[发明专利]一种基于超声波的静态障碍物检测系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于超声波的静态障碍物检测系统及方法，包括：静态障碍物检测设备和中心服务器，所述静态障碍物检测设备安装于需要进行静态障碍物检测的场所，用于障碍物检测；所述中心服务器，用于接收、存储及管理静态障碍物检测设备发送的数据，有静态障碍物存在时发出告警通知；本发明采用了差分检测方法和静态障碍物过滤算法，能够有效适应各种环境的变化，对于行人、空气流动、温度和光线变化等环境因素不敏感，误报、漏报率低。

技术领域

本发明属于物联网无线智能感知领域，具体涉及一种基于超声波的感知静态障碍物的系统及方法。

背景技术

随着社会经济的发展，消防逃生通道被杂物堵塞导致的安全事故屡见不鲜，电动车在建筑楼道中充电引起的火灾频频发生，人民群众的人身财产安全受到了极大的损失。因此，针对安防的物体检测技术得到了广泛关注和研究，主要目的是及时发现消防通道或者其他场合中的较大型的静态的物体，具有预警和集中管理功能，易于大规模部署，以防造成安全隐患。

目前主流的障碍物检测手段有：

1)传统人工巡视，这种依赖人工的方法不仅费时费力，无法做到及时发现、及时处理；

2)视频监控，视频监控是一种应用广泛的解决方案，具有实时性强、效果好等优点，但是在居民楼等非公共场所，由于涉及隐私问题往往难以部署；

3)红外传感，具有成本低廉、可靠性高等优势，但是只能以红外线、红外光幕的形式部署，覆盖范围小，在区域监控方面适用性差；

4)毫米波雷达或激光雷达等新型传感技术，虽然检测范围广、精度高，但是成本过于高昂。

因此基于上述考虑，有必要提出一套创新的障碍物感知系统，利用传感器实时监测目标区域是否存在电动车等引起消防隐患的物体，提高消防监测的实时性、可靠性、安全性，同时避免侵犯居民的隐私。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于超声波的静态障碍物检测系统及其工作方法，以解决现有的障碍物检测技术精度低、实时性差、成本高、可能侵犯隐私等问题，对目标环境中新增的固定物体进行检测和告警，同时具备排除行人、环境等动态干扰的能力。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种基于超声波的静态障碍物检测系统，包括：静态障碍物检测设备和中心服务器，所述静态障碍物检测设备安装于需要进行静态障碍物检测的场所，用于障碍物检测；所述中心服务器，用于接收、存储及管理静态障碍物检测设备发送的数据，有静态障碍物存在时发出告警通知；

所述静态障碍物检测设备，包含：微型计算机、麦克风阵列及扬声器阵列；

微型计算机，用于控制扬声器阵列发射超声波及麦克风阵列接收经障碍物反射回的超声波信号，并对接收到的反射回的信号进行处理，以判断静态障碍物是否存在，将其结果数据通过网络上传到中心服务器。

进一步地，所述扬声器阵列具有一个或多个扬声器，通过线路连接至功放模块后接入微型计算机的音频插口，发射特定波形的超声波。

进一步地，所述麦克风阵列具有一个或多个全向麦克风，麦克风阵列通过USB、串口或网口的方式连接微型计算机，接收经障碍物反射回的超声波信号。

进一步地，所述扬声器阵列发射的超声波由线性调频波(FMCW)组合而成，频率范围、时间长度和重复次数可调。

本发明的一种基于超声波的静态障碍物检测方法，其基于上述系统，包括步骤如下：

(1)初始化：在空旷环境下通过环境探测算法得到初始检测结果y₀(d)，d是障碍物与设备的距离，所述初始检测结果是一条以距离为横坐标、障碍物强度为纵坐标的曲线；