ΔΣ変調信号を用いた超音波センサにおけるセンサ信号処理の研究

基于ΔΣ调制信号的超声波传感器信号处理研究

基本信息

批准号：
08J01726
负责人：
平田慎之介
金额：
$ 0.38万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度の研究成果は、自律移動型ロボットの空間情報計測における低演算量で実現される超音波ドップラーシフト補償と速度分解能が高いドップラー速度計測手法の実現である。移動する対象との距離を超音波距離計測手法の1種である相互相関関法で行うためには、ドップラーシフト補償とドップラー速度計測を行う必要がある。対象が移動する場合、相互相関関数のピーク形状が変化し、正確な距離計測が困難となる。提案するドップラーシフト補償では、相互相関関数のピークの最大値と最小値の比、それらの時間を用いて高精度、低コストの距離計測を行うことができる。また提案するドップラー速度計測では、2波の線形周期変調(LPM)信号を送信し、1波のLPM信号との相互相関処理を行う。得られた相互相関関数には2つのピークが現れ、その間隔は計測対象から反射したエコーに含まれる1波のLPM信号の信号長と等しいため、得られた相互相関関数から対象とのドップラー速度を計測することができる。移動する対象との超音波距離・速度計測を行うシミュレーション・実験を行い、提案手法の評価を行った。提案したドップラーシフト補償は、自律移動型ロボットの空間情報計測のみならず、低演算量で相互相関関数における位相の変化を補償する信号処理を必要とする分野への応用も期待できる。また提案したドップラー速度計測は、従来の超音波速度計測では困難であった低速域でのドップラー速度計測を可能にした。

今年的研究结果是实现超声波多普勒偏移补偿和高分辨率的多普勒速度测量方法，该方法在自主移动机器人的空间信息测量量较低的情况下实现。为了通过与互连相关的事实移动的对象的距离，该事实是超声波距离测量方法之一，有必要补偿多普勒偏移和多普勒速度测量。当受试者移动时，相互关节功能的峰形变化，使其难以准确测量。在提出的多普勒偏移补偿中，可以使用相互关节功能的峰值的最大和最小值及其时间来进行较高的准则和低成本距离测量值。在提出的多普勒速度测量中，传输了两个波线性周期性调制（LPM）信号，并执行具有一个 - 一个波LPM信号的相互关联过程。两个峰出现在获得的互连函数中，间隔等于从测量目标反射的回声中包含的一个波LPM信号的信号长度，因此可以测量获得的互连的多普勒速度。我们进行了模拟和实验，以使用要移动的对象进行测量超声波距离和速度测量，并评估了建议方法。拟议的多普勒的偏移补偿不仅预计是对自主移动机器人的空间信息测量值的预期，而且还预期了需要信号处理以补偿相互关节功能中相位函数中相位量的变化的磁场。提出的多普勒速度测量使多普勒速度测量在低速度范围内，这对于常规的超声速度测量很难。