阅读说明：本技术 具有超声测距功能的装置及测距方法 (Device with ultrasonic distance measurement function and distance measurement method ) 是由 具子星 王友 赵志勇 于 2020-04-29 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种具有超声测距功能的装置及测距方法,其中的装置包括控制单元、与控制单元连接的超声发射单元、主麦克风和辅助麦克风；其中,超声发射单元用于发射超声信号至外界物体；主麦克风用于拾取经外界物体反射后的超声信号,辅助麦克风用于拾取环境噪声信号；控制单元用于根据主麦克风拾取的超声信号以及环境噪声信号获取有效信号,并根据超声信号的发射时间以及主麦克风接收到有效信号的接收时间,确定装置与外界物体之间的有效距离；控制单元根据有效距离执行对应的控制指令。利用上述发明能够利用主麦克风和辅助麦克风提高距离探测的准确性。(The invention provides a device with an ultrasonic distance measuring function and a distance measuring method, wherein the device comprises a control unit, an ultrasonic transmitting unit connected with the control unit, a main microphone and an auxiliary microphone; the ultrasonic transmitting unit is used for transmitting an ultrasonic signal to an external object; the main microphone is used for picking up ultrasonic signals reflected by an external object, and the auxiliary microphone is used for picking up environmental noise signals; the control unit is used for acquiring an effective signal according to the ultrasonic signal picked up by the main microphone and the environmental noise signal, and determining the effective distance between the device and an external object according to the transmitting time of the ultrasonic signal and the receiving time of the effective signal received by the main microphone; and the control unit executes a corresponding control instruction according to the effective distance. The accuracy of distance detection can be improved by using the main microphone and the auxiliary microphone.)

具有超声测距功能的装置及测距方法

技术领域

本发明涉及声学技术领域，更为具体地，涉及一种具有超声测距功能的装置及测距方法。

背景技术

在现有终端设备中，测距通常采用接近传感器，传感器不仅检测精度低，还会导致终端设备的功耗较大，影响用户体验。

为此，鉴于超声波具有指向性强、能量消耗慢、遇到障碍物会发生反射等特性，往往借助超声波来实现距离检测。但是，由于超声波在传播过程中会受到环境中的物体或者环境噪声的影响，单纯使用超声波和接收信号的麦克风进行测距会影响其测距精度，不能满足高精度的测距要求。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种具有超声测距功能的装置及测距方法，以解决目前的终端测距方式存在的检测精度低、能耗高、用户体验效果差等问题。

本发明提供的具有超声测距功能的装置，包括控制单元、与控制单元连接的超声发射单元、主麦克风和辅助麦克风；其中，超声发射单元用于发射超声信号至外界物体；主麦克风用于拾取经外界物体反射后的超声信号，辅助麦克风用于拾取环境噪声信号；控制单元用于根据主麦克风拾取的超声信号以及环境噪声信号获取有效信号，并根据超声信号的发射时间以及主麦克风接收到有效信号的接收时间，确定装置与外界物体之间的有效距离；控制单元根据有效距离执行对应的控制指令。

此外，优选的技术方案是，有效信号为主麦克风拾取的超声信号与环境噪声信号之间的差值。

此外，优选的技术方案是，装置与外界物体之间的有效距离计算公式为：

L＝v₀*Δ_t

其中，v₀表示声速，Δ_t表示接收时间与发射时间的时间差。

此外，优选的技术方案是，当有效距离大于预设值一时，控制单元控制装置的屏幕启动；否则，控制单元控制装置的屏幕关闭。

此外，优选的技术方案是，当距离大于预设值二时，控制单元控制装置的播放模式为听筒播放模式；否则，控制单元控制装置的播放模式为扬声器播放模式。

此外，优选的技术方案是，主麦克风和辅助麦克风的设置间距不大于2mm。

此外，优选的技术方案是，还包括设置在辅助麦克风外侧的屏蔽结构；屏蔽结构用于屏蔽辅助麦克风接收超声发射单元发射的超声信号。

此外，优选的技术方案是，环境噪声信号包括经超声发射单元至辅助麦克风的第一非有效距离漏声。

此外，优选的技术方案是，主麦克风还用于拾取经超声发射单元至主麦克风的第二非有效距离漏声；并且，有效信号为主麦克风拾取的超声信号和第二非有效距离漏声与第一非有效距离漏声的差值。

本发明还提供一种超声测距方法，利用上述具有超声测距功能的装置进行超声测距；其中，超声测距方法包括：控制超声发生单元发射超声信号至外界物体；通过主麦克风拾取经外界物体反射后的超声信号，同时，通过辅助麦克风拾取环境中的环境噪声信号；根据主麦克风拾取的超声信号以及环境噪声信号获取对应的有效信号；根据超声信号的发射时间以及主麦克风接收到有效信号的接收时间，确定装置与外界物体之间的有效距离。

利用上述具有超声测距功能的装置及测距方法，设置辅助麦克风拾取环境中的环境噪声信号，进而根据主麦克风拾取的超声信号以及环境噪声信号获取有效信号，能够提高主麦克风接收信号的精度，并根据有效信号确定装置与物体间的精确距离，测距精度高，且装置功耗小。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本发明实施例的本发明实施例的具有超声测距功能的装置的原理图；

图2为根据本发明实施例的测距方法的流程图。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

为详细描述本发明的具有超声测距功能的装置的原理，以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

图1示出了根据本发明实施例的具有超声测距功能的装置的原理。

如图1所示，本发明实施例的具有超声测距功能的装置，包括控制单元、与控制单元连接的超声发射单元、主麦克风和辅助麦克风；其中，超声发射单元用于发射超声信号至外界物体，该超声信号可以为声音信号；主麦克风用于拾取经外界物体反射后的超声信号，辅助麦克风用于拾取环境噪声信号；控制单元用于根据主麦克风拾取的超声信号以及环境噪声信号获取有效信号，并根据超声信号的发射时间以及主麦克风接收到有效信号的接收时间，确定装置(具有超声测距功能的装置，下同)与外界物体之间的有效距离，进而控制单元就可根据有效距离执行对应的控制指令。

其中，主麦克风拾取的超声信号与环境噪声信号之间的差值可作为有效信号，辅助麦克风的设置能够有效提高主麦克风接收到的超声信号的精度，此外，根据主麦克风接收到的有效信号的时间和超声信号的发射时间，能够确定超声发射单元(也可理解为整个具有超声测距功能的装置)与外界物体之间的精确距离。

具体地，装置与外界物体之间的有效距离计算公式为：

L＝v₀*Δ_t

其中，v₀表示声速，Δ_t表示主麦克风接收到有效信号的接收时间与超声信号的发射时间的时间差值。

进一步地，在获取到有效距离后，控制单元就可根据有效距离执行对应的控制指令。例如，当有效距离大于预设值一时，控制单元可控制装置的屏幕启动；否则，控制单元可控制装置的屏幕关闭。又例如，当距离大于预设值二时，控制单元可控制装置的播放模式为听筒播放模式；否则，控制单元可控制装置的播放模式为扬声器播放模式等。

需要说明的是，上述预设值一和预设值二可根据客户要求或者装置结构及具体应用场景自行设定。

在本发明的一个具体实施方式中，环境噪声信号包括经超声发射单元至辅助麦克风的第一非有效距离漏声；此外，主麦克风还用于拾取经超声发射单元至主麦克风的第二非有效距离漏声；并且，有效信号为主麦克风拾取的超声信号和第二非有效距离漏声与第一非有效距离漏声的差值。

作为具体示例，如图1所示，SPK为超声发射单元，MIC1为辅助麦克风，MIC2为主麦克风，信号一为辅助麦克风接收到的第一非有效距离漏声，信号二为主麦克风接收到的由外界物体反射回来的超声信号，时间t1和时间t2之和为主麦克风接收到超声信号的时间，根据该时间即可获取装置与物体之间的有效距离。

为提高辅助麦克风拾取环境噪声信号的精度，以及有效距离的检测精度，该辅助麦克风和主麦克风尽量靠近设置，在本发明的具有超声测距功能的装置中，主麦克风和辅助麦克风的设置间距不大于2mm。

另外，在装置的壳体内还设置有局部罩设在辅助麦克风外侧的屏蔽结构，通过屏蔽结构可屏蔽辅助麦克风接收超声发射单元发射的超声信号，确保其能够有效拾取第一非有效距离漏声信号，以辅助提高主麦克风对超声信号的提取精度。

在本发明的另一具体实施方式中，具有超声测距功能的装置可以为手机等移动终端，当手机检测到用户的人脸皮肤与手机之间的距离大于/小于设定值时，可控制手机屏幕开启或者息屏等。

与上述具有超声测距功能的装置相对应，本发明还提供一种测距方法。图2示出了根据本发明实施例的测距方法的流程。

如图2所示，本发明实施例的测距方法，具体包括以下步骤：

S110：控制超声发生单元发射超声信号至外界物体；

S120：通过主麦克风拾取经外界物体反射后的超声信号，同时，通过辅助麦克风拾取环境中的环境噪声信号；

S130：根据主麦克风拾取的超声信号以及环境噪声信号获取对应的有效信号；

S140：根据超声信号的发射时间以及主麦克风接收到有效信号的接收时间，确定装置与外界物体之间的有效距离。

当获取到装置与外界物体之间的有效距离后，装置内的控制单元即可根据该有效距离控制装置内的其他结构件执行相应的控制指令。

此外，该测距方法的实施例可参考装置实施例中的表述，此处不再一一赘述。

利用上述本发明提供的具有超声测距功能的装置及测距方法，能够通过辅助麦克风提高主麦克风的信号提取精度，进而获得精确的信号传递时间，可提高装置的距离测量精度及用户整体体验。

如上参照图1和图2以示例的方式描述根据本发明的具有超声测距功能的装置及测距方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的具有超声测距功能的装置及测距方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。