固定閾值 - 固定閾值在超聲波測距車載應(yīng)用中的使用

固定閾值
可變閾值方法使用基于時間變化的閾值，與這種方法不的同是，固定閾值方法將信號噪聲用作基線。系統(tǒng)噪聲用于確定閾值，這樣物體不存在就不對其進行探測。
另外，由圖 1 我們知道，回波處理路徑輸入信號為 u(t) = s(t) + η(t)。回波信號是一系列載波頻率 f_c(t) 下的正弦波脈沖，其計算方法如下：

變量定義如下：
K=放大器增益
η_ext(t)=外部噪聲
η_amp(t)=放大器噪聲
η_ADC(t) = ADC電路噪聲
q(t) = ADC量化
η_BPF(t) =BPF計算數(shù)學(xué)誤差
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各個噪聲組成部分彼此不相關(guān)。另外，我們假設(shè)每個噪聲組成部分為零平均值和非零方差高斯。
把方程式9和12代入方程式11后，BPF輸出變?yōu)椋?br />
其中，Q 為 BPF 的品質(zhì)因數(shù)，f_s 為 ADC 采樣頻率，而所有噪聲項均為 RMS值。知道方程式 14 所表示噪聲的 RMS，并假設(shè) 6.6 波峰因數(shù)的情況下，所選閾值為：

換句話說，我們可以利用方程式 15 選擇固定閾值。圖 4 顯示了使用固定閾值的舉例回波響應(yīng)。
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圖 4 使用固定閾值處理回波數(shù)據(jù)

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使用這種方法的一個明顯優(yōu)點是，它僅需要存儲一個輸入數(shù)據(jù)。如果一個傳感器有 10 個可能的安裝位置，只需總共存儲 10 個輸入數(shù)據(jù)便可。相比前面介紹的可變閾值方法，存儲空間需求減少了 6 倍。請注意，如果放大器增益 (K) 改變，方程式 15 同樣也提供了一種調(diào)節(jié)閾值的機制。
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方程式 15 提供了一種確定閾值大小的分析方法。一般而言，需要利用噪聲分析確定閾值大小。進行噪聲分析的一種替代方法是，使用一個閾值對車載上安裝的傳感器進行校準(zhǔn)?？蓪⑽矬w放置到傳感器規(guī)定測距范圍的最遠處，然后完成測距校準(zhǔn)。所選擇的閾值需足夠大，以在沒有物體時超過處理后信號的噪聲值，并確保僅在有物體時信號能夠穿過該閾值。請注意，在使用這種方法選擇閾值時，也應(yīng)考慮 BPF 衰減。最后，為了提高物體探測系統(tǒng)的穩(wěn)健性，信號的振幅必須在某段時間大于固定閾值。