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《基于BP神经网络的超声测距误差补偿》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2006年第25卷第6期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)31基于BP神经网络的超声测距误差补偿12李飞,陈峰(1.山东工商学院教务处计算机中心,山东烟台264005;2.辽宁工程技术大学电气工程系,辽宁阜新123000)摘要:指出了超声波在测距应用中的局限性,并给出解决方案。着重从新的角度补偿超声传感器的误差,提出了用BP前馈神经网络补偿超声波声速受温度、湿度变化而引起的误差。在室外工作的测距仪上,应用该补偿方法后超声测距的精度提高了2个数量级。本方案适用于高精度要求或复杂环境下超声测距。关键词:BP神经
2、网络;超声测距;补偿中图分类号:TP18文献标识码:A文章编号:1000-9787(2006)06-0031-03UltrasonicdistancemeasuringerrorcompensationbasedonBPneuralnetwork12LIFei,CHENFeng(1.CenterofComputer,ShandongCollegeofIndustryandCommerce,Yantai264005,China;2.DepartmentofElectricEngineering,LiaoningEngineeringTechnologyUniversity,
3、Fuxin123000,China)Abstract:Thelimitationoftheultrasonicsensorindistancemeasuringisanalyzed,andtheschemesolvedisputforward.TheultrasonicvelocitysounderrorcausedbychangeoftemperatureandhumidityiscompensatedbyBPneuralnetwork.Appliedthismethodtoultrasonicdistancemeasuringintheoutdoor,theprecisionis
4、uptwogrades.Theproposalissuitableforultrasonicsensoratcomplexenvironmentorhighprecision.Keywords:BPneuralnetwork;ultrasonicdistancemeasuring;compensation0引言1解决方案超声波传感器具有信息处理简单、快速、硬件较容易实采用收发分开的超声测量方案不仅可以解决因目标特现、价格低等优点,广泛应用在超声波测距、定位及环境建性差异而引起的信号起伏,提高整机的可靠性,而且,能解模等任务中。但在复杂环境下,测距等系统中存在一定的决余震问题,减
5、小盲区,可以采用多频率测量,大量实验得局限性[1,2],主要表现在4个方面:一是因为超声波的波长出,50,19.1,52.5kHz等频率的声波适用于大部分材料反相对长一些,对于稍大的扁平的障碍物可以发生镜面反射,射,可避免采用单频率信号会被某种材料吸收的现象。传感器由于接收不到反射信号,使此障碍物不能被检测到,采用调节超声的激励电压高低、发射频率方式、加锥体罩以进而待测试距离无法获得;二是盲区较大,因为有些超声换及合理布局超声传感器可以减小波束角过大的问题。还可能器即作超声发射器又作超声接收器,因此,不能同时发射以采用文献[3]中提到的LMSTDE算法,它不仅可以克服超声和接收超
6、声。在发射超声后必须经过一段时间才能处斜向入射产生的波形畸变,而且,可以使实际换能器的频率理返回的声波。如果障碍物距离太近(<30cm左右),则特性接近理想换能器,从而获得高精度的延时结果。对于传感器接收不到返回的声波,所以,该类传感器存在测量盲局限性的第四方面,是从超声测距的原理出发论述的。区;三是表现在探测波束角过大,方向性差,往往只能获得超声测距一般采用渡越时间法(TOF),即目标的距离信息,不能准确地提供目标的边界信息;四是由1D=ct,(1)2于超声波受环境温度、湿度等条件的影响,以及超声固有的式中D为超声传感器与被测障碍物的距离,m;c为超声宽波束角,超声传感器在测距时
7、,所测量的值与实际的值误差较大。波在介质中的传播速度,m/s;t为超声波发射到超声波返收稿日期:2006-01-2132传感器与微系统第25卷回的间隔时间,即渡越时间,s。从公式来看,测量值直BP网络通常有一个或多个隐含层,隐含层中的神经元均采接与超声波的声速和渡越时间有关,而超声波的声速与环用sigmoid型变换函数,输出层的神经元采用纯线性变换函境温度、湿度有关。在一些测
