通過(guò)移動(dòng)終端的耳機(jī)接口實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè)距的方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及超聲波測(cè)距設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種通過(guò)移動(dòng)終端的耳機(jī)接 口實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè)距的方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 使用傳統(tǒng)尺測(cè)量目標(biāo)物間的距離具有很多局限性，例如需接觸性測(cè)量、需他人協(xié) 作、攜帶不便等;超聲波其波長(zhǎng)短，能量高，沿直線(xiàn)傳播，傳輸衰減小，反射能力強(qiáng)。在應(yīng)用于 測(cè)距時(shí)，具有非接觸、長(zhǎng)距離、環(huán)境(如高濕、有毒、腐蝕等)適應(yīng)能力強(qiáng)、可在線(xiàn)測(cè)量、高精度 等優(yōu)點(diǎn)。然而現(xiàn)有的超聲波測(cè)距設(shè)備大多體積龐大、笨重，不便于攜帶。
[0003] 當(dāng)今，智能手機(jī)已經(jīng)成為人們的標(biāo)配攜帶品，借助其實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用越來(lái)越多，但由于 人耳聽(tīng)覺(jué)限制，人們幾乎不關(guān)注超聲波頻段的聲音，超聲波在手機(jī)上的應(yīng)用幾乎空白。標(biāo)配 的耳機(jī)接口使手機(jī)能很方便連接外設(shè)，而不需占用寶貴的手機(jī)空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種通過(guò)移動(dòng)終端的耳機(jī)接口實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè)距的方法及系統(tǒng)， 以解決現(xiàn)有技術(shù)中超聲波測(cè)距設(shè)備大多體積龐大、笨重，不便于攜帶的技術(shù)問(wèn)題。
[0005] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種通過(guò)移動(dòng)終端的耳機(jī)接口實(shí)現(xiàn)超聲波 測(cè)距的方法，所述方法包括：
[0006] 移動(dòng)終端通過(guò)耳機(jī)接口將超聲波電信號(hào)發(fā)送到超聲波收發(fā)裝置；
[0007]所述超聲波收發(fā)裝置將所述超聲波電信號(hào)轉(zhuǎn)化為超聲波聲信號(hào)并將所述超聲波 聲信號(hào)發(fā)射出去，同時(shí)所述移動(dòng)終端啟動(dòng)定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)；
[0008] 所述超聲波收發(fā)裝置接收經(jīng)過(guò)測(cè)距目標(biāo)反射回的超聲波聲信號(hào)，并將所述反射回 的超聲波聲信號(hào)轉(zhuǎn)化為超聲波電信號(hào)；
[0009] 所述超聲波收發(fā)裝置將所述超聲波電信號(hào)通過(guò)耳機(jī)接口發(fā)送給所述移動(dòng)終端；同 時(shí)所述移動(dòng)終端控制所述定時(shí)器停止計(jì)時(shí)；
[0010] 所述移動(dòng)終端根據(jù)所述定時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間以及超聲波的傳播速度計(jì)算得到所述 目標(biāo)距離移動(dòng)終端的距離。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，所述超聲波收發(fā)裝置包括發(fā)生通路和接收通路;所述 發(fā)生通路包括依次連接的功率放大器和超聲波發(fā)生器;所述接收通路包括依次連接的超聲 波接收器、放大器、濾波電路以及整形電路。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，所述超聲波收發(fā)裝置的收發(fā)頻率范圍為20KHZ~ 24KHZ。
[0013]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，所述超聲波收發(fā)裝置的收發(fā)頻率范圍為22±1.25KHZ。
[0014]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，所述移動(dòng)終端通過(guò)耳機(jī)接口的左/右聲道將超聲波電 信號(hào)發(fā)送到超聲波收發(fā)裝置;所述超聲波收發(fā)裝置將所述超聲波電信號(hào)通過(guò)耳機(jī)接口的麥 克風(fēng)聲道發(fā)送給所述移動(dòng)終端。
[0015] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明還提供一種通過(guò)移動(dòng)終端的耳機(jī)接口實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè) 距的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括移動(dòng)終端和超聲波收發(fā)裝置;所述移動(dòng)終端和超聲波收發(fā)裝置通 過(guò)移動(dòng)終端的耳機(jī)接口進(jìn)行通訊連接;所述移動(dòng)終端進(jìn)一步包括數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換 電路、處理器以及定時(shí)器;所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路用于將超聲波數(shù)字電信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲波模擬 電信號(hào)，并通過(guò)耳機(jī)接口將超聲波模擬電信號(hào)發(fā)送到所述超聲波收發(fā)裝置;所述超聲波收 發(fā)裝置用于將所述超聲波模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)化為超聲波聲信號(hào)并將所述超聲波聲信號(hào)發(fā)射出 去，所述超聲波收發(fā)裝置還用于接收經(jīng)過(guò)測(cè)距目標(biāo)反射回的超聲波聲信號(hào)，將所述反射回 的超聲波聲信號(hào)轉(zhuǎn)化為超聲波模擬電信號(hào)后并將所述超聲波模擬電信號(hào)通過(guò)耳機(jī)接口發(fā) 送給所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路用于將超聲波模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲波數(shù)字電 信號(hào)并將超聲波數(shù)字電信號(hào)發(fā)送給所述處理器;所述定時(shí)器用于在所述超聲波收發(fā)裝置將 所述超聲波聲信號(hào)發(fā)射出去時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，并在所述超聲波收發(fā)裝置將所述超聲波電信號(hào)通 過(guò)耳機(jī)接口發(fā)送給所述處理器時(shí)停止計(jì)時(shí);所述處理器用于根據(jù)所述定時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間以 及超聲波的傳播速度計(jì)算得到所述目標(biāo)距離移動(dòng)終端的距離。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，所述超聲波收發(fā)裝置包括發(fā)生通路和接收通路;所述 發(fā)生通路包括依次連接的功率放大器和超聲波發(fā)生器;所述接收通路包括依次連接的超聲 波接收器、放大器、濾波電路以及整形電路。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，所述超聲波收發(fā)裝置的收發(fā)頻率范圍為20KHZ~ 24KHZ。
[0018]根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，所述超聲波收發(fā)裝置的收發(fā)頻率范圍為22 ±1.25KHZ。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，所述移動(dòng)終端通過(guò)耳機(jī)接口的左/右聲道將超聲波電 信號(hào)發(fā)送到超聲波收發(fā)裝置;所述超聲波收發(fā)裝置將所述超聲波電信號(hào)通過(guò)耳機(jī)接口的麥 克風(fēng)聲道發(fā)送給所述移動(dòng)終端。
[0020] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的通過(guò)移動(dòng)終端的耳機(jī)接口實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè)距的方法 及系統(tǒng)，利用移動(dòng)終端的耳機(jī)接口作為輸入輸出源，將移動(dòng)終端與外設(shè)的超聲波收發(fā)裝置 連接，只需通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的耳機(jī)接口就可以使移動(dòng)終端能很方便連接外設(shè)超聲波收發(fā)裝置進(jìn)而 實(shí)現(xiàn)測(cè)距功能，而不需占用寶貴的移動(dòng)終端其他空間。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使 用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 的附圖。
[0022] 圖1是本發(fā)明通過(guò)移動(dòng)終端的耳機(jī)接口實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè)距的方法一優(yōu)選實(shí)施例的流 程不意圖；
[0023]圖2是種標(biāo)準(zhǔn)的四段式耳機(jī)接口（具備全雙工傳輸，即同時(shí)輸入與輸出）的結(jié)構(gòu)示 意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明圖1實(shí)施例中超聲波收發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)原理框圖；以及
[0025]圖4是本發(fā)明通過(guò)移動(dòng)終端的耳機(jī)接口實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè)距的系統(tǒng)一優(yōu)選實(shí)施例的組 成結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。特別指 [0027]出的是，以下實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，但不對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定。同樣的， 以下實(shí)施例僅為本發(fā)明的部分實(shí)施例而非全部實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng) 造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0028]請(qǐng)參閱圖1，圖1是本發(fā)明通過(guò)移動(dòng)終端的耳機(jī)接口實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè)距的方法一優(yōu)選 實(shí)施例的流程示意圖；該方法包括但不限于以下步驟。
[0029] 步驟S100,移動(dòng)終端通過(guò)耳機(jī)接口將超聲波電信號(hào)發(fā)送到超聲波收發(fā)裝置。
[0030] 人耳的聽(tīng)覺(jué)頻率范圍通常為20HZ~20KHZ，處于該頻率范圍內(nèi)的聲波為可聞聲，低 于20HZ的聲波為次聲波，高于20KHZ的聲波為超聲波，次聲波和超聲波均不可被人耳覺(jué)察。 本發(fā)明正是利用頻率高于20KHZ的超聲波段進(jìn)行測(cè)距。
[0031] 在本實(shí)施例中，優(yōu)選地，移動(dòng)終端為手機(jī)、平板電腦等設(shè)備。目前，手機(jī)等移動(dòng)終端 上廣泛使用3.5mm四段耳機(jī)接口，其接口簡(jiǎn)單，一般包含左（Left channel)、右（Right channel)兩個(gè)輸出聲道，一個(gè)麥克風(fēng)(Microphone)聲道和一個(gè)接地(Ground )，有0MTP( Open Mobile Terminal Platform，開(kāi)放移動(dòng)終端平臺(tái)組織，這是目前我們的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）和CTIA (美國(guó)無(wú)線(xiàn)通信和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)，目前常用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn))兩種通用標(biāo)準(zhǔn)，如圖2所示，圖2是兩種 標(biāo)準(zhǔn)的四段式耳機(jī)接口（具備全雙工傳輸，即同時(shí)輸入與輸出）的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032] 平時(shí)，雖然耳機(jī)接口傳輸?shù)氖锹曇裘浇?，但從本質(zhì)上來(lái)看，其為一定頻率范圍的電 信號(hào)，與普通的電信號(hào)沒(méi)有本質(zhì)上的差異，因此只要滿(mǎn)足接口標(biāo)準(zhǔn)，其也可作為其他相關(guān)電 信號(hào)的傳輸接口使用。
[0033] 本發(fā)明這是利用耳機(jī)接口作為輸入輸出源，將移動(dòng)終端與外設(shè)的超聲波收發(fā)裝置 進(jìn)行通訊連接。通過(guò)編程使手機(jī)通過(guò)下行鏈路經(jīng)耳機(jī)接口輸出一段單頻超聲波電信號(hào)，在 本實(shí)施例中，優(yōu)選地移動(dòng)終端通過(guò)耳機(jī)接口的左/右聲道將超聲波電信號(hào)發(fā)送到超聲波收 發(fā)裝置。
[0034] 步驟S200,超聲波收發(fā)裝置將超聲波電信號(hào)轉(zhuǎn)化為超聲波聲信號(hào)并將超聲波聲信 號(hào)發(fā)射出去，同時(shí)移動(dòng)終端啟動(dòng)定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)。
[0035]本方案的關(guān)鍵在于手機(jī)平臺(tái)能否產(chǎn)生和處理一個(gè)頻率>20KHZ的電信號(hào)，這取決于 平臺(tái)的ADC/DAC(模數(shù)和數(shù)模)采樣率，采樣率越高其所能采樣的信號(hào)頻率就越高。例如，手 機(jī)通用平臺(tái)的上行ADC和下行DAC的最大采樣率均為48KHZ，根據(jù)采樣定理，要求上下行電信 號(hào)的最大頻率均不能超過(guò)24KHZ，才能無(wú)失真保留和還原原始信號(hào)。因此，這種平臺(tái)能處理 和產(chǎn)生20KHZ~24KHZ范圍內(nèi)的超聲波信號(hào)。在平臺(tái)的允許范圍內(nèi)，可通過(guò)軟件選擇不同的 采樣率來(lái)實(shí)現(xiàn)超聲波電信號(hào)的產(chǎn)生與處理。
[0036] 超聲波收發(fā)裝置將超聲波電信號(hào)轉(zhuǎn)化為超聲波聲信號(hào)并將超聲波聲信號(hào)發(fā)射出 去，同時(shí)移動(dòng)終端啟動(dòng)定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)。
[0037] 步驟S300,超聲波收發(fā)裝置接收經(jīng)過(guò)測(cè)距目標(biāo)反射回的超聲波聲信號(hào)，并將反射 回的超聲波聲信號(hào)轉(zhuǎn)化為超聲波電信號(hào)。
[0038] 外設(shè)超聲波收發(fā)裝置承擔(dān)超聲波收發(fā)和信號(hào)轉(zhuǎn)換的角色。超聲波發(fā)生器和接收器 為其核心器件，前者將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為超聲波并發(fā)送出去，后者接收超聲波并將其轉(zhuǎn)化為電 信號(hào)，這與手機(jī)中普通的麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器工作過(guò)程類(lèi)似。不同的是，普通的麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器 只能滿(mǎn)足可聞聲需求，高頻性能遠(yuǎn)達(dá)不到超聲波實(shí)現(xiàn)