通过移动终端的耳机接口实现超声波测距的方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及超声波测距设备的技术领域，具体是涉及一种通过移动终端的耳机接 口实现超声波测距的方法及系统。
【背景技术】
[0002] 使用传统尺测量目标物间的距离具有很多局限性，例如需接触性测量、需他人协 作、携带不便等;超声波其波长短，能量高，沿直线传播，传输衰减小，反射能力强。在应用于 测距时，具有非接触、长距离、环境(如高湿、有毒、腐蚀等)适应能力强、可在线测量、高精度 等优点。然而现有的超声波测距设备大多体积庞大、笨重，不便于携带。
[0003] 当今，智能手机已经成为人们的标配携带品，借助其实现的应用越来越多，但由于 人耳听觉限制，人们几乎不关注超声波频段的声音，超声波在手机上的应用几乎空白。标配 的耳机接口使手机能很方便连接外设，而不需占用宝贵的手机空间。
【发明内容】
[0004] 本发明实施例提供一种通过移动终端的耳机接口实现超声波测距的方法及系统， 以解决现有技术中超声波测距设备大多体积庞大、笨重，不便于携带的技术问题。
[0005] 为解决上述问题，本发明实施例提供了一种通过移动终端的耳机接口实现超声波 测距的方法，所述方法包括：
[0006] 移动终端通过耳机接口将超声波电信号发送到超声波收发装置；
[0007]所述超声波收发装置将所述超声波电信号转化为超声波声信号并将所述超声波 声信号发射出去，同时所述移动终端启动定时器开始计时；
[0008] 所述超声波收发装置接收经过测距目标反射回的超声波声信号，并将所述反射回 的超声波声信号转化为超声波电信号；
[0009] 所述超声波收发装置将所述超声波电信号通过耳机接口发送给所述移动终端；同 时所述移动终端控制所述定时器停止计时；
[0010] 所述移动终端根据所述定时器的计时时间以及超声波的传播速度计算得到所述 目标距离移动终端的距离。
[0011] 根据本发明一优选实施例，所述超声波收发装置包括发生通路和接收通路;所述 发生通路包括依次连接的功率放大器和超声波发生器;所述接收通路包括依次连接的超声 波接收器、放大器、滤波电路以及整形电路。
[0012] 根据本发明一优选实施例，所述超声波收发装置的收发频率范围为20KHZ~ 24KHZ。
[0013]根据本发明一优选实施例，所述超声波收发装置的收发频率范围为22±1.25KHZ。
[0014]根据本发明一优选实施例，所述移动终端通过耳机接口的左/右声道将超声波电 信号发送到超声波收发装置;所述超声波收发装置将所述超声波电信号通过耳机接口的麦 克风声道发送给所述移动终端。
[0015] 为解决上述技术问题，本发明还提供一种通过移动终端的耳机接口实现超声波测 距的系统，所述系统包括移动终端和超声波收发装置;所述移动终端和超声波收发装置通 过移动终端的耳机接口进行通讯连接;所述移动终端进一步包括数模转换电路、模数转换 电路、处理器以及定时器;所述数模转换电路用于将超声波数字电信号转换为超声波模拟 电信号，并通过耳机接口将超声波模拟电信号发送到所述超声波收发装置;所述超声波收 发装置用于将所述超声波模拟电信号转化为超声波声信号并将所述超声波声信号发射出 去，所述超声波收发装置还用于接收经过测距目标反射回的超声波声信号，将所述反射回 的超声波声信号转化为超声波模拟电信号后并将所述超声波模拟电信号通过耳机接口发 送给所述模数转换电路，所述模数转换电路用于将超声波模拟电信号转换为超声波数字电 信号并将超声波数字电信号发送给所述处理器;所述定时器用于在所述超声波收发装置将 所述超声波声信号发射出去时开始计时，并在所述超声波收发装置将所述超声波电信号通 过耳机接口发送给所述处理器时停止计时;所述处理器用于根据所述定时器的计时时间以 及超声波的传播速度计算得到所述目标距离移动终端的距离。
[0016] 根据本发明一优选实施例，所述超声波收发装置包括发生通路和接收通路;所述 发生通路包括依次连接的功率放大器和超声波发生器;所述接收通路包括依次连接的超声 波接收器、放大器、滤波电路以及整形电路。
[0017] 根据本发明一优选实施例，所述超声波收发装置的收发频率范围为20KHZ~ 24KHZ。
[0018]根据本发明一优选实施例，所述超声波收发装置的收发频率范围为22 ±1.25KHZ。
[0019] 根据本发明一优选实施例，所述移动终端通过耳机接口的左/右声道将超声波电 信号发送到超声波收发装置;所述超声波收发装置将所述超声波电信号通过耳机接口的麦 克风声道发送给所述移动终端。
[0020] 相对于现有技术，本发明提供的通过移动终端的耳机接口实现超声波测距的方法 及系统，利用移动终端的耳机接口作为输入输出源，将移动终端与外设的超声波收发装置 连接，只需通过标准的耳机接口就可以使移动终端能很方便连接外设超声波收发装置进而 实现测距功能，而不需占用宝贵的移动终端其他空间。
【附图说明】
[0021] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。
[0022] 图1是本发明通过移动终端的耳机接口实现超声波测距的方法一优选实施例的流 程不意图；
[0023]图2是种标准的四段式耳机接口（具备全双工传输，即同时输入与输出）的结构示 意图；
[0024]图3是本发明图1实施例中超声波收发装置的结构原理框图；以及
[0025]图4是本发明通过移动终端的耳机接口实现超声波测距的系统一优选实施例的组 成结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细描述。特别指 [0027]出的是，以下实施例仅用于说明本发明，但不对本发明的范围进行限定。同样的， 以下实施例仅为本发明的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创 造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028]请参阅图1，图1是本发明通过移动终端的耳机接口实现超声波测距的方法一优选 实施例的流程示意图；该方法包括但不限于以下步骤。
[0029] 步骤S100,移动终端通过耳机接口将超声波电信号发送到超声波收发装置。
[0030] 人耳的听觉频率范围通常为20HZ~20KHZ，处于该频率范围内的声波为可闻声，低 于20HZ的声波为次声波，高于20KHZ的声波为超声波，次声波和超声波均不可被人耳觉察。 本发明正是利用频率高于20KHZ的超声波段进行测距。
[0031] 在本实施例中，优选地，移动终端为手机、平板电脑等设备。目前，手机等移动终端 上广泛使用3.5mm四段耳机接口，其接口简单，一般包含左（Left channel)、右（Right channel)两个输出声道，一个麦克风(Microphone)声道和一个接地(Ground )，有0MTP( Open Mobile Terminal Platform，开放移动终端平台组织，这是目前我们的国家标准）和CTIA (美国无线通信和互联网协会，目前常用的国际标准)两种通用标准，如图2所示，图2是两种 标准的四段式耳机接口（具备全双工传输，即同时输入与输出）的结构示意图。
[0032] 平时，虽然耳机接口传输的是声音媒介，但从本质上来看，其为一定频率范围的电 信号，与普通的电信号没有本质上的差异，因此只要满足接口标准，其也可作为其他相关电 信号的传输接口使用。
[0033] 本发明这是利用耳机接口作为输入输出源，将移动终端与外设的超声波收发装置 进行通讯连接。通过编程使手机通过下行链路经耳机接口输出一段单频超声波电信号，在 本实施例中，优选地移动终端通过耳机接口的左/右声道将超声波电信号发送到超声波收 发装置。
[0034] 步骤S200,超声波收发装置将超声波电信号转化为超声波声信号并将超声波声信 号发射出去，同时移动终端启动定时器开始计时。
[0035]本方案的关键在于手机平台能否产生和处理一个频率>20KHZ的电信号，这取决于 平台的ADC/DAC(模数和数模)采样率，采样率越高其所能采样的信号频率就越高。例如，手 机通用平台的上行ADC和下行DAC的最大采样率均为48KHZ，根据采样定理，要求上下行电信 号的最大频率均不能超过24KHZ，才能无失真保留和还原原始信号。因此，这种平台能处理 和产生20KHZ~24KHZ范围内的超声波信号。在平台的允许范围内，可通过软件选择不同的 采样率来实现超声波电信号的产生与处理。
[0036] 超声波收发装置将超声波电信号转化为超声波声信号并将超声波声信号发射出 去，同时移动终端启动定时器开始计时。
[0037] 步骤S300,超声波收发装置接收经过测距目标反射回的超声波声信号，并将反射 回的超声波声信号转化为超声波电信号。
[0038] 外设超声波收发装置承担超声波收发和信号转换的角色。超声波发生器和接收器 为其核心器件，前者将电信号转化为超声波并发送出去，后者接收超声波并将其转化为电 信号，这与手机中普通的麦克风和扬声器工作过程类似。不同的是，普通的麦克风和扬声器 只能满足可闻声需求，高频性能远达不到超声波实现