專利名稱：距離測(cè)量系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體地，涉及距離測(cè)量系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
在通信領(lǐng)域中，常常需要涉及對(duì)終端或用戶的定位問(wèn)題，而定 位手段常常與聲音或光相關(guān)。
例如，在物理學(xué)發(fā)展史上，最早提出測(cè)量光速的是意大利物理
學(xué)家伽利略。他在1607年的實(shí)驗(yàn)中，讓相距甚遠(yuǎn)的兩個(gè)觀察者， 各#1一盞能遮閉的燈，7見(jiàn)察者A打開(kāi)燈光，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，光到 達(dá)只見(jiàn)察者B, B立即打開(kāi)自己的燈光，過(guò)了某一時(shí)間后，此信號(hào)回 到A,于是A可以記下從他自己開(kāi)燈的一瞬間，到信號(hào)從B返回到 A的一瞬間所經(jīng)過(guò)的時(shí)間間隔t。若兩 見(jiàn)察者的^巨離為S，則光的-速 度為c=2s/t。因?yàn)楣馑俸艽螅又^察者還要有一定的反應(yīng)時(shí)間， 所以伽利略的嘗試沒(méi)有成功。如果用反射鏡來(lái)代替B，那么情況有 所改善，這樣就可以避免，見(jiàn)察者所引入的誤差。這種測(cè)量原理長(zhǎng)遠(yuǎn) 地保留在后來(lái)的 一切測(cè)定光速的實(shí)驗(yàn)方法之中。甚至在現(xiàn)代測(cè)定光 速的實(shí)驗(yàn)中仍然在采用。但是靠這種方法獲得的測(cè)量結(jié)果精確度不 高。
另外，目前常見(jiàn)的波長(zhǎng)測(cè)量方法還有通過(guò)4展幅法測(cè)量波長(zhǎng)和相 位法測(cè)量波長(zhǎng)的方法。4展幅法測(cè)量波長(zhǎng)由發(fā)射器發(fā)出的聲波近似于平面波，經(jīng)-接收 器反射后，波將在壓電陶瓷換能器的兩端面間來(lái)回反射并且疊加。 當(dāng)兩個(gè)換能器之間的距離等于半波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)發(fā)生共振，產(chǎn)生共 凈展馬主波J見(jiàn)象，波幅達(dá)到才及大。由纟從波的'性質(zhì)可以i正明，纟展動(dòng)^f立移處 于波節(jié)時(shí)，則聲壓是處于波腹。接收器端面近似為一波節(jié)，接收到 的聲壓最大，經(jīng)接收器轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)也最強(qiáng)。聲壓變化和接收器 位置的關(guān)系可/人實(shí)-驗(yàn)中測(cè)出，當(dāng)接收器端面移動(dòng)到某個(gè)共振位置 時(shí)，示波器上會(huì)出現(xiàn)最強(qiáng)的電信號(hào)，如果繼續(xù)移動(dòng)接收器，將再次 出現(xiàn)最強(qiáng)的電信號(hào)，兩次共4展位置之間的距離即為1/2入。
相位法測(cè)量波長(zhǎng)波是振動(dòng)狀態(tài)的傳播，也可以說(shuō)是相位的傳 播。沿傳播方向上的任何兩點(diǎn)，其振動(dòng)狀態(tài)相同，或者說(shuō)其相位差 為2兀的整數(shù)倍時(shí)兩點(diǎn)間的距離應(yīng)等于波長(zhǎng)入的整數(shù)倍，利用這個(gè) 7>式可測(cè)量波長(zhǎng)。由于發(fā)射器發(fā)出的是近似于平面波的超聲波，當(dāng) 4妄收器端面垂直于波的傳纟番方向時(shí)，其端面上各點(diǎn)都具有相同的相 位。沿傳播方向移動(dòng)接收器時(shí)，總可以找到一個(gè)位置使得接收到的 信號(hào)與發(fā)射的信號(hào)同相。移過(guò)的這革殳距離必然等于超聲波的波長(zhǎng) 入。為了判斷相位差并且測(cè)定波長(zhǎng)，可以利用雙蹤示波器直接比較 發(fā)射的信號(hào)和4妄收的信號(hào)，同時(shí)沿傳4番方向移動(dòng)接收器尋找同相 點(diǎn)。也可以利用利薩如圖形尋找同相時(shí)橢圓退化為斜直線的點(diǎn)。
在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例才支術(shù)方案的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)上述的相 關(guān)技術(shù)中存在如下問(wèn)題
采用直接反射測(cè)量時(shí)間的方法中，其精度完全取決于系統(tǒng)的反 應(yīng)時(shí)間，而不管對(duì)于聲音信號(hào)還是光信號(hào)，計(jì)算才幾系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間 都很容易導(dǎo)致大量的測(cè)量誤差；在波長(zhǎng)測(cè)量的方法中，依靠穩(wěn)定的 波發(fā)生器和精確的波形檢測(cè)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同位置接收到的波屬 性的測(cè)量，進(jìn)而得到波長(zhǎng)lt據(jù)，該方法需要固定聲音的頻率，同時(shí) 移動(dòng)測(cè)量i殳備，對(duì)于普通的個(gè)人計(jì)算才幾系統(tǒng)而言，不具備穩(wěn)定的波發(fā)生器，更不具備精確的波形4企測(cè)裝置，因此無(wú)法對(duì)波形進(jìn)行精確 的分析。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到相關(guān)技術(shù)中存在的測(cè)量誤差較大、需要穩(wěn)定的波發(fā)生器 和精確的波形檢測(cè)裝置進(jìn)行精確的波形分析的問(wèn)題而提出本發(fā)明。 為此，本發(fā)明旨在提供一種距離測(cè)量系統(tǒng)及距離測(cè)量方法，其不需 要對(duì)波形進(jìn)行精確的分析，也不需要非常精確的波發(fā)生器，可以利 用普通個(gè)人計(jì)算才幾系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題， 一方面，提供了一種距離測(cè)量系統(tǒng)，包
括
第一節(jié)點(diǎn)，包括收發(fā)模塊，用于發(fā)送一個(gè)周期性的第一信號(hào)； 用于接收基于第 一信號(hào)的回波產(chǎn)生的第二信號(hào)；
第二節(jié)點(diǎn)，用于接收上述第一信號(hào)，并且對(duì)于接收到的每個(gè)第 一信號(hào)，向第一節(jié)點(diǎn)發(fā)送第二信號(hào)；
其中，第一節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步包括共振4企測(cè)模塊，用于4企測(cè)第一信 號(hào)與第二信號(hào)是否發(fā)生了共振；距離測(cè)量模塊，用于在發(fā)生共振時(shí)， 分析第二信號(hào)，獲得第二信號(hào)的脈沖周期和脈沖周期的倍數(shù)，根據(jù) 脈沖周期、倍數(shù)和第二信號(hào)的傳播速度計(jì)算獲得第 一節(jié)點(diǎn)與第二節(jié) 點(diǎn)之間的距離。
優(yōu)選地，上述的第一節(jié)點(diǎn)還包括信號(hào)樣本生成模塊，用于生 成第一信號(hào)的信號(hào)樣本；信號(hào)樣本獲取模塊，用于獲取第二信號(hào)的 信號(hào)樣本。優(yōu)選地，共振檢測(cè)模塊通過(guò)對(duì)比第二信號(hào)的信號(hào)樣本和相應(yīng)的 第一信號(hào)的信號(hào)樣本來(lái)檢測(cè)第二信號(hào)是否與第一信號(hào)發(fā)生了共振。
優(yōu)選地，上述的第一節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步包括信號(hào)樣本分析模塊，用 于分析與相應(yīng)地第一信號(hào)發(fā)生共振的第二信號(hào)的信號(hào)樣本，獲取并 記錄發(fā)生共振的第二信號(hào)的脈沖周期。
優(yōu)選地，上述的信號(hào)樣本分析;漠塊還用于將發(fā)生共振的第二信 號(hào)的脈沖周期提交到距離測(cè)量模塊。
優(yōu)選地，上述的第一信號(hào)和第二信號(hào)具體為聲音信號(hào)。
優(yōu)選地，上述的第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)具體為計(jì)算機(jī)。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，另一方面，提供了一種距離測(cè)量方法， 包括如下步驟
第一節(jié)點(diǎn)向第二節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)周期性的第一信號(hào)； 接收第二節(jié)點(diǎn)基于第一信號(hào)的回波產(chǎn)生的第二信號(hào)；
檢測(cè)第一信號(hào)與第二信號(hào)是否發(fā)生了共振；
在判斷為發(fā)生共振的情況下，分析第二信號(hào)，獲得第二信號(hào)的 脈沖周期和脈沖周期的倍數(shù)，才艮據(jù)脈沖周期、倍數(shù)和第二信號(hào)的傳 播速度計(jì)算獲得第 一 節(jié)點(diǎn)與第二節(jié)點(diǎn)之間的距離。
其中，在所述發(fā)送一個(gè)周期性的第一信號(hào)之前，進(jìn)一步包括 生成第 一 信號(hào)的樣本信息。優(yōu)選地，上述檢測(cè)第一信號(hào)與第二信號(hào)是否發(fā)生了共振的操作
具體為獲取第二信號(hào)的樣本信息；將獲取的樣本信息與第一信號(hào) 的樣本信息進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果判斷第二信號(hào)是否與第一信 號(hào)發(fā)生了共振。
優(yōu)選地，上述的第一信號(hào)和第二信號(hào)具體為聲音信號(hào)。
優(yōu)選地，上述的第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)具體為計(jì)算機(jī)。
通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例提供的上述至少 一個(gè)技術(shù)方案，借助于計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)標(biāo)配的設(shè)備，利用麥克風(fēng)獲取聲音信號(hào)數(shù)據(jù)，并對(duì)比發(fā)出的 原始聲音數(shù)據(jù)進(jìn)行共振的感知，實(shí)現(xiàn)了以下有益效果(l)無(wú)需計(jì) 算機(jī)進(jìn)行精確的聲音到達(dá)時(shí)間測(cè)量，因此減小了對(duì)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)性 的要求；(2)只需要一臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行時(shí)間相關(guān)的測(cè)量工作，減小了 計(jì)算機(jī)間定時(shí)器差異造成的時(shí)間誤差；(3)測(cè)量過(guò)程中依靠聲音的 周期性變化進(jìn)行，可以達(dá)到很精確的時(shí)間度；(4)測(cè)量不需要增加 特別的設(shè)備支持，成本較低。


此處所i兌明的附圖用來(lái)4是供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申 請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并 不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中
圖1是沖艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的距離測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的距離測(cè)量系統(tǒng)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)框
圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的距離測(cè)量方法的流程圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的距離測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)距過(guò)程的具體實(shí) 現(xiàn)的示意圖5是使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的距離測(cè)量系統(tǒng)的定位環(huán)境的示 意圖。
具體實(shí)施例方式
如上所述，在目前的波長(zhǎng)測(cè)量方法中，測(cè)量誤差4交大、且需要 穩(wěn)定的波發(fā)生器和精確的波形檢測(cè)裝置進(jìn)行精確的波形分析，鑒于 此，本發(fā)明提供了一種新的距離測(cè)量方法，其基于周期性地發(fā)聲， 即周期性地聲音能量檢測(cè)，不需要對(duì)波形進(jìn)行精確的分析，也不需 要非常精確的波發(fā)生器，可以利用普通個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。在本 發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案中，設(shè)備間的距離保持固定，使聲音樣 本的頻率發(fā)生變化。
以下一尋參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明實(shí)施例。 系鄉(xiāng)充實(shí)施例
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，首先提供了一種距離測(cè)量系統(tǒng)。圖l示出 了才艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的距離測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)^f匡圖。
如圖l所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的距離測(cè)量系統(tǒng)包括第一節(jié)點(diǎn)
102和第二節(jié)點(diǎn)104。典型:t也，第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)可以是計(jì)算才幾、 筆記本電腦等。
例如，在兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行距離測(cè)量時(shí)，其中一點(diǎn)的計(jì)算機(jī) 發(fā)出周期性的聲音信號(hào)，另 一 點(diǎn)的計(jì)算機(jī)在收到聲音以后立刻播放 收到的聲音。如果聲音的周期合適，則會(huì)在第一臺(tái)計(jì)算機(jī)處形成"共 鳴，，(即，共振)，即聽(tīng)到的是加強(qiáng)的同一種聲音信號(hào)，且與第一臺(tái)計(jì)算機(jī)曾經(jīng)發(fā)出的聲音信號(hào)一致。找到能夠產(chǎn)生共振的聲音信號(hào)的 最大周期即可測(cè)得聲音傳播的時(shí)間，從而得到距離信息。
基于此，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的距離測(cè)量系統(tǒng)中，第 一節(jié)點(diǎn)102 包括收發(fā)模塊1030,用于發(fā)送一個(gè)周期性的第一信號(hào)，用于接收基 于所述第一信號(hào)的回波產(chǎn)生的第二信號(hào)。
第二節(jié)點(diǎn)104用于接收上述第一信號(hào)，并且對(duì)于接收到的每個(gè) 第一信號(hào)，向第一節(jié)點(diǎn)發(fā)送第二信號(hào)。
其中，第一節(jié)點(diǎn)又包括共振檢測(cè)模塊1020,用于檢測(cè)第一信 號(hào)與第二信號(hào)是否發(fā)生了共振；距離測(cè)量模塊1022，用于在發(fā)生共 振時(shí)，分析第二信號(hào)，獲得第二信號(hào)的脈沖周期和脈沖周期的倍數(shù)， 根據(jù)脈沖周期、倍數(shù)和第二信號(hào)的傳播速度計(jì)算獲得第 一節(jié)點(diǎn)與第 二節(jié)點(diǎn)之間的距離。
如圖2所示，優(yōu)選地，上述的第一節(jié)點(diǎn)還包4舌信號(hào)樣本生成 模塊1024,用于生成第一信號(hào)的信號(hào)樣本；信號(hào)樣本獲取模塊1026, 用于獲取第二信號(hào)的信號(hào)樣本。
共沖展一企測(cè)才莫塊1020通過(guò)對(duì)比第二信號(hào)的信號(hào)才羊本和相應(yīng)的第 一信號(hào)的信號(hào)樣本來(lái)檢測(cè)第二信號(hào)是否與第一信號(hào)發(fā)生了共振。也 就是說(shuō)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案中，上述的"共鳴"現(xiàn)象 是通過(guò)對(duì)接收到的聲音信號(hào)和發(fā)送的原始聲音信號(hào)進(jìn)行內(nèi)存中數(shù) 據(jù)文件對(duì)比的方法實(shí)現(xiàn)的，該方法快速、有效且不需要特別的傳感 設(shè)備。
優(yōu)選地，上述的第一節(jié)點(diǎn)102還包括信號(hào)樣本分析模塊1028， 用于分析與相應(yīng)地第一信號(hào)發(fā)生共振的第二信號(hào)的信號(hào)樣本，獲取并記錄發(fā)生共振的第二信號(hào)的脈沖周期。信號(hào)樣本分析模塊1028 還用于將發(fā)生共振的第二信號(hào)的脈沖周期提交到距離測(cè)量模塊。
通過(guò)以上描述的4支術(shù)方案可以看出，以聲音信號(hào)為例，本方案 利用麥克風(fēng)獲耳又聲音信號(hào)凄t據(jù)，并對(duì)比發(fā)出的原始聲音數(shù)據(jù)進(jìn)行共 振的感知，在測(cè)量方法和設(shè)備上都是采用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)標(biāo)配的設(shè) 備，且沒(méi)有特別的反射面，只需要一個(gè)第一節(jié)點(diǎn)(例如， 一臺(tái)計(jì)算 機(jī))即可進(jìn)行時(shí)間相關(guān)的測(cè)量工作，減小了計(jì)算機(jī)間定時(shí)器差異造 成的時(shí)間誤差；并且，測(cè)量過(guò)程中依靠聲音的周期性變化進(jìn)行，即， 通過(guò)變化波長(zhǎng)來(lái)獲得波傳播的時(shí)間值，相比于現(xiàn)有技術(shù)，可以獲得 ^T確的測(cè)量結(jié)果。
方法實(shí)施例
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，還提供了一種距離測(cè)量方法，應(yīng)用于包括 有第 一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)中，這里提到的第 一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)
可以是計(jì)算才幾。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的距離測(cè)量方法的流程圖。 如圖3所示，該方法包4舌以下處J里
步驟S302,第一節(jié)點(diǎn)向第二節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)周期性的第一信號(hào)； 步驟S304，接收第二節(jié)點(diǎn)基于第一信號(hào)的回波產(chǎn)生的第二信
步驟S306,檢測(cè)第一信號(hào)與第二信號(hào)是否發(fā)生了共振；在判斷
為發(fā)生共振的情況下，分析第二信號(hào)，獲得第二信號(hào)的脈沖周期和
脈沖周期的倍數(shù)；步驟S308,才艮據(jù)脈沖周期、倍數(shù)和第二信號(hào)的傳播速度計(jì)算獲
得第一節(jié)點(diǎn)與第二節(jié)點(diǎn)之間的距離。
其中，在發(fā)送第一信號(hào)之前，進(jìn)一步包括生成第一信號(hào)的樣 本信息。
在步驟S306中，檢測(cè)第一信號(hào)與第二信號(hào)是否發(fā)生了共振的 操作具體為獲取第二信號(hào)的樣本信息；將獲取的樣本信息與第一 信號(hào)的樣本信息進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果判斷第二信號(hào)是否與第 一信號(hào)發(fā)生了共振。
優(yōu)選地，上述的第一信號(hào)和第二信號(hào)具體為聲音信號(hào)。
優(yōu)選地，上述的第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)具體為計(jì)算機(jī)。
通過(guò)以上描述的技術(shù)方案可以看出，以聲音信號(hào)為例，通過(guò)依 靠聲音的周期性變化進(jìn)行距離測(cè)量，相比于現(xiàn)有才支術(shù)，可以獲得精 確的測(cè)量結(jié)果。
結(jié)合上面《合出的裝置實(shí)施例和方法實(shí)施例，通過(guò)下面給出的測(cè) 距的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)禾呈可以更好地理解本發(fā)明。其中，第一節(jié)點(diǎn)為i殳備
M,第二節(jié)點(diǎn)為設(shè)備N(xiāo)， 二者均為計(jì)算機(jī)，且設(shè)備M和設(shè)備N(xiāo)發(fā)
送的信號(hào)為聲音信號(hào)；利用計(jì)算機(jī)聲卡模塊、麥克風(fēng)、音箱。
如圖4所示，設(shè)備M對(duì)設(shè)備N(xiāo)的測(cè)距過(guò)程如下 ( 1 ) 設(shè)備M上的聲音樣本發(fā)生器 (即，上述的信號(hào)樣本生成
模塊)將聲音樣本依次送交聲卡模塊(即，上述的發(fā)送模塊)，并 利用音箱發(fā)送至設(shè)備N(xiāo);
(2 )設(shè)備N(xiāo)將得到的聲音直接回放；(3) 設(shè)備M "聽(tīng)到，，自身音箱以及設(shè)備N(xiāo)音箱發(fā)出的聲音， 并將此聲音樣本交由共鳴才企測(cè)才莫塊(即，上述的共振4企測(cè)才莫塊)；
(4) 共鳴檢測(cè)模塊對(duì)聲音文件進(jìn)行分析，從文件特征方面判 斷是否有共鳴現(xiàn)象發(fā)生，如果未發(fā)生共鳴則轉(zhuǎn)向6，否則轉(zhuǎn)向5;
(5 )發(fā)生了共鳴現(xiàn)象，共鳴檢測(cè)模塊調(diào)用聲音樣本分析模塊， 該模塊得到當(dāng)前聲音的固有脈沖周期；
(6)聲音樣本發(fā)生器模塊判斷是否還有未發(fā)送的聲音樣本 如果是，則產(chǎn)生新的聲音樣本，并轉(zhuǎn)向1;否則轉(zhuǎn)向7;
(7 )聲音樣本分析模塊獲取最后一組共鳴時(shí)聲音樣本的周期 T，并將其提供給距離測(cè)量模塊，得到距離S= Vs。undT/2，測(cè)距過(guò)程 結(jié)束。
具體地，對(duì)于上述的i殳備M和i殳備N(xiāo)的觀']距過(guò)程，具體分析 如下
設(shè)備M發(fā)出樣本聲音信號(hào)，設(shè)聲音信號(hào)的發(fā)聲周期為T(mén),設(shè)備 M從聽(tīng)到聲音(即，接收到放音指示)到播放聲音的內(nèi)部反應(yīng)時(shí)間 為ATc，這里，假設(shè)設(shè)備M和設(shè)備N(xiāo)是類似設(shè)備，即反應(yīng)時(shí)間A Tc可以認(rèn)為是近似相同的；
如果設(shè)備M的指示發(fā)聲時(shí)刻為t0,則設(shè)備M聽(tīng)到自己發(fā)出的 聲音信號(hào)的時(shí)刻"為t產(chǎn)t。十△ Tc;
設(shè)聲音的單向傳播時(shí)間為T(mén)s,則經(jīng)過(guò)設(shè)備N(xiāo)反射以后設(shè)備M 聽(tīng)到第二次相同聲音信號(hào)的時(shí)刻t2為:t2= t0+2Ts+ △ Tc 。其中，ATc為^L備N(xiāo)的反應(yīng)時(shí)間；i殳備M不斷;也發(fā)出聲音4言 號(hào)，并且變化聲音信號(hào)發(fā)出的頻率，頻率由高到低，即，T值由小 到大；如果某個(gè)時(shí)刻，在i殳備M的MIC處才企測(cè)到了聲音"共鳴"， 則說(shuō)明Vt尸r^T,即2Ts=n*T,其中n為正整數(shù)；對(duì)于聲音共鳴 的檢測(cè)，可以通過(guò)對(duì)比內(nèi)存中聲音文件的特征信息來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨著T 值的增大，如果某個(gè)時(shí)刻以后，沒(méi)有再在設(shè)備M處一全測(cè)到"共鳴"， 則可以i人定為2TS=T,由it匕4尋到Ts=T/2。
由此可以得到精確的聲音傳播時(shí)間，且得知設(shè)備M和設(shè)備N(xiāo) 之間的距離為S=vs*Ts= vsT/2，其中，vs為環(huán)境溫度下的聲音傳播 速度。
借助于本發(fā)明實(shí)施例^是供的距離測(cè)量系統(tǒng)，以計(jì)算機(jī)為例，在 一個(gè)三點(diǎn)定位的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)(第一節(jié)點(diǎn))的計(jì)算機(jī)
都與用戶點(diǎn)(第二節(jié)點(diǎn)，被測(cè)點(diǎn))計(jì)算機(jī)進(jìn)行一次測(cè)距；測(cè)距以后， 每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)以測(cè)得的距離為半徑，以自身為圓心進(jìn)行畫(huà)圓，得到三
個(gè)交點(diǎn)，如圖5所示；三個(gè)交點(diǎn)構(gòu)成的三角形耳又中心點(diǎn)(三邊中垂 線的交點(diǎn))為用戶位置的估計(jì)點(diǎn)。
具體過(guò)程如下(1 )每個(gè)測(cè)量點(diǎn)以自身圓心，以(測(cè)得的自身 與用戶點(diǎn)的距離+誤差校正數(shù))為半徑，繪制圓周，得到三個(gè)圓周 中央交點(diǎn)(如圖5的A、 B、 C三點(diǎn))；(2)計(jì)算得到三角形ABC 的三邊中垂線的交點(diǎn)O,即O點(diǎn)距離A、 B、 C三點(diǎn)的距離相等； (3 ) O點(diǎn)即為定位系統(tǒng)對(duì)用戶點(diǎn)的最終定位估計(jì)結(jié)果。
實(shí)際系統(tǒng)中，三個(gè)測(cè)量點(diǎn)不一定為三臺(tái)獨(dú)立的計(jì)算才幾i殳備，也 可以是連接到一臺(tái)電腦設(shè)備上的三組MIC (麥克)和Speaker (音箱)。如上所述，借助于本發(fā)明-提供的l支術(shù)方案，以聲音信號(hào)為例， 本發(fā)明通過(guò)利用麥克風(fēng)獲取聲音信號(hào)數(shù)據(jù)，并對(duì)比發(fā)出的原始聲音
凄t據(jù)進(jìn)4亍共才展的感知，在測(cè)量方法和i殳備上都是采用的計(jì)算才幾系統(tǒng) 標(biāo)配的設(shè)備，且沒(méi)有特別的反射面，只需要一個(gè)第一節(jié)點(diǎn)(例如， 一臺(tái)計(jì)算機(jī))即可進(jìn)行時(shí)間相關(guān)的測(cè)量工作，減小了計(jì)算機(jī)間定時(shí) 器差異造成的時(shí)間誤差；并且，測(cè)量過(guò)程中依靠聲音的周期性變化 進(jìn)行，即，通過(guò)變化波長(zhǎng)來(lái)獲得波傳播的時(shí)間值，相比于現(xiàn)有纟支術(shù)， 可以獲得精確的測(cè)量結(jié)果。
以上所述 <又為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā) 明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn) 等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種距離測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括第一節(jié)點(diǎn)，包括收發(fā)模塊，用于發(fā)送一個(gè)周期性的第一信號(hào)；用于接收基于所述第一信號(hào)的回波產(chǎn)生的第二信號(hào)；第二節(jié)點(diǎn)，用于接收所述第一信號(hào)，并且對(duì)于接收到的每個(gè)第一信號(hào)，向所述第一節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述第二信號(hào)；其中，所述第一節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步包括共振檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)所述第一信號(hào)與所述第二信號(hào)是否發(fā)生了共振；距離測(cè)量模塊，用于在發(fā)生共振時(shí)，分析所述第二信號(hào)，獲得所述第二信號(hào)的脈沖周期和所述脈沖周期的倍數(shù)，根據(jù)所述脈沖周期、所述倍數(shù)和所述第二信號(hào)的傳播速度計(jì)算獲得所述第一節(jié)點(diǎn)與所述第二節(jié)點(diǎn)之間的距離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一節(jié)點(diǎn)還包 括信號(hào)樣本生成模塊，用于生成所述第一信號(hào)的信號(hào)樣本； 信號(hào)樣本獲取模塊，用于獲取所述第二信號(hào)的信號(hào)樣本。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述共振檢測(cè)模塊 通過(guò)對(duì)比所述第二信號(hào)的信號(hào)樣本和相應(yīng)的所述第 一信號(hào)的 信號(hào)樣本來(lái)檢測(cè)所述第二信號(hào)是否與所述第一信號(hào)發(fā)生了共振。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述 第一節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步包括信號(hào)樣本分析模塊，用于分析與相應(yīng)地第一信號(hào)發(fā)生共 振的第二信號(hào)的信號(hào)樣本，獲取并記錄發(fā)生共振的所述第二信 號(hào)的脈沖周期。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)樣本分析 模塊還用于將發(fā)生共振的所述第二信號(hào)的脈沖周期提交到所 述距離測(cè)量模塊。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3、或5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述 第一信號(hào)和所述第二信號(hào)具體為聲音信號(hào)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3、或5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述 第一節(jié)點(diǎn)和所述第二節(jié)點(diǎn)具體為計(jì)算才幾。
8. —種距離測(cè)量方法，應(yīng)用于包括有第 一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng) 中，其特4正在于，所述方法包:f舌所述第一節(jié)點(diǎn)向所述第二節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)周期性的第一信 接收所述第二節(jié)點(diǎn)基于所述第一信號(hào)的回波產(chǎn)生的第二信號(hào)；檢測(cè)所述第一信號(hào)與所述第二信號(hào)是否發(fā)生了共振；在判斷為發(fā)生共振的情況下，分析所述第二信號(hào)，獲得 所述第二信號(hào)的脈沖周期和所述脈沖周期的倍數(shù)；根據(jù)所述脈沖周期、所述倍數(shù)和所述第二信號(hào)的傳播速 度計(jì)算獲得所述第 一 節(jié)點(diǎn)與所述第二節(jié)點(diǎn)之間的距離。
9. 才艮據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在所述發(fā)送一個(gè)周 期性的第一信號(hào)之前，包括生成所述笫 一 信號(hào)的樣本信息。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述檢測(cè)所述第一 信號(hào)與所述第二信號(hào)是否發(fā)生了共振的操作具體為獲取所述第二信號(hào)的樣本信息；將獲取的所述樣本信息與所述第 一信號(hào)的樣本信息進(jìn)行 比較，并根據(jù)比較結(jié)果判斷所述第二信號(hào)是否與所述第一信號(hào) 發(fā)生了共振。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述 第一信號(hào)和所述第二信號(hào)具體為聲音信號(hào)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述 第一節(jié)點(diǎn)和所述第二節(jié)點(diǎn)具體為計(jì)算機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種距離測(cè)量系統(tǒng)及距離測(cè)量方法，上述系統(tǒng)包括第一節(jié)點(diǎn)，包括收發(fā)模塊，用于發(fā)送一個(gè)周期性的第一信號(hào)；用于接收基于所述第一信號(hào)的回波產(chǎn)生的第二信號(hào)；第二節(jié)點(diǎn)，用于接收第一信號(hào)，并且對(duì)于接收到的每個(gè)第一信號(hào)，向第一節(jié)點(diǎn)發(fā)送第二信號(hào)；其中，第一節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步包括共振檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)第一信號(hào)與第二信號(hào)是否發(fā)生了共振；距離測(cè)量模塊，用于在發(fā)生共振時(shí)，分析第二信號(hào)，獲得第二信號(hào)的脈沖周期和脈沖周期的倍數(shù)，根據(jù)脈沖周期、倍數(shù)和第二信號(hào)的傳播速度計(jì)算獲得所述第一節(jié)點(diǎn)與所述第二節(jié)點(diǎn)之間的距離。
文檔編號(hào)G01H17/00GK101545973SQ20081010285
公開(kāi)日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2008年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月27日
發(fā)明者周玨嘉, 過(guò)曉冰 申請(qǐng)人:聯(lián)想(北京)有限公司