監測區域劃分系數，qkx為區域空氣監測系數，ssx為區域溫度監測系數，swx為區域濕度監測系數；

76、獲取監測區域劃分系數閾值，將監測區域劃分系數與監測區域劃分系數閾值進行數值比對，根據數值比對結果將工程監測區域劃分為第一類型工程區域和第二類型工程區域，得到工程區域類型劃分數據；

77、分別獲取區域濕度監測系數閾值、區域溫度監測系數閾值以及區域空氣監測系數閾值通過計算得到監測區域劃分系數閾值；

78、將區域濕度監測系數閾值、區域溫度監測系數閾值以及區域空氣監測系數閾值通過計算得到監測區域劃分系數閾值；

79、對監測區域劃分系數閾值進行計算，具體公式如下：

80、hfxz＝lnswxz+3lnqkxz+2lnssxz；

81、其中，hfxz為監測區域劃分系數閾值，qkxz為區域空氣監測系數閾值，ssxz為區域溫度監測系數閾值，swxz為區域濕度監測系數閾值；

82、若0＜hfx≤hfxz，則將工程監測區域劃分為第一類型工程區域；

83、若hfxz＜hfx，則將工程監測區域劃分為第二類型工程區域。

84、進一步地，所述雷達測試模塊對雷達信號測試數據進行獲取，具體如下：

85、獲取工程區域類型劃分數據，根據工程區域類型劃分數據對處于第二類型工程區域進行獲取；

86、在第二類型工程區域內的固定建筑外墻中設置多個雷達信號測試區域和多個測試指定發射區域，當礦用新能源汽車行駛至測試指定發射區域時，礦用新能源汽車超聲波雷達向雷達信號測試區域發射超聲波信號，對超聲波信號的發射強度數值進行獲取，得到第一超聲波信號強度數值，對超聲波信號的發射時間數值進行獲取，得到發射特征時間數值；

87、礦用新能源汽車超聲波雷達對經雷達信號測試區域反射的超聲波信號進行接收，并對接收信號強度數值進行獲取，得到第二超聲波信號強度數值，對超聲波信號的接收時間數值進行獲取，得到接收特征時間數值；

88、對雷達信號測試區域與測試指定發射區域之間的直線距離進行獲取，得到雷達測試預設距離；

89、將發射特征時間數值、接收特征時間數值以及雷達測試預設距離通過計算得到信號實測速度數值；

90、對信號實測速度數值進行計算，具體公式如下：

91、

92、其中，vsc為信號實測速度數值，yhl為雷達測試預設距離，tjs為接收特征時間數值，tfs為發射特征時間數值；

93、將第一超聲波信號強度數值、第二超聲波信號強度數值以及雷達測試預設距離通過計算得到超聲波信號衰減距離比；

94、對超聲波信號衰減距離比進行計算，具體公式如下：

95、

96、其中，csv為超聲波信號衰減距離比，yhl為雷達測試預設距離，cq1為第一超聲波信號強度數值，cq2為第二超聲波信號強度數值；

97、將信號實測速度數值和超聲波信號衰減距離比定義為雷達信號測試數據。

98、進一步地，所述超聲測距模塊分別對第一類型工程區域和第二類型工程區域進行障礙物距離測算，具體如下：

99、獲取工程區域類型劃分數據，根據工程區域類型劃分數據分別對第一類型工程區域和第二類型工程區域進行獲取；

100、礦用新能源汽車對第一類型工程區域進行障礙物距離測算；

101、具體如下：

102、在第一類型工程區域中存在的多個障礙物中選取一個第一樣本障礙物；

103、礦用新能源汽車通過車載超聲波雷達向第一樣本障礙物發射基準強度數值的超聲波信號，對超聲波信號的發射時間點進行獲取，得到第一信號實際發射時間數值，對超聲波信號的接收時間點進行獲取，得到第一信號實際接收時間數值；

104、獲取超聲波信號空氣傳播速度；

105、將第一信號實際接收時間數值、第一信號實際發射時間數值以及超聲波信號空氣傳播速度通過計算得到第一樣本障礙物與礦用新能源汽車的測算距離數值；

106、對第一樣本障礙物與礦用新能源汽車的測算距離數值進行獲取，具體如下：

107、

108、其中，csj1為第一樣本障礙物與礦用新能源汽車的測算距離數值，sj1為第一信號實際接收時間數值，ss1為第一信號實際發射時間數值，kcs為超聲波信號空氣傳播速度；

109、分別對第一類型工程區域中的每一個障礙物進行距離測算；

110、礦用新能源汽車對第二類型工程區域進行障礙物距離測算。

111、進一步地，所述超聲測距模塊對車載超聲波雷達進行雷達發射功率調節，具體如下：

112、在第二類型工程區域中存在的多個障礙物中選取一個第二樣本障礙物；

113、獲取雷達信號測試數據，根據雷達信號測試數據分別獲取信號實測速度數值和超聲波信號衰減距離比；

114、對車載超聲波雷達進行雷達發射功率調節；

115、具體如下：

116、獲取車載超聲波雷達的基準強度數值、有效探測距離以及超聲波信號衰減距離比；

117、將基準強度數值、有效探測距離以及超聲波信號衰減距離比通過計算得到測試強度數值；

118、對測試強度數值進行計算，具體公式如下：

119、cqd＝(1+ytj×csv)×pjq；

120、其中，cqd為測試強度數值，ytj為有效探測距離，csv為超聲波信號衰減距離比，pjq為基準強度數值；

121、礦用新能源汽車通過車載超聲波雷達向第二樣本障礙物發射測試強度數值的超聲波信號，車載超聲波雷達接收經第二樣本障礙物反射的雷達信號，得到雷達反射信號；

122、對雷達反射信號的強度進行獲取，得到反射信號強度數值，獲取反射信號基準強度數值；

123、若反射信號強度數值小于反射信號基準強度數值，則車載超聲波雷達加大超聲波信號的發射功率，

124、若反射信號強度數值小于反射信號基準強度數值，則車載超聲波雷達降低超聲波信號的發射功率；

125、對第二樣本障礙物進行距離測算。

126、進一步地，所述超聲測距模塊對第二樣本障礙物進行距離測算，具體如下：

127、對超聲波信號的發射時間點進行獲取，得到第二信號實際發射時間數值，對超聲波信號的接收時間點進行獲取，得到第二信號實際接收時間數值；

128、獲取信號實測速度數值；

129、將第二信號實際接收時間數值、第二信號實際發射時間數值以及信號實測速度數值通過計算得到第一樣本障礙物與礦用新能源汽車的測算距離數值；

130、對第二樣本障礙物與礦用新能源汽車的測算距離數值進行獲取，具體如下：

131、

132、其中，csj2為第一樣本障礙物與礦用新能源汽車的測算距離數值，sj2為第一信號實際接收時間數值，ss2為第一信號實際發射時間數值，vsc為超聲波信號空氣傳播速度；

133、分別對第二類型工程區域中的每一個障礙物進行距離測算。

134、綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是：

135、1、本發明通過分別獲取區域濕度監測系數、區域溫度監測系數以及區域空氣監測系數來對工程監測區域進行類型劃分，并針對不同類型的工程監測區域采取不同的障礙物測距方法，能夠有效提高障礙物測距方法的針對性；

136、2、本發明對超聲波在不同工程環境中的傳播速度進行實時采集，并根據實時采集超聲波傳播速度進行超聲波測距，能夠有效提高超聲波測距方法的環境適用性和測距結果的準確性。