CN104422930A - 声纳式寻物系统及其实施方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种声纳式寻物系统及其实施方法，供操作者实施后，可寻得一定范围内的实体物，本发明的系统主要由一个声纳应用程式单元、一个声纹资料库、及结合一个携带式电子装置所组构而成，本发明的方法是利用主动声纳的原理，以声纳模组发出探测音波，并同时进行收集探测音波撞击到实体物后的反弹音波，再以声纹资料库所储存的声纹资料进行比对，并直接在携带式电子装置的画面上显示待寻实体物的相对位置。本发明能即时及精准的提供操作者快速寻得待监控物。

Description

声纳式寻物系统及其实施方法

技术领域

本发明涉及一种有关可于一定范围内，搜寻实体物的相对位置的寻物系统，尤指一种可精准寻物的声纳式寻物系统及其实施方法。

背景技术

目前可供随身携带的电子式寻物装置，主要应用技术以RFID为主，原因在于RFID的应用符合微型化、轻便等需求，常见的寻物装置主要是由一个感测装置及至少一个标签(TAG)所组构而成，实施时，使用者需先将标签贴设于一个特定物，例如钥匙、皮包等，由于标签与感测装置已事先完成对频，是以，使用者开启感测装置后，即可主动式的监控特定物是否在有效监控范围内，如特定物与感测装置之间的距离超出预设范围，则感测装置即会产生例如声音或光闪烁等警示，以提示使用者特定物已超出监控范围，常见的利用多半是使用在随手可拿取的小型物品，亦有发明人将此技术应用于防止小孩走失的监控中；只是，此类型的寻物装置在实施上实有其问题存在，首先，操作者需另外携带一个感测装置，且需要一个或数个标签搭配，若被监控物有数个，则当感测装置发出警示时，操作者往往无法正确得知究竟是何物(人)离开监控范围，再者，此类型的寻物装置仅能发出警示，而有关被监控物与操作者之间的相对的位置，并无法即时正确得知，倘若被监控物恰巧被其它的物体遮盖，则使用者依然无法寻得该被监控物；缘此，发明人积极研究，是否可以其它技术的应用，以使寻物装置(系统)可以更为即时及精准的提供操作者可快速寻得待监控物；承此，发明人主要选择以声波原理的应用，以作为寻物的感测基础，发明人并寻找相关基础技术以供作为发明参考，只是，经过多番检索后，虽有相关性技术可供参酌，但目前所见技术尚无法完全合于简便及实用；目前所知的寻物装置的技术大略可分为两种：

（1）双向讯号传输式寻物装置：需要由讯号发射器及一个讯号接收器作搭配，亦即被监控物本身即必需装载有讯号发射器、或讯号接收器的任一种，方能形成双向讯号感测的效果，其实施时极为不便，再者，如果为随机性的寻物，则现有的技术显然无法达成，例如，操作者在一定范围内(如客厅内)欲寻找电视摇控器，倘若所述的电视摇控器并未预先即装有讯号发射器、或讯号接收器的任一种，则此寻物过程显然无法藉由现有技术达成，相关前揭技术例如：

中国台湾专利公开公报第200818845号“利用行动通讯装置搜寻的方法及其相关的形动通讯装置”；

中国台湾新型专利第M395226号“以电子器物来提供物品寻找的协寻装置”；

（2）单向式寻物装置：目前主要是应用超音波的原理，例如：

美国专利公开号2013/0003502“configurable ultrasound measurement logic in a moible computing”，即揭露了相关技术，然而此技术仅能作特定用，例如可藉由超音波收发器监测子宫内宝宝的心率、单一目标对象的距离等； 

中国台湾专利公开公报第201142820号“声波辨识系统及方法”，应用于辨识特定材质。

承上可知，目前所揭的相关技术，尚无法被普及应用于日常生活中、及满足携带方便、即时及精准的提供操作者可快速寻得待监控物的需求。

发明内容

有鉴于上述的需求，本发明人依据多年来从事相关产品设计的经验，依使用者需求、习惯等，进行相关性的研究及分析，期能设计出更合于实用的产品；依此，本发明的主要的目的在于提供一种可即时及精准的提供操作者快速寻得待监控物的声纳式寻物系统及其实施方法。

为达上述目的，本发明的主要技术方案是：

一种声纳式寻物系统，可供于特定范围内侦测一个或数个待寻的实体物的位置，其包括：

一个携带式电子装置，由至少一个中央处理单元、一个储存单元、一个发声单元及一个收音单元组构而成，该携带式电子装置并安装有一个作业系统；

一个声纳应用程式单元，安装于该携带式电子装置的该作业系统中，该声纳应用程式单元具有一个操作选单，经操作该操作选单后，驱动该携带式电子装置的该发声单元发出一束探测音波，及驱动该收音单元接收现场所传回的一束反弹音波；

一个声纹资料库，储存于该携带式电子装置的该储存单元，与该声纳应用程式单元呈资讯连接，该声纹资料库储存有数种相异波长的声纹资料；以及

一个声纹比对单元，与该声纳应用程式单元呈资讯连接，用以比对该反弹音波与各该声纹资料的异同。

一种声纳式寻物系统的实施方法，可供于一定范围内侦测待寻的实体物的位置，其包括：

选单操作步骤：启动安装于一个携带式电子装置的中的一个声纳应用程式单元，该声纳应用程式单元提供一个操作选单；

声纹资料选择步骤：由该操作选单所资讯连接的一个声纹资料库中，选取一个或数个声纹资料；

发出探测音波步骤：该声纳应用程式单元启动该携带式电子装置的一个发声单元，以使其发出探测音波；

收集反弹音波步骤：该探测音波撞击到现场环境中的各实体物后，产生数个反弹音波，该声纳应用程式单元同时驱动收音单元接收现场所传回的各该反弹音波；

声纹比对步骤：一个声纹比对单元，以被选取的该声纹资料为基础，对被接收的各该反弹音波进行异同比对；

位置呈现步骤：当其中一组该反弹音波经比对后，如结果为符合该声纹资料，该操作选单的基础范围展示区，产生一个标记图示。

本发明的有益效果是：

本发明所称的声纳式寻物系统主要是以声波原理的应用，以作为寻物的感测基础，并利用声纳技术，搭配一个声纳应用程式单元、及一个声纹资料库，使操作者可以最快速简便的方式进行寻物的操作；又，本发明所称的声纳式寻物系统的实施方法，则是利用主动声纳的原理，以声纳模组发出探测音波，并同时进行收集探测音波撞击到实体物后的反弹音波，再以声纹资料库所储存的声纹资料进行比对，并直接在携带式电子装置的画面上显示待寻实体物的相对位置。

附图说明

图1，为本发明的系统的组成示意图。

图2，为本发明的实施方法示意图。

图3，为本发明的实施方法的流程示意图。

图4，本发明的系统的操作示意图(一)。

图5，本发明的系统的操作示意图(二)。

图6，本发明的系统的操作示意图(三)。

图7，本发明的系统的一种较佳实施例(一)。

图8，本发明的系统的一种较佳实施例(二)。

图9，本发明的方法的一种较佳实施例(三)。

【主要元件符号说明】

1    声纳式寻物系统

11     携带式电子装置      12  声纳应用程式单元

111   中央处理器  121     操作选单

112   储存单元 1211   基础范围展示区

113   发声单元 1212   点击区

114   收音单元

115   作业系统 116     滤波单元

13     声纹资料库  14  声纹比对单元

131   声纹资料

132   声纹资料

21     实体物

31     选单操作步骤

32     声纹资料选择步骤

33     发出探测音波步骤

34     收集反弹音波步骤

35     声纹比对步骤

36     位置呈现步骤

40     资讯装置

50     网际网路

60     伺服器声纹资料库

S 探测音波         R    反弹音波

                      R1   反弹音波

                      R2   反弹音波

P 实体物

M      十字轴中心位置     M1           标记图示

D 相对距离。

具体实施方式

为使贵审查委员得以清楚了解本发明所称系统的组成、其实施方法、及实施后可产生的功效，兹以下列说明搭配图，请参阅。

请参阅图1，图中所示为本发明的系统的组成示意图，如图，本发明所称的声纳式寻物系统1，其主要由一个携带式电子装置11、一个声纳应用程式单元12、一个声纹资料库13、及一个声纹比对单元14所组构而成；其中：

（1）所述的携带式电子装置11，由至少一个中央处理器111、一个储存单元112、一个发声单元113及一个收音单元114组构而成，携带式电子装置11并安装有一个作业系统115；

（2）声纳应用程式单元12，可为一个预先完成安装于携带式电子装置11的作业系统115中的应用程式，或以内载有应用程式的晶片型式组设于携带式电子装置11之中，所述的声纳应用程式单元12至少可产生有一个操作选单121，使用者可藉由操作所述的操作选单121，驱动携带式电子装置11的发声单元113、及同时驱动收音单元114作动，又，所述的声纳应用程式单元12可下载安装于携带式电子装置11，例如智慧型手机、平板、NB、PC...等，由声纳应用程式单元12侦测硬件配备是否能执行应用程式要求，再者，声纳应用程式单元12可进一步具有学习功能，能记录使用者的使用习惯；

（3）声纹资料库13，可预先储存于携带式电子装置11的储存单元112，或经由网际网路连接于至一个伺服器的伺服器声纹资料库(含线上同步下载)，并与声纳应用程式单元12呈资讯连接，其主要用以储存有数种相异波长的声纹资料(131、132…)，例如，蚊子的反弹音波的声纹资料；

（4）声纹比对单元14，与声纳应用程式单元12呈资讯连接，用以比对经收回后的反弹音波与预先选定的声纹资料的相符性，又，声纹的比对会采用基本的“图谱识别法”加上广泛运用的特征撷取方法分析方法，例如梅尔频率倒谱系数(Mel-FrequencyCeptralCoefficients, MFCC)，但不局限于此，再者，图谱内可包含声纹比对单元14所需的资讯，如时间长短、频率、共振峰特征、波谷特征、能量分布等资讯。

请参阅图2，图中所示为本发明的实施方法示意图，如图，本发明所称的声纳式寻物系统1，其实施时，主要是经操作，使携带式电子装置11的发声单元113，可间隔性的发出一束特定波长的探测音波S，而当探测音波S在撞击到任一个实体物21时(例如墙面、桌子等)，随即会产生一束反弹音波R，此时，携带式电子装置11的收音单元114即回收各反弹音波R。

请接续参阅图3，图中所示为本发明的实施方法的流程示意图，以及搭配参阅图4~图6，其为本发明的系统的操作示意图(一)~(三)，如图3所示，本发明实施时，主要依据以下步骤进行：

（1）选单操作步骤31：操作者启动携带式电子装置11之中的声纳应用程式单元12，携带式电子装置11的画面即可呈现出操作选单121(请搭配参照图1)；

（2）声纹资料选择步骤32：操作者可于操作选单121的画面中，选取储存于声纹资料库13之中的一个或数个声纹资料131，此所述的选取的依据，则为操作者所欲寻找的实体物21的声纹资料，例如，操作者欲寻找皮包，则，操作者可于声纹资料库13之中找到已预先储存完成为“皮包”的声纹资料，例如，以形状、或材质选取声纹资料；

（3）发出探测音波步骤33：承上步骤，操作者可继续于操作选单121的画面(例如图示中的“点击区1212”)进行点击，以使声纳应用程式单元12启动携带式电子装置11的发声单元113，使其间隔性发出一束探测音波S，又，此所揭的可发出探测音波S的操作方法仅为举例，非用以限制本发明的范围，例如，操作者仅需点击一次点击区1212，即可使声纳应用程式单元12连续但有间隔的发出探测音波S，或，使用者以连续点击的方式使声纳应用程式单元12连续但有间隔的发出探测音波S(请搭配参照图1及图4)；

（4）收集反弹音波步骤34：承上步骤，当该探测音波S撞击到现场任一个实体物P时，即会产生一束反弹音波R，而不同材质的实体物P，其所产生的反弹音波的波长(或称声纹)即不相同，如图所示，当探测音波S撞击到现场环境中的各实体物P后，即会产生数束反弹音波(R1、R2…)，此时，声纳应用程式单元12随即驱动收音单元114接收现场所传回的各反弹音波(R1、R2…) (请搭配参照图1及图5)，

（5）声纹比对步骤35：承上步骤，声纹比对单元14即以声纹资料选择步骤32中被选取的声纹资料131为基础，对已接收的各反弹音波(R1、R2…)进行声纹的异同比对；

（6）位置呈现步骤36：承上，经比对后，当其中一束反弹音波R符合预设的声纹资料131，此即为已寻得待寻的实体物P的所在位置，又，搭配以中央处理器111计算出待寻的实体物P与携带式电子装置11之间的相对距离D，操作选单121的基础范围展示区1211，即产生一个标记图示M1(请搭配参阅图6，如图，基础范围展示区1211所呈现的十字轴中心位置M即为携带式电子装置11的位置，而标记图示M1所呈现的位置即为实体物P与携带式电子装置11的相对位置(请搭配参照图6)。

承上，操作者即可依基础范围展示区1211所呈现的标记图示M1，快速找到待寻的实体物P。

请参阅图7，图中所示为本发明的系统的一种较佳实施例(一)，并请搭配参阅图1，如图中所示，本发明中所述的声纹资料库13，其可由多元的方式建立，如欲扩充其内部所储存的声纹资料131时，其管道至少有以下数种：

（1）使用者可将携带式电子装置11与一个资讯装置(例如电脑)40资讯连接后，通过基本的上传格式规范，由系统加以分类命名，并归档储存于携带式电子装置11的声纹资料库13；

（2）另，或可藉由一条网际网路50连线至一个特定网路的伺服器声纹资料库60，作声纹资料交换及储存(上传、下载)。

（3）承上，藉由网际网路50连线至伺服器声纹资料库60下载声纹资料131的模式，可搭配一种管控方式进行，例如需通过特定帐号管控。

请参阅图8，图中所示为本发明的系统的一种较佳实施例(二)，如图所示，为使声纹比对步骤35更加快速，本发明中可进一步增设一个滤波单元116，并使其与收音单元114连接，如此，当声纹资料选择步骤32进行后，声纳应用程式单元12随即驱动滤波单元116、收音单元114，又，当滤波单元116受驱动，其可将预选的声纹资料131的频段以外的反弹音波排除，仅使符合声纹资料131的频段反弹音波被收音单元114接收，如此，可大量减少声纹比对步骤35的比对时间，进而提升比对的速度。

请参阅图9，图中所示为本发明的方法的一种较佳实施例(三)，如图所示，由于实务上操作时，由待搜寻物体回弹的反弹音波极有可能为多次反射，是以，本发明中所称的发声单元113及收音单元114可为多组，其较佳的实施方式，是将多组发声单元113及收音单元114组设成例如矩阵式的排列，如果，可方便快速计算待搜寻物体的相对位置；又，承上述，如图8所述的滤波单元116亦可以多组组设。

承上所述，本发明的声纳式寻物系统中，其所结合的携带式电子装置可例如为一个行动通讯装置、智慧型手机、笔记型电脑、平板电脑、个人电脑PC等，藉由所述的声纳应用程式单元，直接驱动携带式电子装置中的发声单元(喇叭)，以产生探测音波，及驱动其收音单元(麦克风)以接收反弹音波，再以系统中的声纹比对单元进行声纹比对、并搭配携带式电子装置的中央处理器进行相对距离的计算，并将其结果藉由声纳应用程式单元所提供的基础范围展示区，明确的将待寻的实体物的位置以标记图示呈现，使操作者可依相对位置及距离，轻易且快速的找到待寻的实体物；再者，其实施的方法主要是利用主动声纳的原理，搭配一个预先连接的伺服器声纹资料库，让操作者在操作时，可依欲寻找的实体物，预先选取相对应的声纹，再经简易操作，即可使携带式电子装置发出探测音波，再藉由携带式电子装置对各反弹音波的收集、比对及相对距离计算后，精准呈现出待寻实体物的相对位置及距离；依此可知，本发明其据以实施后，确实可以达到提供一种可即时及精准的提供操作者快速寻得待监控物的声纳式寻物系统及其实施方法的目的。

唯，以上所述者，仅为本发明的较佳的实施例而已，并非用以限定本发明实施的范围；任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神与范围下所作的均等变化与修饰，皆应涵盖于本发明的专利范围内。

综上所述，本发明所达成的功效及实施方法，符合申请专利要件的实用性、新颖性与进步性；申请人爰依专利法的规定，向钧局提起发明专利的申请。

Claims (10)

1.一种声纳式寻物系统，可供于特定范围内侦测一个或数个待寻的实体物的位置，其特征在于，包括：

一个携带式电子装置，由至少一个中央处理单元、一个储存单元、一个发声单元及一个收音单元组构而成，该携带式电子装置并安装有一个作业系统；

一个声纳应用程式单元，安装于该携带式电子装置的该作业系统中，该声纳应用程式单元具有一个操作选单，经操作该操作选单后，驱动该携带式电子装置的该发声单元发出一束探测音波，及驱动该收音单元接收现场所传回的一束反弹音波；

一个声纹资料库，储存于该携带式电子装置的该储存单元，与该声纳应用程式单元呈资讯连接，该声纹资料库储存有数种相异波长的声纹资料；以及

一个声纹比对单元，与该声纳应用程式单元呈资讯连接，用以比对该反弹音波与各该声纹资料的异同。

2.如权利要求1所述的声纳式寻物系统，其特征在于：该声纳应用程式单元的该操作选单具有一个基础范围展示区，供标记图示于该基础范围展示区中呈现。

3.如权利要求1所述的声纳式寻物系统，其特征在于：该声纳应用程式单元的该操作选单具有一个点击区，供操作者进行触击。

4.如权利要求1所述的声纳式寻物系统，其特征在于：该发声单元及该收音单元均为数个，并形成矩阵排列。

5.如权利要求1所述的声纳式寻物系统，其特征在于：一个滤波单元连接于该收音单元。

6.一种声纳式寻物系统的实施方法，可供于一定范围内侦测待寻的实体物的位置，其特征在于，包括：

选单操作步骤：启动安装于一个携带式电子装置的中的一个声纳应用程式单元，该声纳应用程式单元提供一个操作选单；

声纹资料选择步骤：由该操作选单所资讯连接的一个声纹资料库中，选取一个或数个声纹资料；

发出探测音波步骤：该声纳应用程式单元启动该携带式电子装置的一个发声单元，以使其发出探测音波；

收集反弹音波步骤：该探测音波撞击到现场环境中的各实体物后，产生数个反弹音波，该声纳应用程式单元同时驱动收音单元接收现场所传回的各该反弹音波；

声纹比对步骤：一个声纹比对单元，以被选取的该声纹资料为基础，对被接收的各该反弹音波进行异同比对；

位置呈现步骤：当其中一束该反弹音波经比对后，如结果为符合该声纹资料，该操作选单的基础范围展示区，产生一个标记图示。

7.如权利要求6所述的声纳式寻物系统的实施方法，其特征在于：该发出探测音波步骤之中，是由操作者点击该操作选单的点击区后，产生该探测音波。

8.如权利要求6所述的声纳式寻物系统的实施方法，其特征在于：该声纹比对步骤完成后，该声纳应用程式单元会直接启动该中央处理器计算出该待寻的实体物与该携带式电子装置之间的相对距离。

9.如权利要求6所述的声纳式寻物系统的实施方法，其特征在于：欲扩充该声纹资料库所储存的声纹资料时，将该携带式电子装置与一个资讯装置完成资讯连接后，将新增的声纹资料储存于该声纹资料库。

10.如权利要求6所述的声纳式寻物系统的实施方法，其特征在于：欲扩充该声纹资料库所储存的声纹资料时，该携带式电子装置藉由网际网路，连线至一个特定网路的伺服器声纹资料库，作声纹资料交换及储存。