CN105403880B - 一种测量距离的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量距离的系统及方法，所述测量距离的方法为：S1.所述信号源在所述第一位置发射所述音频脉冲；S2.t0b时刻，所述信号接收器在所述第一位置接收所述音频脉冲；S3.tnb时刻，所述信号接收器在所述第二位置接收所述音频脉冲；S4.根据所述tnb时刻与所述t0b时刻之间的时间差，以获取所述第一位置与所述第二位置之间的距离。本发明通过两个移动终端即可实现对两点之间的距离测量，无需采用额外的其他工具，操作方便，精度高，且测量量程大。

Description

一种测量距离的系统及方法

技术领域

本发明涉及测量技术，尤其涉及一种通过音频脉冲测量距离的系统及方法。

背景技术

在工业现场、建筑工地、家庭装修以及战场测量中都能应用到距离测量这一技术手段。现有测量距离的设备主要有：卷尺、激光测距仪、超声波测距仪以及声纳测距仪等。其中，卷尺是日常生活中较为常见的测距工具，但是，由于卷尺的长度有限，因此对于较长距离的测量，无法快速准确的获取测量结果，测量精度低，且使用不便利；激光测距仪器属于专业的测距工具，广泛应用于地形测量、战场测量、以及坦克、飞机、舰艇和火炮对目标的测距，价格昂贵，且不便携带；超声波测距仪和声纳测距仪都是利用声音传播速度慢，传播距离远的特点进行测距，根据声波传播后反射完成距离的测量，但是设备及其昂贵且庞大，不便于应用到日常的生活中。在日常生活中如家庭装修、测量健身跑道和测量游泳距离等都会应用到测量距离这一技术手段，然而由于超声波测距仪和声纳测距仪所使用的声波频率并不在人的听觉范围内，因此无法将该技术应用到移动终端。

随着科技的不断发展，随身携带的移动终端也可完成测距这一功能，即能随时可用，又能零成本的实现测距功能。其原理为：移动终端通过扬声器输出声音，利用麦克风接收回声进行测距，但是该功能只能适用于较近距离的测量，且精度低。这种移动终端回声测距系统虽然成本低廉，但是由于移动终端的声音系统的主要功能用于通话，并没有为测距进一步优化设计结构，如：由于移动终端的扬声器和麦克风的指向不统一，导致回声测距的可测量范围很短，受到限制；扬声器和麦克风的指向性很差，只有当被侧的一端是很宽广的墙面的时，才能获得一个基本可信的测量结果。因此现有的移动终端无法达到精确测距的目的。

发明内容

针对现有的测距仪器存在的上述问题，现提供一种旨在实现便于携带、测量量程大、测量精度高的测量距离的系统及方法。

具体技术方案如下：

一种测量距离的系统，用以测量第一位置与第二位置之间的距离，包括：

一信号源，用以在所述第一位置发射一预设频率的音频脉冲；

一信号接收器，用以接收所述信号源发射的所述音频脉冲；

一计算单元，连接所述信号接收器，用以根据所述信号接收器在所述第一位置接收到的所述预设音频脉冲的起始时刻以及在第二位置接收到的所述预设音频脉冲的起始时刻进行运算，以获取所述第一位置与所述第二位置之间的距离。

优选的，所述信号源采用一第一移动终端。

优选的，所述信号接收器采用一第二移动终端。

一种测量距离的方法，包括所述测量距离的系统，所述方法包括下列步骤：

S1.所述信号源在所述第一位置发射所述音频脉冲；

S2.t0b时刻，所述信号接收器在所述第一位置接收所述音频脉冲；

S3.tnb时刻，所述信号接收器在所述第二位置接收所述音频脉冲；

S4.根据所述tnb时刻与所述t0b时刻之间的时间差，以获取所述第一位置与所述第二位置之间的距离。

优选的，所述信号源采用一第一移动终端。

优选的，所述信号接收器采用一第二移动终端。

优选的，在所述S4中根据公式(1)获取所述第一位置与所述第二位置之间的距离Y：

Y＝W×[(tnb-t0b)mod T] (1)，

其中，T表示所述音频脉冲的发送周期，W表示在单位时间内声音的传播距离，mod表示求余符号。

优选的，所述周期T为1秒或2秒。

上述技术方案的有益效果：

通过两个移动终端即可实现对两点之间的距离测量，无需采用额外的其他工具，操作方便，精度高，且测量量程大。

附图说明

图1为本发明所述测量距离的系统的一种实施例的框图；

图2为本发明所述测量距离的方法的一种实施例的方法流程图；

图3为本发明所述测量距离的方法的另一种实施例的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

如图1所示，一种测量距离的系统，用以测量第一位置与第二位置之间的距离，包括：信号源1、信号接收器2和计算单元3，信号源1用以在第一位置发射一预设频率的音频脉冲；信号接收器2用以接收信号源1发射的音频脉冲；计算单元3连接信号接收器2，用以根据信号接收器2在第一位置接收到的预设音频脉冲的起始时刻以及在第二位置接收到的预设音频脉冲的起始时刻进行运算，以获取第一位置与第二位置之间的距离。

在本实施例只需通过信号源1发送音频脉冲，信号接收器2接收音频脉即可完成距离测量，该系统广泛应用于日常生活中，操作方便，精度高，且测量量程大。

在优选的实施例中，信号源1可采用一第一移动终端。利用第一移动终端自身的控制芯片以及相应的软件控制扬声器输出一预设频率的音频脉冲，无需借助其他额外工具即可实现，零成本，且操作方便，可广泛应用于日常生活中。

在优选的实施例中，信号接收器2可采一用第二移动终端。利用第二移动终端自身的话筒即可接收第一移动终端输出的音频脉冲，通过第二移动终端内部的控制芯片以及相应软件功能以实现对第一位置与第二位置之间距离的计算，无需借助其他工具，零成本，且操作方便，可广泛应用于日常生活中。

如图2所示，本发明的技术方案中还包括一种测量距离的方法，包括测量距离的系统，该方法包括下列步骤：

S1.信号源1在第一位置发射音频脉冲；

S2.t0b时刻，信号接收器2在第一位置接收音频脉冲；

S3.tnb时刻，信号接收器2在第二位置接收音频脉冲；

S4.根据tnb时刻与t0b时刻之间的时间差，以获取第一位置与第二位置之间的距离。

在本实施例中信号源1处于测距第一位置(起点)发射包含预设频率的音频脉冲；信号接收器2先在第一位置接收信号源1发射的预设音频脉冲，以确定测距第一位置的音频脉冲在时间轴上位置；然后信号接收器2移动至第二位置(终点)，根据接收到的音频脉冲在时间轴上的位置变化来计算第一位置与第二位置之间的直线距离，操作方便、精度高，且测量量程大。

在优选的实施例中，信号源1可采用一第一移动终端。利用第一移动终端自身的控制芯片以及相应的软件控制扬声器输出一预设频率的音频脉冲，无需借助其他额外工具即可实现，零成本，且操作方便，可广泛应用于日常生活中。

在优选的实施例中，信号接收器2可采用一第二移动终端。利用第二移动终端自身的话筒即可接收第一移动终端输出的音频脉冲，通过第二移动终端内部的控制芯片以及相应软件功能以实现对第一位置与第二位置之间距离的计算，无需借助其他工具，零成本，且操作方便，可广泛应用于日常生活中。

在优选的实施例中，在S4中根据公式(1)获取第一位置与第二位置之间的距离Y：

Y＝W×[(tnb-t0b)mod T] (1)，

其中，T表示音频脉冲的发送周期，W表示在单位时间内声音的传播距离，mod表示求余符号。

进一步地，当计时单位为秒时，在单位时间内声音的传播距离W＝343米，周期T可采用1秒或2秒。

如图3所示，以发射n+1个音频脉冲为例：

Q1.t0a时刻，位于第一位置的第一移动终端发射第1个预设频率的音频脉冲；

Q2.t0b时刻，位于第一位置的第二移动终端接收到第一移动终端发射的第1个音频脉冲；

Q3.tna时刻，位于第一位置的第一移动终端发射第n+1个音频脉冲；

Q4、tnb时刻，位于第二位置的第二移动终端接收到第n+1个音频脉冲；

Q5.根据第一移动终端与第二移动终端之间的时间差、第一移动终端发射第n+1个预设音频脉冲的起始时刻tna以及第二移动终端接收第n+1个音频脉冲的起始时刻tnb，进行计算，以获取第一位置与第二位置之间的距离，计算过如下：

Y＝W×[(tnb-tna)–(t0b-t0a)] (2)，

其中，tna时刻表示第一移动终端发射第n+1个音频脉冲的时刻，tnb时刻表示第二移动终端在第二位置接收到第n+1个音频脉冲的时刻。

由于测量距离的过程中第一移动终端一直处于第一位置，因此第一移动终端发送第n+1个预设音频脉冲的起始时刻相当于第一移动终端发射第1个预设音频脉冲的时刻与发射n个预设音频脉冲所用去的时间之和，故：

tna＝n×T+t0a (3)，

将公式(3)代入如公式(2)中即可得到：

Y＝W×[(tnb-t0b-n×T)] (4)，

由于(tnb-t0b)的差值是T的n倍再加一个小于预设音频脉冲周期的时间段，因此可对(tnb-t0b)与T取余的计算获取该时间段，从而获取第一位置与第二位置之间的距离即：

Y＝W×[(tnb-t0b)mod T] (1)。

在本实施例中由公式(1)可知对于第一位置与第二位置之间的距离的计算仅涉及到第二移动终端接收到第一移动终端发射的音频脉冲的时刻，与第一移动终端发射音频脉冲的时间轴无关，因此，信号源只需提供具有预设频率的脉冲即可，即并非必须由移动终端形成信号源，其也可采用其他可发射预设频率的音频脉冲的设备。

由于上述式(1)通过音频脉冲的接收时间对周期T取余计算声音的传播时间，进而获得距离测量值，当测量距离超出声音在周期T内的传播距离W×T时会造成距离测量失准，因此距离测量的量程当被限制在声音在周期T内的传播距离W×T之内，由此可知，可通过调节周期T来获得不同的测量量程。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种测量距离的系统，用以测量第一位置与第二位置之间的距离，其特征在于，包括：

一信号源，用以在所述第一位置发射一预设频率的音频脉冲；

一信号接收器，用以接收所述信号源发射的所述音频脉冲；

一计算单元，连接所述信号接收器，用以根据所述信号接收器在所述第一位置接收到的所述音频脉冲的起始时刻以及在第二位置接收到的所述音频脉冲的起始时刻进行运算，以获取所述第一位置与所述第二位置之间的距离；

所述计算单元通过公式(1)计算所述第一位置与所述第二位置之间的距离Y：

Y＝W×[(tnb-t0b)mod T] (1)；

其中，T表示所述音频脉冲的发送周期，W表示在单位时间内声音的传播距离，mod表示求余符号，t0b为所述信号接收器在所述第一位置接收所述音频脉冲的时刻，tnb为所述信号接收器在所述第二位置接收所述音频脉冲的时刻。

2.如权利要求1所述测量距离的系统，其特征在于，所述信号源采用一第一移动终端。

3.如权利要求1所述测量距离的系统，其特征在于，所述信号接收器采用一第二移动终端。

4.一种测量距离的方法，包括如权利要求1所述测量距离的系统，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

S1.所述信号源在所述第一位置发射所述音频脉冲；

S2.t0b时刻，所述信号接收器在所述第一位置接收所述音频脉冲；

S3.tnb时刻，所述信号接收器在所述第二位置接收所述音频脉冲；

S4.根据所述tnb时刻与所述t0b时刻之间的时间差，以获取所述第一位置与所述第二位置之间的距离；

在所述S4中根据公式(1)获取所述第一位置与所述第二位置之间的距离Y：

Y＝W×[(tnb-t0b)mod T] (1)，

其中，T表示所述音频脉冲的发送周期，W表示在单位时间内声音的传播距离，mod表示求余符号。

5.如权利要求4所述测量距离的方法，其特征在于，所述信号源采用一第一移动终端。

6.如权利要求4所述测量距离的方法，其特征在于，所述信号接收器采用一第二移动终端。

7.如权利要求4所述测量距离的方法，其特征在于，所述周期T为1秒或2秒。