一种基于超声波检测实现设备自动控制的方法及浴霸与流程

本发明涉及基于超声波检测实现设备自动控制，特别涉及一种基于超声波检测实现设备自动控制的方法及浴霸。

背景技术：

1、浴霸是集照明、取暖、通风以及换气等多功能于一体的家电产品。由于浴霸功能多样，而且每个功能适用的应用场景也是动态变化的，其控制逻辑不是固定而简单的对应关系，这些都加大了浴霸的自动控制难度，目前多数浴霸的控制仍采用手动操控开关面板或者遥控器的方式进行。

2、公开日为2021年06月25日、公开号为cn113028495a、名称为一种基于声控的室内智能暖气的中国专利申请，公开了声音传感器用于采集室内的声音信号，并将其传递给所述的处理器控制系统，控制器将接收到的声音信号与预先设定的声控命令进行比较，如果匹配则执行其对应的声控命令，进而控制开关的开断。公开日为2023年07月21日、公开号为cn116465011a、名称为智能浴霸控制系统的中国专利申请，公开了设置有语言识别单元，用于供所述的智能浴霸侦听人声，根据侦听到的人声的，具体情况对正在播放的背景音乐进行适应性调整，并在侦听到人声结束后的预设时间内对背景音乐进行逐渐恢复播放的操作。以上两个控制方案都提到了声音控制，其实质都是语音控制，需要使用者熟知声控命令，对使用者不太友好。

技术实现思路

1、本发明目的之一是提供一种基于超声波检测实现设备自动控制的方法，通过对超声波信号进行调制和解调，获得用户状态和运动信息，再根据用户状态和运动信息控制设备；本发明另一目的是解决浴霸的自动控制问题。

2、具体技术方案是一种基于超声波检测实现设备自动控制的方法，步骤如下，

3、s1、将超声信号编译算法输入至控制单元中，

4、s2、控制单元启动声波感应装置和超声波发声装置，

5、s3、超声波发声装置发出超声波信号，超声波信号被空间物体反射成为反射声波，声波感应装置接收反射声波并反馈至控制单元，

6、s4、控制单元采用fmcw调制解调方式，通过对发出和接收的超声波信号进行解调处理，得到距离、角度、和/或动作频谱，再通过距离对比、角度对比、和/或频谱对比，触发设备指令集开启对应功能。

7、优选地，控制单元中还输入有设定触发距离x。

8、优选地，控制单元中还输入有不同功能动作的信号频谱。

9、优选地，超声波发声装置能发出多种编译超声波信号。

10、优选地，步骤s4解调处理包括：将所得的距离、角度和速度数据进行转化为混频信号的频率和相位数据，再从时间维度上将对应的混频信号的频率和相位进行描绘对比，用来刻画用户的状态信息。

11、优选地，fmcw调制和解调过程设计如下，

12、超声波发声装置发送一个频率随时间线性变化的连续波信号，该信号时空感知模型构建为周期发射的fmcw信号，表示为：

13、

14、频率f＝f0+t，f0、b、t分别为初始频率，带宽和调频周期；

15、假设环境中只有一条传播路径，则声波感应装置接收到的信号为：

16、

17、ɑ是信号幅度的衰减系数，τ为信号的传播延迟，r是目标与设备间的距离，vs是声波在空气中的传播速度，约为340m/s；

18、将接收信号与发射信号相乘，然后经过三角转换后得到混频信号：

19、

20、当传播路径距离不变时，混频信号为一个频率固定的余弦波信号，频率可以表征传播距离，而初始相位也是由传播距离决定的，对收发的声波信号进行调制和解调，将声波感应装置接收反射声波处理得到的物体距离、速度及角度转化为混频信号频率和相位数据，通过对频率和相位在时间维度上的变化分析来刻画捕捉物体的状态和运动。

21、优选地，声波感应装置具有接收常规语音功能。

22、一种浴霸，采用本申请前述的基于超声波检测实现设备自动控制的方法。

23、优选地，浴霸包括：浴霸主体以及位于浴霸主体内的控制单元、超声波发生装置和声波感应装置，超声波发生装置和声波感应装置分别与控制单元建立信号连接，浴霸主体开有超声波发生装置和声波感应装置收发超声波的孔位。

24、与现有技术相比，本发明有以下技术优点：基于超声波检测实现设备自动控制的方法采用fmcw调制解调方式对发出和接收的各种频率的超声波信号进行调制和解调，通过将所得的距离、角度和速度数据进行转化为混频信号的频率和相位数据，再从时间维度上将对应的混频信号的频率和相位进行描绘对比，获得用户状态和运动信息，根据用户状态和运动信息实现设备的自动控制，该控制方式的自动程度高；fmcw信号既可以在粗粒度上刻画周围多径环境的时空变化，又可以在细粒度上捕捉每条反射路径的微小变化，采用合适的fmcw信号能够实现长距离场景下对细粒度交互动作的感知，控制时根据用户状态能够选择合适的功能，当用户状态发生变化时，能够及时捕捉并切换成新适用功能；浴霸采用基于超声波检测实现设备自动控制的方法，实现浴霸的自动控制，根据用户状态及其转变进行及时地适应功能切换调节，自动控制程度高，无需记忆声控命令，用户使用体验感更佳。

技术特征：

1.一种基于超声波检测实现设备自动控制的方法，其特征在于，步骤如下，

2.根据权利要求1所述的基于超声波检测实现设备自动控制的方法，其特征在于，控制单元中还输入有设定触发距离x。

3.根据权利要求2所述的基于超声波检测实现设备自动控制的方法，其特征在于，控制单元中还输入有不同功能动作的信号频谱。

4.根据权利要求3所述的基于超声波检测实现设备自动控制的方法，其特征在于，超声波发声装置能发出多种编译超声波信号。

5.根据权利要求1-4任一所述的基于超声波检测实现设备自动控制的方法，其特征在于，步骤s4解调处理包括：将所得的距离、角度和速度数据进行转化为混频信号的频率和相位数据，再从时间维度上将对应的混频信号的频率和相位进行描绘对比，用来刻画用户的状态信息。

6.根据权利要求5所述的基于超声波检测实现设备自动控制的方法，其特征在于，fmcw调制和解调过程设计如下，

7.根据权利要求6所述的基于超声波检测实现设备自动控制的方法，其特征在于，声波感应装置具有接收常规语音功能。

8.一种浴霸，其特征在于，采用权利要求1-7所述的基于超声波检测实现设备自动控制的方法。

9.根据权利要求8所述的浴霸，其特征在于，包括：浴霸主体以及位于浴霸主体内的控制单元、超声波发生装置和声波感应装置，超声波发生装置和声波感应装置分别与控制单元建立信号连接，浴霸主体开有超声波发生装置和声波感应装置收发超声波的孔位。

技术总结
本发明提供了一种基于超声波检测实现设备自动控制的方法及浴霸，涉及基于超声波检测实现设备自动控制技术领域。将超声信号编译算法输入至控制单元中，启动声波接收装置和超声波发声装置，超声波发声装置发出的超声波信号被空间物体反射成为反射声波，声波感应装置接收反射声波并反馈至控制单元，控制单元采用FMCW调制解调方式，通过对发出和接收的超声波信号进行解调处理，触发设备指令集开启对应功能。与现有技术相比，本发明有以下技术优点：采用FMCW调制解调方式对发出和接收的各种频率的超声波信号进行调制和解调，获得用户状态和运动信息，根据用户状态和运动信息实现设备的自动控制；浴霸采用该方法，实现浴霸的自动控制。

技术研发人员：陈令东,葛伟愿,路政权
受保护的技术使用者：青岛极家云智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12