一种超声波灭飞行昆虫的系统及方法与流程

本发明涉及一种灭飞行昆虫的系统及方法，更具体地说是一种超声波灭飞行昆虫的系统及方法。

背景技术：

目前，人们通常采用蚊香或者喷雾剂消灭蚊子、蟑螂等昆虫，虽然能够有效的杀灭昆虫，但蚊香或者驱蚊喷雾剂中有大量的有害化学物质，人长期接触这些化学物质，有损人体健康。杀灭苍蝇、蜜蜂更是无安全、有效的办法。

因此有必要设计一种能够安全、有效的击杀蚊虫的方法和装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种超声波灭飞行昆虫的系统及方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种超声波灭飞行昆虫的系统，包括：

探测单元，用于发射至少三束相位相同的探测波；

接收单元，用于接收所述探测波遇到障碍物后反射回来的反射波；

信号处理单元，用于分析、计算所述反射波的数据信息，以确定障碍物的属性和空间位置；

发射单元，用于向所述障碍物定向发射超声波。

其进一步技术方案为：所述信号处理单元包括：

判断模块，用于分析所述反射波的数据信息，以判断障碍物的种类和特性；

计算模块，用于计算所述障碍物的位置、速度、轨迹；

控制模块，用于控制所述发射单元发射超声波。

其进一步技术方案为：所述超声波的频率范围为：200～2000khz。

其进一步技术方案为：所述障碍物为飞行昆虫。

一种超声波灭飞行昆虫的方法，所述方法包括：

超声相控阵雷达发射端发出至少三束相位相同的探测波；

超声相控阵雷达接收端接收探测波遇到障碍物反射回来的反射波；

根据反射波的数据信息确定障碍物的属性、空间位置和速度，并推算出轨迹；

控制超声相控阵雷达向所述障碍物定向发射超声波。

其进一步技术方案为：所述根据反射波的数据信息确定障碍物的属性、空间位置和速度，并推算出轨迹的步骤，具体包括以下步骤：

根据反射波中的信号特征确定障碍物的种类；

根据反射波的时间差确定障碍物与超声相控阵雷达的相对位置；

根据相对位置计算出障碍物的速度和轨迹。

其进一步技术方案为：所述超声波的频率范围为：200～2000khz。

其进一步技术方案为：所述障碍物为飞行昆虫。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明提供了一种超声波灭飞行昆虫的系统及方法，通过发射至少三束相位相同的探测波，对探测波遇到飞行昆虫后反射回来的反射波的数据信息进行分析和计算确定飞行昆虫的空间位置、速度和轨迹，然后再控制超声波对飞行昆虫进行击杀，击杀飞行昆虫精确且高效，效果显著，对人体无害，能有效避免飞行昆虫对人们生活环境的干扰。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一种超声波灭飞行昆虫的系统具体实施例的结构图；

图2为本发明一种超声波灭飞行昆虫的系统具体实施例中信号处理单元的结构图；

图3为本发明一种超声波灭飞行昆虫的系统具体实施例中控制模块的结构图

图4为本发明一种超声波灭飞行昆虫的方法具体实施例的流程图；

图5为图4的中的子步骤流程图；

图6为本发明一种超声波灭飞行昆虫的方法具体实施例中停止发射超声波以及发出警报提示的流程图；

图7为本发明一种超声波灭飞行昆虫的系统具体实施例中蚊子与发射端的三维空间坐标图。

附图标记

1、探测单元；2、接收单元、3、信号处理单元、4、发射单元；31、判断模块；32、计算模块；33、控制模块；331、监测子模块；332、停止子模块；333、报警子模块。

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

请参阅图1-3，本实施例提供了一种超声波灭飞行昆虫的系统，该系统包括：

探测单元1，用于发射至少三束相位相同的探测波；

接收单元2，用于接收探测波遇到障碍物后反射回来的反射波；

信号处理单元3，用于分析、计算所述反射波的数据信息，以确定障碍物的属性和空间位置；

发射单元4，用于向所述障碍物定向发射超声波。

本发明主要用于近距离的杀灭飞行昆虫，超声波杀灭飞行昆虫的距离在十米以内，主要适用于家庭等空间较小的环境使用，杀灭飞行昆虫的方式是采用能量杀的方式，发出的超声波让昆虫的某个部位产生高温，破坏其躯体，以消灭昆虫。本实施例中，以杀灭蚊子为例。具体的，探测单元1设有三个发射端，以发射三束相位相同的探测波(这里的探测波可以是频率较低的超声波，只是用于探测的作用，也可以采用其他类型的探测波)，因为在三维空间中，至少需要三个点才能确定一个物体的位置。为了确定蚊子的轨迹，需要三个发射端连续发射多组相位相同的探测波。接收单元2设有与发射端相同个数的接收端，用于接收反射波，根据接收端接收到的反射波的时间差可以确定蚊子与发射端的相对位置。

进一步的，信号处理单元3包括：

判断模块31，用于判断蚊子的种类、特性；

计算模块32，用于计算蚊子的位置、速度、轨迹；

控制模块33，用于控制发射单元发射超声波。

其中，判断模块31可以根据反射波的能量大小以及波纹特性确定是何种蚊子。由于可根据接收端接收到的反射波的时间差可以确定蚊子与发射端的相对位置关系，计算模块32可根据相对位置关系，计算出蚊子的空间位置，又由于发射端可以发射多组探测波，因此可以得到蚊子的不同时间的空间位置，由此可以知道蚊子的速度和轨迹。

请参阅图7，蚊子空间位置的计算方式，例如，蚊子在三维空间中，以超声波发射位置的平面为xy平面建立三维坐标系，三个发射端a、b、c距离坐标原点为a、b、c，即三个发射端a、b、c的坐标为(a、0、0)，(0、b、0)，(0、c、0)。已知超声波的速度v，a、b、c三个发射端发射的探测波打到蚊子身上再返回，根据公式d1＝v*t1/2，d2＝v*t2/2，d3＝v*t3/2，可测得a、b、c三个发射端与蚊子的距离d1、d2、d3。再假设蚊子的空间位置坐标为(x、y、z)，蚊子和发射端的连线与坐标轴的夹角分别为α和β，然后根据以下五个公式：

x＝a-d1cosα；

y＝b-d2cosβ；

通过上面五个公式求解出x、y、z的值，即可知道蚊子的空间位置。通过不同时间的空间位置变化即可知道蚊子的速度和轨迹。结合蚊子的速度和轨迹以及空间位置来决定超声波发射的位置。系统精准计算蚊子的速度、轨迹和空间位置，快速做出反应，发射超声波破坏蚊子肢体，进而杀死蚊子。

进一步的，在某些实施例中，控制模块33包括：

监测子模块331，用于监测发射单元发射超声波时是否有大型生物靠近；

停止子模块332，用于停止发射单元发射超声波；

报警子模块333，用于发出报警提示。

其中，监测子模块331用于监测发射单元4在发射超声波时是否有大型生物(大型生物主要是人、狗、猫等)靠近，若有大型生物靠近则停止子模块332会停止发射单元4发射超声波，值得注意的是，即使这时有蚊子，为了避免超声波对大型生物造成伤害，也不会发射超声波，大大提高了安全系数。另外，在停止发射超声波时，报警子模块333会发出报警提示(报警提示可以采用语音、铃声方式)，以起到警示作用。

进一步的，本发明的超声波的频率范围为：200～2000khz。

综合上述，本发明提供了一种超声波灭飞行昆虫的系统，通过发射至少三束相位相同的探测波，对探测波遇到蚊子后反射回来的反射波的数据信息进行分析和计算确定蚊子的空间位置、速度和轨迹，然后再控制超声波对蚊子进行击杀，击杀蚊子精确且高效，效果显著，对人体无害，能有效避免蚊子对人们生活环境的干扰。

请参阅图4-6，本实施例还提供了一种超声波灭飞行昆虫的方法，该方法包括：

s10、超声相控阵雷达发射端发出至少三束相位相同的探测波；

s20、超声相控阵雷达接收端接收探测波遇到障碍物后反射回来的反射波；

s30、根据反射波的数据信息确定障碍物的属性、空间位置和速度，并推算出轨迹；

s40、控制超声相控阵雷达向障碍物定向发射超声波。

具体的，本发明主要用于近距离的杀灭飞行昆虫，超声波杀灭飞行昆虫的距离在十米以内，主要适用于家庭等空间较小的环境使用。杀灭飞行昆虫的方式是采用能量杀的方式，发出的超声波让昆虫的某个部位产生高温，破坏其躯体，以消灭昆虫。本实施例中，以杀灭蚊子为例。超声相控阵雷达设有三个发射端，发射三个相位相同的探测波，因为在三维空间中，至少需要三个点才能确定一个物体的位置。为了确定蚊子的轨迹，需要三个发射端连续发射多组相位相同的探测波。接收端设有与发射端相同个数的接收端，用于接收反射波，根据接收端接收到的反射波的时间差可以确定蚊子与发射端的相对位置。

进一步的，根据反射波的波纹信息确定障碍物的属性及空间位置的步骤，具体包括以下步骤：

s301、根据反射波中的声纹特征确定障碍物的种类；

s302、根据反射波的相位差确定障碍物与超声相控阵雷达的相对位置；

s303、根据相对位置计算出障碍物的速度和轨迹。

进一步的，超声波的频率范围为：200～2000khz。

请参阅图7，蚊子空间位置的计算方式，例如，蚊子在三维空间中，以超声波发射位置的平面为xy平面建立三维坐标系，三个发射端a、b、c距离坐标原点为a、b、c，即三个发射端a、b、c的坐标为(a、0、0)，(0、b、0)，(0、c、0)。已知超声波的速度v，a、b、c三个发射端发射的探测波打到蚊子身上再返回，根据公式d1＝v*t1/2，d2＝v*t2/2，d3＝v*t3/2，可测得a、b、c三个发射端与蚊子的距离d1、d2、d3。再假设蚊子的空间位置坐标为(x、y、z)，蚊子和发射端的连线与坐标轴的夹角分别为α和β，然后根据以下五个公式：

y＝b-d2cosβ；

x＝a-d1cosα；

通过上面五个公式求解出x、y、z的值，即可知道蚊子的空间位置。通过不同时间的空间位置变化即可知道蚊子的速度和轨迹。结合蚊子的速度和轨迹以及空间位置来决定超声波发射的位置。系统精准计算蚊子的速度、轨迹和空间位置，快速做出反应，发射超声波破坏蚊子肢体，进而杀死蚊子。

进一步的，在某些实施例中，控制超声相控阵雷达向障碍物定向发射超声波的步骤中，具体包括以下步骤：

s401、监测超声相控阵雷达发射超声波时是否有大型生物靠近；

s402、若监测到有大型生物靠近，则停止超声相控阵雷达向障碍物发射超声波，且同时发出报警提示，若没有监测到有大型生物靠近，则继续向障碍物发射超声波。

其中，监测到超声相控阵雷达在发射超声波时是否有大型生物(大型生物主要是人、狗、猫等)靠近，若有大型生物靠近则停止发射超声波，值得注意的是，即使这时有蚊子，为了避免超声波对大型生物造成伤害，也不会发射超声波，大大提高了安全系数。另外，在停止发射超声波时，同时会发出报警提示(报警提示可以采用语音、铃声方式)，以起到警示作用。

综合上述：本发明提供了一种超声波灭飞行昆虫的方法，通过发射至少三束相位相同的探测波，对探测波遇到蚊子后反射回来的反射波的数据信息进行分析和计算确定蚊子的空间位置、速度和轨迹，然后再控制超声波对蚊子进行击杀，击杀蚊子精确且高效，效果显著，对人体无害，能有效避免蚊子对人们生活环境的干扰。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。