[0001] 本发明涉及液位测量领域，特别是涉及一种下水道低功耗液位测距的方法、装置及程序产品。

[0002] 在液位测量领域，尤其是在下水道监测中，传统的测量方法面临诸多挑战。由于下水道环境特殊，设备通常需要安装在井盖下方，被测物为液体且被测液体中含有杂质，液面也可能剧烈波动，因此存在多次回波现象；当被测物反射信号微弱时，会出现测量不到目标或测量到的目标的结果偏差大的问题。目前的解决方案为使用均值方法来测量目标，该方法虽然在一定程度上可以抑制二次回波，但由于下水道场景的特殊性，这种方法往往会导致数据实时性较差，且设备功耗较大。

[0027] 为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

[0028] 现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

[0029] 实施例一：

[0030] 为了实现在下水道环境中对液位的精准、稳定、低耗测量，为城市排水系统的智能化管理提供有力的技术支撑。本实施例提供了一种下水道低功耗液位测距的方法。图1为本实施例下水道低功耗液位测距的方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：

[0031] 通过选定的脉冲相干毫米波雷达设备获得下水道液位测距数据；

[0032] 通过选定的排序算法对下水道液位测距数据进行排序，得到第一目标组，其中，排序算法包括：最强信号排序法或最近目标排序法；

[0033] 根据第一目标组中目标的顺序从前到后取出预先设定的数量的目标，作为第二目标组；

[0034] 计算第二目标组中每个目标的距离值与上一次真实目标的距离值之间的偏差值，并对比第二目标组中每个目标的偏差值，获得最小偏差值；

[0035] 判断最小偏差值的绝对值是否小于预先设定的阈值；若是，则将最小偏差值所属的目标的距离值作为当前真实目标的距离值存储；若否，则重新采集下水道液位测距数据，并继续判断重新采集的下水道液位测距数据的最小偏差值的绝对值是否大于或等于预先设定的阈值，如果重新采集下水道液位测距数据的次数大于预先设定的第一次数阈值，则将最后一次计算获得的最小偏差值所属的目标的距离值作为当前真实目标的距离值存储。

[0036] 实施例二：

[0037] 图2为本发明另一实施例下水道低功耗液位测距的方法的流程示意图。如图2所示，该方法包括以下步骤：

[0038] 步骤1，通过选定的脉冲相干毫米波雷达设备获得下水道液位测距数据。优选地，脉冲相干毫米波雷达设备为60GHz PCR毫米波雷达，因为是脉冲形式的FMCW雷达，并不是连续的FMCW雷达，且下水道场景很少发生突变巨大的场景，因此雷达的整体功耗可以做到很低。

[0039] 一种具体实现中，通过选定的脉冲相干毫米波雷达设备根据预先设定的时间间隔定时获取下水道液位测距数据。优选地，预先设定的时间间隔为1min。

[0040] 一种具体实现中，使用雷达设备连续测距，并计算连续测距数据的最小偏差值；当连续测距数据的最小偏差值的绝对值大于预先设定的阈值时，重新获取下水道液位测距数据；当最小偏差值的绝对值连续小于预先设定的阈值的次数等于预定的次数时，将最后计算获得的最小偏差值所属的目标作为第一个真实目标，并存储第一个真实目标的距离值last_distance。优选地，阈值为0.5，次数为5次。

[0041] 步骤2，通过选定的排序算法对所述下水道液位测距数据进行排序，得到第一目标组，其中，所述排序算法为最强信号排序法或最近目标排序法。

[0042] 在平静的下水道环境中一次回波的信号强度会远高于二次回波的信号强度，可以根据信号强度来筛选出真实目标，过滤二次回波。但是在波动和流动剧烈的下水道中，会有很大的概率出现二次回波的信号强于一次回波的情况，导致输出错误的距离。优选地，最强信号排序法为根据单次测距获得的多个目标结果，按照信号强度从大到小依次排列。

[0043] 在简单的下水道环境中被测液面是距离雷达最近的目标，二次回波的距离是一次回波的距离的两倍，所以可以根据最近目标的排序来过滤二次回波。但是在复杂的下水道中，近距离有管道，爬梯的情况下，会受到近距离物的干扰，并且在下雨天有大量流水流过雷达传感器时，也会受到近距离物干扰，导致采集到的最近目标并不是被测液面的问题。优选地，最近目标排序法为根据单次测距的多个目标结果，按照距离从小到大排序。

[0044] 一种具体实现中，雷达设备一次测距可以输出多个目标，多个目标中包含真实目标、多次回波目标、雨水目标或什么目标都检测不到的情况。优选地，目标个数最多可以输出8个。

[0045] 步骤3，根据所述第一目标组中目标的顺序从前到后取出预先设定的数量的目标，作为第二目标组。

[0046] 优选地，根据单次测距的多个目标结果以及排序算法的排序方式，取前3个目标。

[0047] 步骤4，计算所述第二目标组中每个目标的距离值与上一次真实目标的距离值的偏差值，并对比所述第二目标组中每个目标的偏差值，获得最小偏差值。

[0048] 在下水道场景中，因为被测液面不会在短时间内突变剧烈。因此，选择偏差最小的目标可以有效的过滤二次回波和近距离干扰物。

[0049] 优选地，通过如下公式计算第二目标组中目标的距离值与上一次真实目标的距离值的偏差值：

[0050] (当前目标的距离值‑上一次真实目标的距离值)/上一次真实目标的距离值。

[0051] 步骤5，判断所述最小偏差值的绝对值是否小于预先设定的阈值，若是则将所述最小偏差值作为当前真实目标的距离值存储；若否则转入步骤6。优选地，阈值为0.5。

[0052] 步骤6，根据预存的第一计数参数判断所述最小偏差值的绝对值大于预先设定的阈值的次数是否大于预先设定的第一计数参数的值，若是则将所述最小偏差值作为当前真实目标的距离值存储；若否则转入步骤7。优选地，第一计数参数的值为5次。

[0053] 步骤7，将所述第一计数参数的值自增，并重新获取所述下水道液位测距数据，判断所述下水道液位测距数据中的目标是否为空，若否，则转入步骤2，若是，则转入步骤8；

[0054] 步骤8，根据预存的第二计数参数判断所述下水道液位测距数据中的目标为空的次数是否大于预先设定的第二计数参数的值，若否，则将所述第二计数参数的值自增；若是，则确认当前目标在盲区或者当前无目标存在。优选地，第二计数参数的值为5次。

[0055] 一种具体实现中，在下水道场景中，因为下水道环境恶劣，并且在下雨天气雨水井会受到湍急水流的波动影响。因此在采集过程中，如果最终结果出现了偏差的绝对值大于0.5的情况，会立即重新采集，并继续判断偏差的绝对值是否大于0.5。如果重新采集5次的偏差的绝对值都大于0.5，则输出最后一次采集的目标的距离值。

[0056] 一种具体实现中，在下水道场景中，因为下水道环境恶劣，并且在下雨天气雨水井会受到湍急水流的波动影响。因此在采集过程中，如果当前采集的数据出现无任何目标的情况，会立即重新采集数据。如果重新采集5次都无目标，则确定当前目标处于盲区或者当前目标大于测量范围。优选地，盲区为目标距离小于20CM。优选地，测量范围为12m。

[0057] 一种具体实现中，只要当下目标数据符合所有条件就会立即上报，不会继续进行重采，可以大大节省采集次数和功耗，进一步保证当下数据的实时性和稳定性。

[0058] 通过本实施例的技术方案，能够在保持高精度液位测量的同时，大幅降低雷达设备功耗，进一步提高测量数据的实时有效性。

[0059] 实施例三：

[0060] 本发明还提供一种下水道低功耗液位测距的装置，如图3所示，该装置包括处理器301、存储器302、总线303、以及存储在所述存储器302中并可在所述处理器301上运行的计算机程序，处理器301包括一个或一个以上处理核心，存储器302通过总线303与处理器301相连，存储器302用于存储程序指令，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明实施例一的上述方法实施例中的步骤。

[0061] 进一步地，作为一个可执行方案，所述下水道低功耗液位测距的装置可以是计算机单元，该计算机单元可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述计算机单元可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，上述计算机单元的组成结构仅仅是计算机单元的示例，并不构成对计算机单元的限定，可以包括比上述更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件。例如所述计算机单元还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等，本发明实施例对此不做限定。

[0062] 进一步地，作为一个可执行方案，所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field‑Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述计算机单元的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机单元的各个部分。

[0063] 所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述计算机单元的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

[0064] 实施例四：

[0065] 本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文所述的方法的步骤。

[0066] 尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。