JP2021533359A - 時変閾値を用いる音波感知 - Google Patents
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Abstract
Description
距離=(音速×時間)/2
トランスデューサ105によって生成された音波(本明細書では「音波信号」とも呼ばれる)に対して、広範囲の周波数を用いることができる。幾つかの例において、音波は人間が典型的に聞き取ることのできる周波数より上の周波数を有する。例えば、音波は20,000Hzを超える周波数を有し得るが、20,000Hz未満の周波数も可能である。一例において、周波数は50KHzであり、発せられる音波は、50KHz信号の複数パルス(例えば、15〜20パルス)を含む。
であり、xiは90度の位相シフトを有する信号xrである。複素解析信号の絶対値|xr+xi|は、
と定義され、これは信号xrのエンベロープである。
Qinv(z)関数は、Q(z)関数の逆であり、ルックアップテーブルとして実装され得る。ノイズパワーの平均(μ)と標準偏差(σ)を計算するための式は下記のとおりである。
Claims (21)
- 超音波感知システムであって、
入力及び出力を含む増幅器、
前記増幅器の出力に結合され、調節可能な閾値電圧を前記増幅器の前記出力からの出力信号と比較するためのnレベルコンパレータであって、nが1に等しいかそれ以上である、前記nレベルコンパレータ、
前記nレベルコンパレータの出力に結合され、前記増幅器の前記入力における入力信号のノイズパワーを示すノイズパワー信号を生成するためのノイズパワー推定器、
前記ノイズパワー推定器と前記nレベルコンパレータに結合され、前記ノイズパワー信号に基づいて前記調節可能な閾値電圧を調節するための時変閾値回路、
を含む、超音波感知システム。 - 請求項1に記載の超音波感知システムであって、前記nレベルコンパレータが3レベルコンパレータを含み、前記調節可能な閾値電圧が、第1の調節可能な閾値電圧及び第2の調節可能な閾値電圧を含む、超音波感知システム。
- 請求項2に記載の超音波感知システムであって、前記3レベルコンパレータが、
前記出力信号を前記第1の調節可能な閾値電圧と比較するための第1のコンパレータと、
前記出力信号を前記第2の調節可能な閾値電圧と比較するための第2のコンパレータと、
を含む、超音波感知システム。 - 請求項2に記載の超音波感知システムであって、前記時変閾値回路が、前記ノイズパワー信号に基づいて、前記第1及び第2の調節可能な閾値電圧の両方を調節するように結合される、超音波感知システム。
- 請求項1に記載の超音波感知システムであって、前記ノイズパワー推定器が、超音波パルスのバーストの送信に応答して、事前定義された時間期間内に前記ノイズパワー信号を生成するように結合される、超音波検知システム。
- 請求項5に記載の超音波感知システムであって、前記増幅器が可変利得増幅器であり、前記時変閾値回路が、前記可変利得増幅器の時変利得構成と前記ノイズパワー信号とに基づいて前記調節可能な閾値電圧を調節するように結合される、超音波感知システム。
- 請求項1に記載の超音波感知システムであって、前記nレベルコンパレータからの出力をテンプレート信号と相関させるための相関器回路を更に含む、超音波感知システム。
- 請求項1に記載の超音波感知システムであって、前記増幅器の前記入力に結合されるトランスデューサであって、超音波信号を送信し、前記増幅器によって増幅されるべき反射超音波信号を受信するための前記トランスデューサを更に含む、超音波感知システム。
- 超音波感知システムであって、
入力及び出力を含む増幅器、
前記増幅器の出力に結合され、前記増幅器の前記出力からのアナログ出力信号に応答してデジタル出力を生成するためのアナログデジタルコンバータ(ADC)であって、nビットコンバータである、前記ADC、
前記ADCに結合され、時変閾値に基づいて前記デジタル出力のビットの数を低減するためのビット低減回路、
前記ADCに結合され、前記増幅器の前記入力における入力信号のノイズパワーを示すノイズパワー信号を生成するためのノイズパワー推定器、及び
前記ノイズパワー推定器と前記ビット低減回路に結合され、前記ノイズパワー信号に基づいて前記時変閾値を調節するための時変閾値回路、
を含む、超音波感知システム。 - 請求項9に記載の超音波感知システムであって、前記ノイズパワー推定器が、前記ノイズパワーの標準偏差として前記ノイズパワー信号を生成するように結合される、超音波感知システム。
- 請求項9に記載の超音波感知システムであって、前記ノイズパワー推定器が、超音波パルスのバーストの送信に応答して、事前定義された時間期間内に前記ノイズパワー信号を生成するように結合される、超音波検知システム。
- 請求項9に記載の超音波感知システムであって、前記増幅器が可変利得増幅器であり、前記時変閾値回路が、前記可変利得増幅器の時変利得構成と前記ノイズパワー信号とに基づいて前記時変閾値を調節するように結合される、
超音波感知システム。 - 請求項9に記載の超音波感知システムであって、前記増幅器の前記入力に結合され、超音波信号を送信し、前記増幅器によって増幅されるべき反射超音波信号を受信するためのトランスデューサを更に含む、超音波感知システム。
- 請求項13に記載の超音波感知システムであって、
前記ビット低減回路に結合され、前記ビット低減回路からの出力をテンプレート信号と相関させるための相関器を更に含み、
前記テンプレート信号が、前記トランスデューサのために生成されたトランスデューサ信号のデジタル化されたバージョンである、
超音波感知システム。 - 請求項14に記載の超音波感知システムであって、
前記トランスデューサのために前記トランスデューサ信号が生成される時間と前記反射超音波信号が検出される時間との間のクロック信号のパルスを計数するためのタイマーを更に含む、
超音波感知システム。 - 請求項9に記載の超音波感知システムであって、前記ビット低減回路が乗算器を含む、超音波感知システム。
- 超音波感知システムであって、
入力及び出力を含む増幅器、
前記増幅器の前記出力に結合され、調節可能な閾値電圧を前記増幅器の前記出力からの出力信号と比較するためのnレベルコンパレータであって、nが1に等しいかそれ以上である、前記nレベルコンパレータ、
前記nレベルコンパレータの出力に結合され、前記増幅器の前記入力における入力信号のノイズパワーを示すノイズパワー信号を生成するためのノイズパワー推定器、
前記ノイズパワー推定器と前記nレベルコンパレータに結合され、前記ノイズパワー信号に基づいて前記調節可能な閾値電圧を調節するための時変閾値回路、
前記nレベルコンパレータの前記出力をテンプレート信号と相関させ、それに応答して相関器出力信号を生成するための相関器回路、
前記相関器回路に結合され、前記相関器出力信号に応答してエンベロープ信号を生成するためのエンベロープ検出器、及び
前記エンベロープ検出器に結合され、前記エンベロープ信号を、時変閾値を定義する閾値マップ信号と比較するためのコンパレータ、
を含む、超音波感知システム。 - 請求項17に記載の超音波感知システムであって、前記nレベルコンパレータが3レベルコンパレータを含み、前記調節可能な閾値電圧が、第1の調節可能な閾値電圧及び第2の調節可能な閾値電圧を含む、超音波感知システム。
- 請求項18に記載の超音波感知システムであって、前記時変閾値回路が、前記ノイズパワー信号に基づいて、前記第1及び第2の調節可能な閾値電圧の両方を調節するように結合される、超音波感知システム。
- 請求項17に記載の超音波感知システムであって、前記増幅器が可変利得増幅器であり、
前記時変閾値回路が、前記可変利得増幅器の時変利得構成と、前記ノイズパワー信号とに基づいて前記調節可能な閾値電圧を調節するために結合される、
超音波感知システム。 - 請求項17に記載の超音波感知システムであって、前記増幅器の前記入力に結合され、超音波信号を送信し、前記増幅器によって増幅されるべき反射超音波信号を受信するためのトランスデューサを更に含む、超音波感知システム。
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