實(shí)施例的圖3的方法的各個(gè)階段；
[0050] 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的各種被接收回波；
[0051] 圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的由圖1的系統(tǒng)訪問和維護(hù)的各種數(shù)據(jù)結(jié) 構(gòu)；
[0052] 圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有安裝在筒倉的天花板的和具有預(yù)期屬于 內(nèi)容物的上表面的多個(gè)估計(jì)的點(diǎn)的圖1的系統(tǒng)的筒倉的局部剖視圖；
[0053] 圖9圖示了由多路徑導(dǎo)致的假回波；及
[0054] 圖10圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的線性模糊邏輯函數(shù)。
[0055] 將要理解的是，為了說明的簡單和清晰，圖中所示的元素不一定按比例繪制。例 如，為了清晰起見，某些元素的尺寸可能相對于其他元素被放大。此外，在認(rèn)為適當(dāng)?shù)牡胤剑?參考數(shù)字可能在附圖中被重復(fù)以指示相應(yīng)的或類似的元素。
【具體實(shí)施方式】
[0056] 在下面的詳細(xì)描述中，提出了許多具體的細(xì)節(jié)以提供對本發(fā)明的深入理解。然而， 本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的是，可在沒有這些具體的細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施本發(fā)明。在其他情 況下，眾所周知的方法、程序和組件沒有被詳細(xì)描述以避免使本發(fā)明晦澀難懂。
[0057] 視為本發(fā)明的主題在說明書的結(jié)尾部分特別指出和明確提出。然而，本發(fā)明，關(guān)于 組織和操作方法及其目的、特征和優(yōu)點(diǎn)通過結(jié)合附圖閱讀并參照下面的詳細(xì)描述可以被最 好地理解。
[0058] 將理解的是，為了圖示的簡單和清晰，圖中所示的元素不一定按比例繪制。例如， 為了清晰起見，某些元素的尺寸可以相對于其他元素被放大。此外，在認(rèn)為適當(dāng)?shù)牡胤?，?考數(shù)字可能在附圖中被重復(fù)以指示相應(yīng)的或類似的元素。
[0059] 在說明書中對系統(tǒng)的任何引用應(yīng)準(zhǔn)用于可由系統(tǒng)執(zhí)行的方法。
[0060] 因?yàn)楸景l(fā)明所說明的實(shí)施例大部分可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的電子組件 和電路實(shí)現(xiàn)，為了理解和評估本發(fā)明的基本概念，且為了不使本發(fā)明的講解混淆或混亂，細(xì) 節(jié)將不會以更大的篇幅被闡釋，除非如上所說明的認(rèn)為是有必要的。
[0061] 在說明書中對方法的任何引用應(yīng)準(zhǔn)用于可執(zhí)行該方法的系統(tǒng)，且應(yīng)準(zhǔn)用于存儲一 旦由計(jì)算機(jī)執(zhí)行導(dǎo)致該方法的執(zhí)行的指令的非暫時(shí)性的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
[0062] 在說明書中對系統(tǒng)的任何引用應(yīng)準(zhǔn)用于可由系統(tǒng)執(zhí)行的方法，應(yīng)準(zhǔn)用于存儲一旦 由計(jì)算機(jī)執(zhí)行導(dǎo)致該方法的執(zhí)行的指令的非暫時(shí)性的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
[0063] 本發(fā)明是用于測量儲存在諸如筒倉、開口倉、圓頂?shù)鹊膫}中的材料的量的系統(tǒng)。具 體地說，本發(fā)明可用于監(jiān)測筒倉中的庫存。
[0064] 根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容物測量的原理和操作通過參考附圖和相應(yīng)的描述可以被更好 地理解。
[0065] 倉包含未知量的內(nèi)容物一如形成未知的三維形狀的固體內(nèi)容物。例如，在頂部具 有單個(gè)填入點(diǎn)的圓筒形倉中，內(nèi)容物可能堆積為圓錐。假定上表面的形貌和倉的尺寸確定 倉內(nèi)的固體材料的體積。
[0066] 術(shù)語回波的意思是被接收機(jī)接收的并且由于輻射脈沖的傳輸從物體被散射的或 被反射的輻射信號。
[0067] 術(shù)語"起源"是指回聲源一指的是接收機(jī)估計(jì)的反射、散射或以其他方式將回波導(dǎo) 向到接收機(jī)的位置。
[0068] 術(shù)語回波和起源在本說明書中以可互換的方式使用。
[0069] 對應(yīng)的回波是共享相同的（或?qū)嵸|(zhì)上相同的）起源的回波。
[0070] 術(shù)語"列表"和"數(shù)據(jù)庫"是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的非限制性的例子且以可互換的方式使用。
[0071] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)10。
[0072] 系統(tǒng)10包括模糊邏輯模塊20、存儲器單元12和體積計(jì)算器30。這些模塊可以屬 于（或可以形成）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
[0073] 圖1圖示了系統(tǒng)10還包括接收機(jī)50和發(fā)射機(jī)40。發(fā)射機(jī)40和接收機(jī)50形成收 發(fā)機(jī)70。值得注意的是，系統(tǒng)10內(nèi)包括的任何這些組件是可選的。
[0074] 發(fā)射機(jī)40可在多個(gè)時(shí)段發(fā)射輻射脈沖。輻射脈沖可以是射頻脈沖、聲脈沖等。
[0075] 接收機(jī)50可接收從輻射脈沖的傳輸產(chǎn)生的接收到的回波。
[0076] 聲能量脈沖可能寬到足以覆蓋而無需掃描內(nèi)容物的上表面的相對較大的區(qū)域一 與可以被窄截面射頻或窄截面（約10度的孔徑）超聲波覆蓋的更窄得多的區(qū)域相比。值 得注意的是，本發(fā)明可以準(zhǔn)用于大（約60-80度的孔徑）截面的射頻脈沖（例如IGHz射頻 脈沖）或使用射頻的掃描系統(tǒng)或使用超聲波的掃描系統(tǒng)。聲能量脈沖可以具有2-7赫茲之 間的頻率。
[0077] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有安裝在筒倉300的天花板302上的且面對 內(nèi)容物的上表面90的系統(tǒng)10的筒倉300的局部剖視圖。
[0078](圖1中的）發(fā)射機(jī)40和接收機(jī)50是由三個(gè)不共線的聲收發(fā)機(jī)70實(shí)現(xiàn)的。這 種聲收發(fā)機(jī)的非限制性例子是在美國專利8091421中示出的，該美國專利通過引用并入本 文。值得注意的是，收發(fā)機(jī)的數(shù)量可以不同于三，且可以使用射頻和超聲輻射。
[0079] 每一聲收發(fā)機(jī)70可以包括發(fā)射路徑和接收路徑。發(fā)射路徑可以包括脈沖整 形器71、調(diào)制器72和換能器（揚(yáng)聲器）73而接收路徑可以包括換能器（麥克風(fēng)）74、 解調(diào)器75、脈沖壓縮器76和后處理器77,如在標(biāo)題為"Variable length ranging and direction-finding signals constructed from beamlimited kernals and sparse spreading sequences"、序列號為13/041461、提交日期為2011年7月3日的美國專利申請 中示出的，該美國專利申請通過引用并入本文。
[0080] 脈沖整形器71從內(nèi)核生成基帶脈沖。調(diào)制器72使用基帶脈沖調(diào)制載波。換能器 73將調(diào)制的載波作為發(fā)射的聲脈沖56朝向內(nèi)容物的上表面90發(fā)出到支持載波傳播的介 質(zhì)。
[0081] 回波58從上表面90的回波起源57反射并被換能器74接收。解調(diào)器75解調(diào)回 波以提供接收的基帶脈沖的表示。
[0082] 脈沖壓縮器76通過反卷積壓縮基帶脈沖的表示。脈沖壓縮提供了是原始內(nèi)核的 時(shí)移表示的壓縮脈沖。后處理器77將后處理應(yīng)用于壓縮脈沖和將上表面90的多個(gè)點(diǎn)的范 圍推斷為聲脈沖56和回波58的往返行程傳播時(shí)間的結(jié)果的一半。
[0083] 通過利用收發(fā)機(jī)70的不同組合來發(fā)射聲脈沖和接收回波來獲取方向信息。
[0084] 一個(gè)或多個(gè)收發(fā)機(jī)70可以在任何給定的時(shí)間點(diǎn)作為發(fā)射機(jī)操作且可以將聲能量 的脈沖（聲脈沖）56朝向倉300的內(nèi)容物80的上表面90發(fā)出。
[0085] 聲脈沖56在圖2中被用符號表TK為從一個(gè)收發(fā)機(jī)70出現(xiàn)的波形。從上表面90 反射回到收發(fā)機(jī)70的聲脈沖56的回波由圖2中的箭頭58表示。
[0086] 由作為接收機(jī)50操作的收發(fā)機(jī)70接收到的回波58反過來又可以產(chǎn)生代表內(nèi)容 物80的上表面90的形狀的檢測信號。
[0087] 檢測信號可以響應(yīng)回波的到達(dá)時(shí)間，回波到達(dá)不同收發(fā)機(jī)的時(shí)間之間的關(guān)系，和 收發(fā)機(jī)的空間布局。
[0088] 回波通常會發(fā)自大的表面，及上表面上的不規(guī)則區(qū)域，和材料接觸壁而創(chuàng)建角落 的筒倉側(cè)壁。該系統(tǒng)將獲得一個(gè)接一個(gè)的回波，根據(jù)各個(gè)回波起源距離系統(tǒng)的范圍在時(shí)間 上分開。
[0089] 假定每接收到回波的時(shí)候，系統(tǒng)10 (例如接收機(jī)50)可以生成接收到的回波的起 源的范圍（基于到達(dá)時(shí)間Τ0Α)和接收的回波的到達(dá)方向（DOA)的估計(jì)。
[0090] 可使用，例如，多個(gè)接收器（或諸如圖2的三個(gè)收發(fā)機(jī)70的收發(fā)機(jī)），并應(yīng)用基于 三角測量的方法（或其他方向定位法）檢測每一回波的方向來獲得D0A。
[0091] 假定倉是一個(gè)嘈雜的環(huán)境且范圍和DOA估計(jì)的準(zhǔn)確性取決于噪聲。此外，所接收 的回波之間的間隔是由系統(tǒng)的范圍分辨率確定的且可能導(dǎo)致估計(jì)方向的附加誤差。
[0092] 所接收的回波的信號噪聲比（SNR)由SNR屬性表示，其可能隨時(shí)間而變化。SNR可 能是回波起源的幾何結(jié)構(gòu)的函數(shù)且取決于在測量時(shí)間空氣中的粉塵濃度。粉塵濃度可能隨 時(shí)間而變化（例如，通常在填充后，空氣會比幾小時(shí)后具有更多灰塵）。因此，信號強(qiáng)度可能 隨時(shí)間而變化。噪聲通常是由于外部噪聲源引起的，如由在倉的附近的可能產(chǎn)生聲能量或 電磁能量的機(jī)械引起的。
[0093] 除了來自材料的有意義的回波，系統(tǒng)可能由于多路徑軌跡得到假回波。圖8示出 了存儲內(nèi)容物80的筒倉300的橫截面，系統(tǒng)的收發(fā)機(jī)70使用輻射脈沖56照射在內(nèi)容物80 的上表面90上的點(diǎn)57。點(diǎn)57把輻射脈沖56的回波朝向筒倉300的左壁（路徑58 (1))反 射且左壁將回波（路徑58(2))朝向收發(fā)機(jī)70反射。
[0094] 點(diǎn)57是回波58的真實(shí)起源，但由于多路徑，收發(fā)器"看到"位于倉300的外部的錯(cuò) 誤的起源55 -位于路徑58⑵的DOA但位于等于路徑58⑴和58⑵的總和的距離（距 收發(fā)機(jī)70)處。
[0095] 基于其在筒倉300外的相對大的距離，系統(tǒng)可以確定錯(cuò)