CN107371097B

CN107371097B - 智能化向用户提供提示声音的方法

Info

Publication number: CN107371097B
Application number: CN201710761189.XA
Authority: CN
Inventors: 朱琳
Original assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Priority date: 2017-08-30
Filing date: 2017-08-30
Publication date: 2020-05-19
Anticipated expiration: 2037-08-30
Also published as: CN107371097A

Abstract

本公开涉及自动控制和声音定向传播技术领域，提供一种智能化向用户提供提示声音的方法，包括；探测是否有用户经过；如果探测到有用户经过则对所述用户进行定位和测距；根据所述定位和测距结果对所述用户提供提示声音。通过根据用户所处的位置对所述用户提供提示声音，实现更好的声音输出到用户，可以提升用户体验。同时，通过根据用户的距离控制声音的响度等参数，可以实现在保证准确向用户提供提示信息的同时提升了用户的舒适度。

Description

智能化向用户提供提示声音的方法

技术领域

本公开涉及自动控制和声音定向传播技术领域，具体而言，涉及一种智能化向用户提供提示声音的方法。

背景技术

随着科技的飞速发展，自动控制技术日益向智能化方向发展，并逐渐与多种其他学科交叉和融合。

声音定向传播的原理

首先介绍超声波发声的原理：振动的物体(声源)通过介质向外辐射声波，其传播是有方向性的。在均匀介质中，声源的指向性由其辐射面积(孔径)、传播声音的频率等因素确定。声源的辐射面积(孔径)越大，其波束宽度越窄。

当声源的有效口径数倍于要传播声音的波长时就可以使其以波束的形式在确定方向上传播。这里利用超声波，其波长短，孔径也相应小易于制作。波长越短，发射角度就越小，实现声音在确定方向的传播。

对声音信号在空气中的定向传播，采用无线电调幅技术(AM)把音频信号变换成超声载波信号，再通过超声波换能器发射传播出去。

基于超声的声频定向传播技术是一种可使声音以波束在一定方向传播的新声源技术，如图1所示，其基本原理是在S102将可听声音信号调制到超声载波信号之上，在S104将调制后的超声载波信号进行功率放大，并在S106由超声换能器发射到空气中，不同频率的超声波在空气中传播的过程中，由于空气的非线性声学效应，这些信号会发生交互作用和自解调，进而产生频率为原超声频率之和(和频)与频率之差(差频)的新声波。若超声波选取合适，那么差频声波则可落在可听声区域。这样，借助超声波本身的高指向性，实现了声音定向传播的过程。

因此，本公开结合声频定向传播技术与自动控制技术以解决自动控制领域甚至于人工智能领域目前尚未解决的技术问题。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种智能化向用户提供提示声音的方法，进而实现自动调整声音的方向，以及声音的分贝。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得清晰，或者部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的一实施方式，公开一种智能化向用户提供提示声音的方法，包括；

探测是否有用户经过；

如果探测到有用户经过则对所述用户进行定位和测距；

根据所述定位和测距结果对所述用户提供提示声音。

在本公开的一种示例性实施方式中，所述探测是否有用户经过包括；通过红外传感器探测是否有用户经过。

在本公开的一种示例性实施方式中，所述探测是否有用户经过包括；通过摄像头结合图像识别技术判断是否有用户经过。

在本公开的一种示例性实施方式中，所述对所述用户进行定位和测距通过超声波传感器进行。

在本公开的一种示例性实施方式中，所述超声波传感器为多个，并以阵列的形式形成在一阵列基板上。

在本公开的一种示例性实施方式中，所述阵列的排列方式为六边形矩阵形式。

在本公开的一种示例性实施方式中，其中通过基于超声的声频定向传播技术的发声装置对所述用户提供提示声音。

在本公开的一种示例性实施方式中，其中所述阵列在进行定位和测距后复用作为所述发声装置的发声模块以对所述用户提供提示声音。

在本公开的一种示例性实施方式中，根据所述定位结果实时调整所述阵列基板的角度使所述阵列始终面向所述用户。

在本公开的一种示例性实施方式中，根据所述测距结果实时调整提示声音的响度。

在本公开的一种示例性实施方式中，所述根据所述定位和测距结果对所述用户提供提示声音包括：根据所述定位结果实时调整发声装置的角度使所述发声装置始终对准所述用户。

在本公开的一种示例性实施方式中，根据所述定位结果实时调整所述阵列基板的角度以及所述超声波传感器在所述阵列基板上的角度使所述阵列以及所述超声波传感器始终面向所述用户。

在本公开的一种示例性实施方式中，所述根据所述定位和测距结果对所述用户提供提示声音包括：根据所述测距结果实时调整提示声音的响度。

根据本公开的一些示例性实施方式的方法，通过根据用户所处的位置对所述用户提供提示声音，实现更好的声音输出到用户，可以提升用户体验。

根据本公开的一些示例性实施方式的方法，通过根据用户的距离控制声音的响度等参数，可以实现在保证准确向用户提供提示信息的同时提升了用户的舒适度。

根据本公开的一些示例性实施方式的方法，通过超声波传感器阵列在进行定位和测距后复用作为发声装置的发声模块以对用户提供提示声音，降低了装置成本和结构复杂度并减小了体积。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出现有技术中声频定向传播技术的示意图。

图2示出根据本公开示例实施方式的一智能化向用户提供提示声音的方法采用的硬件结构的框架图。

图3示出根据本公开示例实施方式的一智能化向用户提供提示声音的方法的流程图。

图4示出根据本公开示例实施方式的超声波传感器阵列的俯视图。

图5示出根据本公开示例实施方式的调整超声波传感器阵列基板的角度的示意图。

图6示出根据本公开示例实施方式的调整超声波传感器阵列基板的角度的流程图。

图7示出根据本公开示例实施方式的同时调整超声波传感器阵列基板和超声波传感器的角度的示意图之一。

图8示出根据本公开示例实施方式的同时调整超声波传感器阵列基板和超声波传感器的角度的示意图之二。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。

需要指出的是，在附图中，为了图示的清晰可能会夸大层和区域的尺寸。而且可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“上”时，它可以直接在其他元件上，或者可以存在中间的层。另外，可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“下”时，它可以直接在其他元件下，或者可以存在一个以上的中间的层或元件。另外，还可以理解，当层或元件被称为在两层或两个元件“之间”时，它可以为两层或两个元件之间唯一的层，或还可以存在一个以上的中间层或元件。通篇相似的参考标记指示相似的元件。

本公开提供一种智能化向用户提供提示声音的方法，包括；探测是否有用户经过；如果探测到有用户经过则对所述用户进行定位和测距；根据所述定位和测距结果对所述用户提供提示声音。其中根据所述定位结果实时调整发声装置的角度使所述发声装置始终对准所述用户；以及根据所述测距结果实时调整提示声音的响度。通过根据用户所处的位置对所述用户提供提示声音，实现更好的声音输出到用户，可以提升用户体验。同时，通过根据用户的距离控制声音的响度等参数，可以实现在保证准确向用户提供提示信息的同时提升了用户的舒适度。此外，通过超声波传感器阵列在进行定位和测距后复用作为发声装置的发声模块以对用户提供提示声音，降低了装置成本和结构复杂度并减小了体积。

首先结合图2对本公开的智能化向用户提供提示声音的方法进行简要说明。如图2所示，利用人体检测模块1(可以是摄像头或者红外传感器)，来检测是否有人经过，当有人经过时，则通过处理器MCU(Microcontroller Unit，又称微控制单元)2控制超声波传感器阵列3对人进行位置判断(包括定位和测距)，在确定人的位置后，调整超声波传感器阵列基板的角度使所述阵列始终面向经过的人即用户，以向用户的方向提供提示声音，实现更好的声音输出到用户，并且根据距离控制声音的响度等参数。其中所述超声波传感器阵列在进行定位和测距后复用作为发声装置的发声模块以对所述用户提供提示声音，具体来说就是将人耳可听的音频信号(提示声音)4调制到超声载波信号之上，再将调制后的超声载波信号通过功放5进行功率放大，并由发声装置的发声模块(所述超声波传感器阵列)向所述用户的方向发射。

在此需要特别出的是，在本公开的示例性实施方式中以超声波传感器阵列进行定位和测距为例进行说明，并且将所述超声波传感器阵列进行复用以作为发声装置的发声模块，但本公开并不限于此，也可以是不将所述超声波传感器阵列进行复用以作为发声装置的发声模块而专门有另外专用的发声装置及其发声模块，此外也不限于用超声波传感器阵列对人进行定位和测距，也可以使用雷达(如毫米波雷达，现有的汽车主动安全系统也在采用)进行定位和测距或者使用激光进行测距。

下面结合图3-8对本公开的智能化向用户提供提示声音的方法进行详细说明，其中，图3示出根据本公开示例实施方式的一智能化向用户提供提示声音的方法的流程图；图4示出根据本公开示例实施方式的超声波传感器阵列的俯视图；图5示出根据本公开示例实施方式的调整超声波传感器阵列基板的角度的示意图；图6示出根据本公开示例实施方式的调整超声波传感器阵列基板的角度的流程图；图7示出根据本公开示例实施方式的同时调整超声波传感器阵列基板和超声波传感器的角度的示意图之一；图8示出根据本公开示例实施方式的同时调整超声波传感器阵列基板和超声波传感器的角度的示意图之二。

如图3所示，在S302，探测是否有用户经过。利用人体检测模块1(可以是摄像头或者红外传感器)，来检测是否有人(即用户)经过，下面分别就红外传感器探测和摄像头探测进行具体说明。但本公开不限于此，也可以是其他的人体检测方案。

首先，利用红外传感器的感应过程为：处理器MCU2发出一定频率的时钟信号，对红外传感器的管脚进行检测，当检测到红外传感器做出有人的响应时，则处理器MCU2进行后续控制响应(如控制超声波传感器阵列对人进行定位和测距)。

而利用摄像头对于人体的检测过程为：基于图像识别技术，实时拍摄过程中，对突发的人体或者物体进入进行摄像头视野做出响应，根据图像识别对照后判断为人体后，则进行后续控制响应(如控制超声波传感器阵列对人进行定位和测距)。

在S304，如果探测到有用户经过则对所述用户进行定位和测距。在检测到人体进入检测范围后，处理器MCU2驱动超声波传感器进行测距，以及位置判断，其中超声波传感器包括超声波发射器和超声波接收器。超声波测距的基本方式为：处理器MCU2通过定时器驱动超声波传感器中的超声波发射器发射超声波，超声波遇到人体产生回波，通过超声波传感器中的超声波接收器接收所述回波并进行放大处理后传送给处理器MCU2，由处理器MCU2进行计算处理以得到人(即用户)所处的位置和距离。

在S306，根据所述定位和测距结果对所述用户提供提示声音。当检测到人(即用户)的位置后，需要找到头部位置，将提示声音准直的传到经过人的头部。在确定人的位置后，调整超声波传感器阵列基板的角度使所超声波传感器阵列3始终面向经过的人即用户的头部(但本公开并不限于此，也可以是专门有另外专用的发声装置及其发声模块，并使所述专用发声装置始终对准经过的人即用户的头部)，以向用户的方向提供提示声音，实现更好的声音输出到用户，并且根据距离控制声音的响度等参数。其中所述超声波传感器阵列在进行定位和测距后复用作为发声装置的发声模块以对所述用户提供提示声音，具体来说就是将人耳可听的音频信号(提示声音)4调制到超声载波信号之上，再将调制后的超声载波信号通过功放5进行功率放大，并由发声装置的发声模块(所述超声波传感器阵列)向所述用户的方向发射。

也就是说，本公开的示例性实施方式可以对超声波传感器进行复用，将可以发声的超声波传感器载上40KHz的超声波后可以用于测距，当载入携带音频信息的波形时就作为发声模块。当测距完成后，调整基板角度，根据距离调节能量大小控制音量，将载入声波的信号播放。实现了同一个超声波传感器的复用。

超声波传感器阵列3的结构如图4所示，图中的圆形表示的是超声波传感器，排列的方式为六边形矩阵形式，或者说成每相邻的3个构成一个等边三角形。每两个直接的距离以及总长度根据理想的收听距离和播放角度来确定。

具体的判断定位和调整超声波传感器阵列基板角度的方案如图5所示，图5中，选取超声波传感器阵列3边缘的4个超声波传感器A、A1、C和C1作为定位用，或间隔一定距离取传感器，让其发射特定频率的超声波，然后根据返回波的时间测定距离，各个传感器得到返回的距离参数，然后根据返回时间来调整超声波基板的角度。其中具体的调整超声波基板的角度的过程如图6所示，首先在S602判断dA是否大于dC(其中dA为超声波传感器A测到的人的距离，dC为超声波传感器C测到的人的距离)，如果dA大于dC则转向S604即向A的方向转动基板，如果dA小于dC则转向S606即向C的方向转动基板，一直调整到|dA-dC|<m(m为两传感器间距)。

以上是针对水平方向的调整，竖直方向同样方式进行调整。

在如图7所示的本公开的一种示例性实施方式中，根据所述定位结果实时调整所述阵列基板的角度以及所述超声波传感器在所述阵列基板上的角度使所述阵列以及所述超声波传感器始终面向所述用户。也就是说，除了调整超声波传感器阵列基板的角度以外，超声波传感器阵列中作为检测距离的超声波传感器也可以进行一定角度旋转，而非固定角度，这样就保证了实现了测定距离的不同实现不同的声音音量调节，智能控制。如图7所示，调节超声波传感器角度的过程是：首先当摄像头判断出有人在装置前，阵列基板一侧的超声波传感器转过一定角度检测回波判断距离，当回波的时间变短则说明检测到物体，然后另一侧转动一定角度检测回波判断距离，当回波的时间变短则说明检测到物体，然后在根据回波时间调整整个基板的转动角度。待转动结束后，再利用同样的方式进行检测，检测回波时间，当小于10cm时判断为调整完毕。

而当遇到多人同时在设备前，如图8所示，整个超声波发声模块(超声波传感器复用作为发声模块)的阵列分成多模块进行方向调节，实现自适应的声音定向调节。根据需要摄像头拍摄到的人数，分成响应的数量组分的超声波发声模块，然后转动最两端的超声波传感器测定靠在两边的人的位置情况，调整基板角度，检测之后将基板转动调节到两端的距离相同，然后根据摄像头判断人数，将超声波发声器(如前所述，超声波传感器包括超声波发射器和超声波接收器)分成相应组数，然后调整角度进行发声控制。

通过以上的详细描述，本领域的技术人员易于理解，根据本公开实示例性实施方式的方法具有以下优点中的一个或几个。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims

1.一种智能化向用户提供提示声音的方法，包括；

探测是否有用户经过；

如果探测到有用户经过则对所述用户进行定位和测距；

根据所述定位和测距结果对所述用户提供提示声音；所述根据所述定位和测距结果对所述用户提供提示声音包括：根据所述定位结果实时调整发声装置的角度使所述发声装置始终对准所述用户；

将所述提示声音调制至超声载波信号之上，将调制后的超声载波信号进行功率放大，基于超声波传感器阵列向所述用户的方向发射；

当检测到多个用户距所述发声装置预设范围内时，获取所述多个用户对应的用户数量；根据所述用户数量，对所述超声波传感器阵列进行分组；控制位于外侧的超声波传感器测定所述多个用户中位于两侧的用户的位置信息；根据所述位置信息调整所述超声波传感器阵列基板的角度；根据所述用户数量，对所述超声波传感器中的超声波发射器进行分组，并调整所述超声波发射器的角度以进行发声控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述探测是否有用户经过包括；通过红外传感器探测是否有用户经过。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述探测是否有用户经过包括；通过摄像头结合图像识别技术判断是否有用户经过。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述用户进行定位和测距通过超声波传感器进行。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述超声波传感器为多个，并以阵列的形式形成在一阵列基板上。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述阵列的排列方式为六边形矩阵形式。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，其中通过基于超声的声频定向传播技术的发声装置对所述用户提供提示声音。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，其中所述阵列在进行定位和测距后复用作为所述发声装置的发声模块以对所述用户提供提示声音。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述定位结果实时调整所述阵列基板的角度使所述阵列始终面向所述用户。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述定位结果实时调整所述阵列基板的角度以及所述超声波传感器在所述阵列基板上的角度使所述阵列以及所述超声波传感器始终面向所述用户。

11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述测距结果实时调整提示声音的响度。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述定位和测距结果对所述用户提供提示声音包括：根据所述测距结果实时调整提示声音的响度。