刘馨宁，黄 宇，孙协昌，李 勐

（航天恒星科技有限公司 北京　100086）

非匀速运动环境对超声波相位测距影响研究

刘馨宁，黄 宇，孙协昌，李 勐

（航天恒星科技有限公司 北京100086）

针对超声波相位法测距应用中测距端运动所造成的多普勒效应对测距超声波传播频率的影响，提出了改进的超声波相位法测距数学模型，其中重新推导了超声波总相位差与空间距离的关系；为了适应普遍情况还对变速运动情况下的产生的多普勒效应进行了详细的分析，并将整个测距波传播过程分为往程、回程两部分，分别讨论每个阶段测距端的运动对测距波传播的影响；实验结果显示在运动条件下测距结果与忽略多普勒效应的原有方法相比有适当提高，表明改进后的超声测距波传播理论模型有效提升了超声波相位法测距准确性。

超声波测距；相位差法测距；回波相位；非匀速多普勒效应；多普勒频移

鉴于近年全世界汽车总量持续增长，针对预防车辆碰撞的相关测距技术的研究价值也在日益凸显［1-2］。在多种测距方式中，超声波测距由于其性能几乎不受粉尘、光线、烟雾、电磁干扰和有毒气体的影响，并且结构相对简单、造价较低、易于使用，因而其在车辆安全行驶辅助系统、工业控制、建筑测量、料位测量、机器人自动导航、无人作战平台、物体识别与定位、地形地貌探测乃至江河水位高度监测等诸多领域都有着广泛应用［3-5］。超声波测距系统主要利用超声波在空气中的定向传播的现象来测量声波的传播距离。……