专利名称：一种利用声波进行距离测量的手机装置及其距离测量方法
技术领域：
本发明涉及移动通信终端领域，特别是涉及一种利用声波进行测距的手机装置及其距离测量的方法。
背景技术：
目前，大多数的测距方法是采用激光、电磁波(包括红外线，蓝牙等)进行测距。
电磁波和光波在空气中的传播速度很快，接近30万公里每秒。正因为如此，很小的误差，比如0.1ms的误差都会导致30000m的误差。为了消除这种误差，采用电磁波和光波进行测距的设备都很复杂、昂贵。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用声波进行距离测量的手机装置及其距离测量方法，用于简单精确地测量两点间的距离。
为了实现上述目的，本发明提供了一种利用声波进行距离测量的手机装置，包括主动测距手机及其第一喇叭、第一麦克，被动配合手机及其第二喇叭、第二麦克，设置于所述主动测距手机上的第一测距模块，设置于所述被动配合手机上的第二测距模块；其中所述主动测距手机与被动配合手机放置于需要测距的两点处；所述第一喇叭与第二麦克相对放置，所述第一麦克与第二喇叭相对放置；所述第一测距模块，用于在测距计时开始时读取系统时间Ts1，并在所述第一喇叭发出第一频率的声波后，打开所述第一麦克监听所述第二喇叭发来的第二频率的声波，及在所述第一麦克接收到所述第二频率的声波、测距计时结束后，读取系统时间Ts2，并根据记录的T1、T2、T3计算所述两点间距离D；所述第二测距模块，用于打开所述第二麦克监听所述第一频率的声波，并在所述第二麦克接收到所述第一频率的声波后，使所述第二喇叭发出所述第二频率的声波；其中，所述两点间距离D＝340*T米，T＝(Ts2-Ts1-T1-T2-T3)/2；所述T为所述主动测距手机与被动配合手机之间声音单程传输所需的时间；所述Ts2-Ts1为从测距计时开始至测距计时结束所需的时间；所述T1为从测距计时开始时至所述第一喇叭产生所述第一频率的声波所需的时间；所述T2为所述第二麦克接收到所述第一频率的声波至所述第二喇叭发出所述第二频率的声波所需的时间；所述T3为所述第一麦克接收到所述第二频率的声波至测距计时结束时所需的时间。
所述的利用声波进行距离测量的手机装置，其中，对于同一个手机，所述T1、T2、T3的值是固定的，并预置在手机的内存中。
所述的利用声波进行距离测量的手机装置，其中，对所述主动测距手机、被动配合手机，以事先训练的方式求得T1+T2+T3的值。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种利用声波进行距离测量的方法，适用于移动通信终端，包括设置主动测距手机及其第一喇叭、第一麦克，被动配合手机及其第二喇叭、第二麦克的步骤；及在所述主动测距手机上设置第一测距模块，在所述被动配合手机上设置第二测距模块的步骤；其中所述主动测距手机与被动配合手机放置于需要测距的两点处；所述第一喇叭与第二麦克相对放置，所述第一麦克与第二喇叭相对放置；所述第一测距模块在测距计时开始时读取系统时间Ts1，并在所述第一喇叭发出第一频率的声波后，打开所述第一麦克监听所述第二喇叭发来的第二频率的声波，及在所述第一麦克接收到所述第二频率的声波、测距计时结束后，读取系统时间Ts2，并根据记录的T1、T2、T3计算所述两点间距离D；所述第二测距模块打开所述第二麦克监听所述第一频率的声波，并在所述第二麦克接收到所述第一频率的声波后，使所述第二喇叭发出所述第二频率的声波；其中，所述两点间距离D＝340*T米，T＝(Ts2-Ts1-T1-T2-T3)/2；所述T为所述主动测距手机与被动配合手机之间声音单程传输所需的时间；所述Ts2-Ts1为从测距计时开始至测距计时结束所需的时间；所述T1为从测距计时开始时至所述第一喇叭产生所述第一频率的声波所需的时间；所述T2为所述第二麦克接收到所述第一频率的声波至所述第二喇叭发出所述第二频率的声波所需的时间；所述T3为所述第一麦克接收到所述第二频率的声波至测距计时结束时所需的时间。
所述的利用声波进行距离测量的方法，其中，所述第二麦克在接收到所述第一频率的声波后产生中断。
所述的利用声波进行距离测量的方法，其中，所述中断产生的标准为第一个所述第一频率的声波信号的上升沿。
所述的利用声波进行距离测量的方法，其中，所述第一麦克在接收到所述第二频率的声波后产生中断。
所述的利用声波进行距离测量的方法，其中，所述中断产生的标准为第一个所述第二频率的声波信号的上升沿。
所述的利用声波进行距离测量的方法，其中，所述第一频率的声波与所述第二频率的声波具有相同或不同的频率。
所述的利用声波进行距离测量的方法，其中，对于同一个手机，所述T1、T2、T3的值是固定的，并预置在手机的内存中。
所述的利用声波进行距离测量的方法，其中，对所述主动测距手机、被动配合手机，以事先训练的方式求得T1+T2+T3的值。
本发明根据声波在空气中的传播速度只有340米每秒，采用手机中的电路和软件，只需作软件上的调整，无需其他的附加硬件，就可以保证很高的测量精度，本发明提出的测距的距离可以在几十厘米到几十米的范围内。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图1为本发明的测距系统示意图；图2为本发明的测距计算原理图；及图3为本发明的测距计算流程图。
具体实施例方式
请参阅图1所示，为本发明的测距系统示意图。本发明提出了利用手机发送和接收一定频率的声波来进行短距离的测距。结合图1所示，本发明工作机制如下1)、将两个手机100、手机200分别放置在需要测距的两点处，其中，手机100的喇叭101与手机200的麦克202相对设置，手机100的麦克102与手机200的喇叭201相对放置，将两个手机100、200都进入测距模式，即运行设置于手机100、200上的测距所需的软件代码；2)、手机100产生频率为f1的声波脉冲数个，由SPK(扬声器)发送出去；3)、手机200的麦克202接收到频率为f1的声波脉冲，产生中断(中断产生的标准为第一个脉冲信号的上升沿为准)，报告给手机200的CPU，手机200产生频率为f2的声波脉冲数个，由手机200的喇叭201发送出去；4)、手机100的麦克102接收到频率为f2的声波脉冲，产生中断(中断产生的标准为第一个脉冲信号的上升沿为准)，报告手机100的CPU，手机100计算声波的传播时间，计算出距离。
其中，频率为f1的声波脉冲与频率为f2的声波脉冲可以具有相同或不同的频率，也即是，f1与f2的值相同或不同。
请参阅图2所示，为本发明的测距计算原理图。在图2中T1指的是从手机1的CPU下令开始测量开始到实际的声音从手机1的喇叭中产生为止的这段时间，也就是手机1的发送声音所需的处理时延；T指的是声音单程传输所需的时间；T2指的是从手机2接收到频率为f1的声音到它的喇叭发出频率为f2的声音所需的时间，也就是手机2的处理时延；T3指的是从手机1收到声音脉冲信号到其CPU结束测量计时所需的时间；也就是手机1的接收声音处理时延。
那么T＝(Ttotal-T1-T2-T3)/2两点间距离D＝340*T(米)需要指出的是首先，T1、T2、T3的值对于不同的手机是不一样，但是对于同一个手机，值是固定的，所以可以预置在手机的内存中。
其次，对于两个手机，也可以通过事先的训练来求得T1+T2+T3的值，比如，用这两个手机测量一个标准的长度，此处选择20cm的直尺的长度，根据对该长度的测量，可以计算出T1+T2+T3的值，因为T1、T2、T3值对同一个手机是固定的，那么T1+T2+T3的值也是固定的，从而可以将这个值留待下一次测量的时候使用。
图3为本发明的测距计算流程图。
手机1主动进行测距时的流程包括步骤311，开始，启动设置于手机1上的测距软件；步骤312，判断手机1是主动进行测距还是被动配合手机2进行测距，若手机1是主动进行测距，则步骤继续进行；步骤313，手机1的扬声器(SPK)发声，读取系统时间，并开始计时；步骤314，打开麦克(Mic)监听频率为f2的声波；步骤315，判断是否收到频率为f2的声波(中断方式)，若收到，则步骤继续进行，若未收到，则返回步骤314；步骤316，读取系统时间，结束计时，并计算距离；步骤317，显示计算的距离；及步骤318，退出程序，结束测距。
手机2被动配合测距时的流程包括步骤321，开始，启动设置于手机2上的测距软件；步骤322，判断手机2是主动进行测距还是被动配合手机1进行测距，若手机2是被动配合测距，则步骤继续进行；步骤323，打开麦克(Mic)监听频率为f1的声波；步骤324，判断是否收到频率为f1的声波(中断方式)，若收到，则步骤继续进行，若未收到，则返回步骤323；步骤325，手机2的扬声器(SPK)发出频率为f2的声波；及步骤326，退出程序，结束测距。
本发明中，无须在手机内添加任何硬件设备，所有功能可以用现有手机的基本硬件配置即可实现，只是需要添加相应的软件测距模块即可。
此外，只需一个软件测距模块在手机中运行，无论是手机主动进行测距(即手机1的功能)，还是被动配合另外一个手机进行测距(即手机2的功能)。
本发明的技术特点在于本发明所述方法采用不同的声波频率可以避免回声的干扰；现在手机CPU的工作频率为50-100MHz，所以各种处理时延的精度可以达到20ns，最多不超过1us，那么测距的精度可以达到0.34mm；在测量过程中，虽然可能有波的反射，但是由于两点间直线距离最短，所以走直线的声波脉冲最先到达手机麦克，所以反射波对于测量不会形成干扰。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种利用声波进行距离测量的手机装置，其特征在于，包括主动测距手机及其第一喇叭、第一麦克，被动配合手机及其第二喇叭、第二麦克，设置于所述主动测距手机上的第一测距模块，设置于所述被动配合手机上的第二测距模块；其中所述主动测距手机与被动配合手机放置于需要测距的两点处；所述第一喇叭与第二麦克相对放置，所述第一麦克与第二喇叭相对放置；所述第一测距模块，用于在测距计时开始时读取系统时间Ts1，并在所述第一喇叭发出第一频率的声波后，打开所述第一麦克监听所述第二喇叭发来的第二频率的声波，及在所述第一麦克接收到所述第二频率的声波、测距计时结束后，读取系统时间Ts2，并根据记录的T1、T2、T3计算所述两点间距离D；所述第二测距模块，用于打开所述第二麦克监听所述第一频率的声波，并在所述第二麦克接收到所述第一频率的声波后，使所述第二喇叭发出所述第二频率的声波；其中，所述两点间距离D＝340*T米，T＝(Ts2-Ts1-T1-T2-T3)/2；所述T为所述主动测距手机与被动配合手机之间声音单程传输所需的时间；所述Ts2-Ts1为从测距计时开始至测距计时结束所需的时间；所述T1为从测距计时开始时至所述第一喇叭产生所述第一频率的声波所需的时间；所述T2为所述第二麦克接收到所述第一频率的声波至所述第二喇叭发出所述第二频率的声波所需的时间；所述T3为所述第一麦克接收到所述第二频率的声波至测距计时结束时所需的时间。
2.根据权利要求1所述的利用声波进行距离测量的手机装置，其特征在于，对于同一个手机，所述T1、T2、T3的值是固定的，并预置在手机的内存中。
3.根据权利要求1或2所述的利用声波进行距离测量的手机装置，其特征在于，对所述主动测距手机、被动配合手机，以事先训练的方式求得T1+T2+T3的值。
4.一种利用声波进行距离测量的方法，适用于移动通信终端，其特征在于，包括设置主动测距手机及其第一喇叭、第一麦克，被动配合手机及其第二喇叭、第二麦克的步骤；及在所述主动测距手机上设置第一测距模块，在所述被动配合手机上设置第二测距模块的步骤；其中所述主动测距手机与被动配合手机放置于需要测距的两点处；所述第一喇叭与第二麦克相对放置，所述第一麦克与第二喇叭相对放置；所述第一测距模块在测距计时开始时读取系统时间Ts1，并在所述第一喇叭发出第一频率的声波后，打开所述第一麦克监听所述第二喇叭发来的第二频率的声波，及在所述第一麦克接收到所述第二频率的声波、测距计时结束后，读取系统时间Ts2，并根据记录的T1、T2、T3计算所述两点间距离D；所述第二测距模块打开所述第二麦克监听所述第一频率的声波，并在所述第二麦克接收到所述第一频率的声波后，使所述第二喇叭发出所述第二频率的声波；其中，所述两点间距离D＝340*T米，T＝(Ts2-Ts1-T1-T2-T3)/2；所述T为所述主动测距手机与被动配合手机之间声音单程传输所需的时间；所述Ts2-Ts1为从测距计时开始至测距计时结束所需的时间；所述T1为从测距计时开始时至所述第一喇叭产生所述第一频率的声波所需的时间；所述T2为所述第二麦克接收到所述第一频率的声波至所述第二喇叭发出所述第二频率的声波所需的时间；所述T3为所述第一麦克接收到所述第二频率的声波至测距计时结束时所需的时间。
5.根据权利要求4所述的利用声波进行距离测量的方法，其特征在于，所述第二麦克在接收到所述第一频率的声波后产生中断。
6.根据权利要求5所述的利用声波进行距离测量的方法，其特征在于，所述中断产生的标准为第一个所述第一频率的声波信号的上升沿。
7.根据权利要求4所述的利用声波进行距离测量的方法，其特征在于，所述第一麦克在接收到所述第二频率的声波后产生中断。
8.根据权利要求7所述的利用声波进行距离测量的方法，其特征在于，所述中断产生的标准为第一个所述第二频率的声波信号的上升沿。
9.根据权利要求4、5、6、7或8所述的利用声波进行距离测量的方法，其特征在于，所述第一频率的声波与所述第二频率的声波具有相同或不同的频率。
10.根据权利要求4、5、6、7或8所述的利用声波进行距离测量的方法，其特征在于，对于同一个手机，所述T1、T2、T3的值是固定的，并预置在手机的内存中。
11.根据权利要求4、5、6、7或8所述的利用声波进行距离测量的方法，其特征在于，对所述主动测距手机、被动配合手机，以事先训练的方式求得T1+T2+T3的值。
全文摘要
本发明公开了一种利用声波进行距离测量的手机装置及其距离测量方法，该装置包括主动测距手机及其第一喇叭、第一麦克与被动配合手机及其第二喇叭、第二麦克，设置于主动测距手机上的第一测距模块，设置于被动配合手机上的第二测距模块；第一喇叭与第二麦克相对放置，第一麦克与第二喇叭相对放置；第一测距模块，用于在测距计时开始时读取系统时间Ts1，并在第一麦克接收到第二频率的声波、测距计时结束后，读取系统时间Ts2，并根据记录的T1、T2、T3计算两点间距离D；第二测距模块，用于打开第二麦克监听第一频率的声波，并在第二麦克接收到第一频率的声波后，使第二喇叭发出第二频率的声波。本发明可以简单精确地测量两点间的距离。
文档编号G01B17/00GK1979088SQ20051012625
公开日2007年6月13日 申请日期2005年12月1日 优先权日2005年12月1日
发明者叶敏华 申请人:乐金电子(中国)研究开发中心有限公司