CN108226880B - 超声波距离检测防干扰的方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超声波距离检测防干扰的方法、装置及存储介质，其属于超声波距离检测技术领域，该方法包括以下步骤：在接收端接收到超声波后进行多普勒偏移变化计算；将所述多普勒偏移变化计算的结果与预置多普勒变化范围进行比较，以判断所述超声波的当前工作频率是否存在干扰；当所述超声波的当前工作频率存在干扰时，将所述超声波的当前工作频率切换为跳频备选频率。本发明的超声波距离检测防干扰的方法、装置及存储介质，其通过增加对超声波干扰源的判断，选择跳频的工作方式，避开干扰源，从而提高超声波距离检测的准确性。

Description

超声波距离检测防干扰的方法、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及超声波距离检测技术领域，尤其涉及一种超声波距离检测防干扰的方法、装置及存储介质。

背景技术

在移动终端领域，存在一种利用超声波来替代接近传感器的方案，它的基本原理是在通话过程中，通过特定设备发射超声波，然后在接收端接收，再根据某些特定的算法判断有物体接近或者远离的状态，比如接收时间差、多普勒效应等。

在基于多普勒效应的超声波距离检测中，其实质是通过利用多普勒效应来实现物体接近和远离的判断。根据多普勒效应的原理，当物体接近时，接收到的超声波频率将变高，反之则变低，利用这一原理即可判断出物体的远离和接近状态。然而，在实际使用中，我们发现，利用多普勒效应存在一个显而易见的缺点：频率干扰，即在工作频率或是多普勒频偏上存在其他的超声波源进行干扰时，会导致无法判断或者错误判断的情况。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种超声波距离检测防干扰的方法、装置及存储介质，旨在通过增加对超声波干扰源的判断，选择跳频的工作方式，避开干扰源，从而提高超声波距离检测的准确性。

为实现上述目的，本发明提供的一种超声波距离检测防干扰的方法，所述方法包括以下步骤：在接收端接收到超声波后进行多普勒偏移变化计算；将所述多普勒偏移变化计算的结果与预置多普勒变化范围进行比较，以判断所述超声波的当前工作频率是否存在干扰；当所述超声波的当前工作频率存在干扰时，将所述超声波的当前工作频率切换为跳频备选频率。

可选地，所述超声波的工作频率包括一个默认工作频率及多个跳频备选频率。

可选地，所述在接收端接收到超声波后进行多普勒偏移变化计算的步骤之前，还包括以下步骤：发射端以所述默认工作频率进行所述超声波的发射。

可选地，所述多普勒偏移变化计算为在预设时间内对所述接收端接收到的大于所述超声波当前工作频率的频率进行积分计算，积分计算出来的值作为多普勒偏移变化值。

可选地，所述预置多普勒变化范围包括预置多普勒变化下限值与预置多普勒变化上限值。

可选地，所述将所述多普勒偏移变化计算的结果与预置多普勒变化范围进行比较，以判断所述超声波的当前工作频率是否存在干扰的步骤具体包括：若所述多普勒偏移变化值小于所述预置多普勒变化下限值，则检测所述接收端接收到的频率的能量值是否正常；若检测到所述接收端接收到的频率的能量值为不正常，则判断所述超声波的当前工作频率存在干扰。

可选地，所述检测所述接收端接收到的频率的能量值是否正常的步骤具体包括：若检测到所述接收端接收到的频率的能量值降低，则所述超声波的当前工作频率的能量值检测为正常；若检测到所述接收端接收到的频率的能量值增加，则所述超声波的当前工作频率的能量值检测为不正常。

可选地，所述将所述多普勒偏移变化计算的结果与预置多普勒变化范围进行比较，以判断所述超声波的当前工作频率是否存在干扰的步骤具体还包括：若所述多普勒偏移变化值大于所述预置多普勒变化上限值，则判断所述超声波的当前工作频率存在干扰。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种超声波距离检测防干扰的装置，所述装置包括存储器、处理器、存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序以及用于实现所述处理器和所述存储器之间的连接通信的数据总线，所述程序被所述处理器执行时实现上述的方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种存储介质，用于计算机可读存储，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述的方法的步骤。

本发明提出的一种超声波距离检测防干扰的方法、装置及存储介质，其在接收端接收到超声波后进行多普勒偏移变化计算，以通过将该多普勒偏移变化计算的结果与预置多普勒变化范围进行比较，来自动判断该超声波的当前工作频率是否存在干扰，即实现自动判断超声波的工作环境中是否存在频率干扰的目的。最后，在该超声波的当前工作频率存在干扰时，自动将该超声波的当前工作频率切换为跳频备选频率，从而避开干扰，进而提高超声波距离检测的准确性。可见，本发明的超声波距离检测防干扰的方法、装置及存储介质，其通过增加对超声波干扰源的判断，选择跳频的工作方式，避开干扰源，从而提高超声波距离检测的准确性。

附图说明

图1为实现本发明各个实施例的移动终端的硬件结构示意图。

图2为如图1所示的移动终端所基于的通信网络系统架构图。

图3为本发明实施例一超声波距离检测防干扰的方法的流程框图。

图4为有物体接近情况下超声波跳频的工作流程示意图。

图5为超声波无输入状态下的频谱图。

图6为超声波有物体接近状态下的频谱图。

图7为图3所示超声波距离检测防干扰的方法步骤S120的具体流程框图。

图8为超声波存在干扰时有物体接近状态下的频谱图。

图9为超声波多普勒频偏存在干扰时有物体接近状态下的频谱图。

图10为本发明实施例二超声波距离检测防干扰的装置的结构框图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

终端可以各种形式来实施。例如，本发明中描述的终端可以包括诸如手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、便捷式媒体播放器(Portable Media Player，PMP)、导航装置、可穿戴设备、智能手环、计步器等移动终端，以及诸如数字TV、台式计算机等固定终端。

后续描述中将以移动终端为例进行说明，本领域技术人员将理解的是，除了特别用于移动目的的元件之外，根据本发明的实施方式的构造也能够应用于固定类型的终端。

请参阅图1，其为实现本发明各个实施例的一种移动终端的硬件结构示意图，该移动终端100可以包括：RF(Radio Frequency，射频)单元101、WiFi模块102、音频输出单元103、A/V(音频/视频)输入单元104、传感器105、显示单元106、用户输入单元107、接口单元108、存储器109、处理器110、以及电源111等部件。本领域技术人员可以理解，图1中示出的移动终端结构并不构成对移动终端的限定，移动终端可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

下面结合图1对移动终端的各个部件进行具体的介绍：

射频单元101可用于收发消息或通话过程中，信号的接收和发送，具体的，将基站的下行消息接收后，给处理器110处理；另外，将上行的数据发送给基站。通常，射频单元101包括但不限于天线、至少一个放大器、收发信机、耦合器、低噪声放大器、双工器等。此外，射频单元101还可以通过无线通信与网络和其他设备通信。上述无线通信可以使用任一通信标准或协议，包括但不限于GSM(Global System of Mobile communication，全球移动通讯系统)、GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线服务)、CDMA2000(CodeDivision Multiple Access 2000，码分多址2000)、WCDMA(Wideband Code DivisionMultiple Access,宽带码分多址)、TD-SCDMA(TimeDivision-Synchronous Code DivisionMultiple Access，时分同步码分多址)、FDD-LTE(Frequency Division Duplexing-LongTerm Evolution，频分双工长期演进)和TDD-LTE(Time Division Duplexing-Long TermEvolution，分时双工长期演进)等。

WiFi属于短距离无线传输技术，移动终端通过WiFi模块102可以帮助用户收发电子邮件、浏览网页和访问流式媒体等，它为用户提供了无线的宽带互联网访问。虽然图1示出了WiFi模块102，但是可以理解的是，其并不属于移动终端的必须构成，完全可以根据需要在不改变发明的本质的范围内而省略。

音频输出单元103可以在移动终端100处于呼叫信号接收模式、通话模式、记录模式、语音识别模式、广播接收模式等等模式下时，将射频单元101或WiFi模块102接收的或者在存储器109中存储的音频数据转换成音频信号并且输出为声音。而且，音频输出单元103还可以提供与移动终端100执行的特定功能相关的音频输出(例如，呼叫信号接收声音、消息接收声音等等)。音频输出单元103可以包括扬声器、蜂鸣器等等。

A/V输入单元104用于接收音频或视频信号。A/V输入单元104可以包括图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)1041和麦克风1042，图形处理器1041对在视频捕获模式或图像捕获模式中由图像捕获装置(如摄像头)获得的静态图片或视频的图像数据进行处理。处理后的图像帧可以显示在显示单元106上。经图形处理器1041处理后的图像帧可以存储在存储器109(或其它存储介质)中或者经由射频单元101或WiFi模块102进行发送。麦克风1042可以在电话通话模式、记录模式、语音识别模式等等运行模式中经由麦克风1042接收声音(音频数据)，并且能够将这样的声音处理为音频数据。处理后的音频(语音)数据可以在电话通话模式的情况下转换为可经由射频单元101发送到移动通信基站的格式输出。麦克风1042可以实施各种类型的噪声消除(或抑制)算法以消除(或抑制)在接收和发送音频信号的过程中产生的噪声或者干扰。

移动终端100还包括至少一种传感器105，比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。具体地，光传感器包括环境光传感器及接近传感器，其中，环境光传感器可根据环境光线的明暗来调节显示面板1061的亮度，接近传感器可在移动终端100移动到耳边时，关闭显示面板1061和/或背光。作为运动传感器的一种，加速计传感器可检测各个方向上(一般为三轴)加速度的大小，静止时可检测出重力的大小及方向，可用于识别手机姿态的应用(比如横竖屏切换、相关游戏、磁力计姿态校准)、振动识别相关功能(比如计步器、敲击)等；至于手机还可配置的指纹传感器、压力传感器、虹膜传感器、分子传感器、陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等其他传感器，在此不再赘述。

显示单元106用于显示由用户输入的消息或提供给用户的消息。显示单元106可包括显示面板1061，可以采用液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)等形式来配置显示面板1061。

用户输入单元107可用于接收输入的数字或字符消息，以及产生与移动终端的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。具体地，用户输入单元107可包括触控面板1071以及其他输入设备1072。触控面板1071，也称为触摸屏，可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在触控面板1071上或在触控面板1071附近的操作)，并根据预先设定的程式驱动相应的连接装置。触控面板1071可包括触摸检测装置和触摸控制器两个部分。其中，触摸检测装置检测用户的触摸方位，并检测触摸操作带来的信号，将信号传送给触摸控制器；触摸控制器从触摸检测装置上接收触摸消息，并将它转换成触点坐标，再送给处理器110，并能接收处理器110发来的命令并加以执行。此外，可以采用电阻式、电容式、红外线以及表面声波等多种类型实现触控面板1071。除了触控面板1071，用户输入单元107还可以包括其他输入设备1072。具体地，其他输入设备1072可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关按键等)、轨迹球、鼠标、操作杆等中的一种或多种，具体此处不做限定。

进一步的，触控面板1071可覆盖显示面板1061，当触控面板1071检测到在其上或附近的触摸操作后，传送给处理器110以确定触摸事件的类型，随后处理器110根据触摸事件的类型在显示面板1061上提供相应的视觉输出。虽然在图1中，触控面板1071与显示面板1061是作为两个独立的部件来实现移动终端的输入和输出功能，但是在某些实施例中，可以将触控面板1071与显示面板1061集成而实现移动终端的输入和输出功能，具体此处不做限定。

接口单元108用作至少一个外部装置与移动终端100连接可以通过的接口。例如，外部装置可以包括有线或无线头戴式耳机端口、外部电源(或电池充电器)端口、有线或无线数据端口、存储卡端口、用于连接具有识别模块的装置的端口、音频输入/输出(I/O)端口、视频I/O端口、耳机端口等等。接口单元108可以用于接收来自外部装置的输入(例如，数据消息、电力等等)并且将接收到的输入传输到移动终端100内的一个或多个元件或者可以用于在移动终端100和外部装置之间传输数据。

存储器109可用于存储软件程序以及各种数据。存储器109可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器109可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

处理器110是移动终端的控制中心，利用各种接口和线路连接整个移动终端的各个部分，通过运行或执行存储在存储器109内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器109内的数据，执行移动终端的各种功能和处理数据，从而对移动终端进行整体监控。处理器110可包括一个或多个处理单元；优选的，处理器110可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器110中。

移动终端100还可以包括给各个部件供电的电源111(比如电池)，优选的，电源111可以通过电源管理系统与处理器110逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。

尽管图1未示出，移动终端100还可以包括蓝牙模块等，在此不再赘述。

为了便于理解本发明实施例，下面对本发明的移动终端所基于的通信网络系统进行描述。

请参阅图2，图2为本发明实施例提供的一种通信网络系统架构图，该通信网络系统为通用移动通信技术的LTE系统，该LTE系统包括依次通讯连接的UE(User Equipment，用户设备)201，E-UTRAN(Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network，演进式UMTS陆地无线接入网)202，EPC(Evolved Packet Core，演进式分组核心网)203和运营商的IP业务204。

具体地，UE201可以是上述终端100，此处不再赘述。

E-UTRAN202包括eNodeB2021和其它eNodeB2022等。其中，eNodeB2021可以通过回程(backhaul)(例如X2接口)与其它eNodeB2022连接，eNodeB2021连接到EPC203，eNodeB2021可以提供UE201到EPC203的接入。

EPC203可以包括MME(Mobility Management Entity，移动性管理实体)2031，HSS(Home Subscriber Server，归属用户服务器)2032，其它MME2033，SGW(Serving Gate Way，服务网关)2034，PGW(PDN Gate Way，分组数据网络网关)2035和PCRF(Policy andCharging Rules Function，政策和资费功能实体)2036等。其中，MME2031是处理UE201和EPC203之间信令的控制节点，提供承载和连接管理。HSS2032用于提供一些寄存器来管理诸如归属位置寄存器(图中未示)之类的功能，并且保存有一些有关服务特征、数据速率等用户专用的消息。所有用户数据都可以通过SGW2034进行发送，PGW2035可以提供UE 201的IP地址分配以及其它功能，PCRF2036是业务数据流和IP承载资源的策略与计费控制策略决策点，它为策略与计费执行功能单元(图中未示)选择及提供可用的策略和计费控制决策。

IP业务204可以包括因特网、内联网、IMS(IP Multimedia Subsystem，IP多媒体子系统)或其它IP业务等。

虽然上述以LTE系统为例进行了介绍，但本领域技术人员应当知晓，本发明不仅仅适用于LTE系统，也可以适用于其他无线通信系统，例如GSM、

CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA以及未来新的网络系统等，此处不做限定。

基于上述移动终端硬件结构以及通信网络系统，提出本发明方法各个实施例。

实施例一

如图3所示，本发明实施例一提出一种超声波距离检测防干扰的方法，该方法包括以下步骤：

步骤S110：在接收端接收到超声波后进行多普勒偏移变化计算。

具体地，超声波是指振动频率大于20000Hz以上的声波，其每秒的振动次数(频率)甚高，超出了人耳听觉的一般上限(20000Hz)，人们将这种听不见的声波叫做超声波。由于其频率高，因而它具有方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能等特点。而在多普勒效应中，物体辐射的波长会因为波源和观测者的相对运动而产生变化。具体表现为在运动的波源前面，物体辐射的波长会被压缩，波长变得较短，频率变得较高；在运动的波源后面，物体辐射的波长会产生相反的效应，波长变得较长，频率变得较低，同时，波源的速度越高，所产生的效应越大。简言之，波的频率会根据物体接近和远离而发生变化，物体接近、频率会变高，物体远离、频率会变低，且接近或远离的速度越快，频率变化越剧烈。

利用上述的特性原理，在移动终端领域，便可利用超声波来替代接近传感器进行距离检测，即在移动终端通话过程中，通过特定设备发射超声波，然后在接收端接收，最后利用多普勒效应来判断是否有物体接近或者远离的状态。下面结合附图对之进行详细说明。

如图4所示，发射端会以默认工作频率进行超声波的发射，而接收端则进行相应的超声波接收。如图5所示，这是超声波在工作时，没有任何状态变化时，接收端接收到的频谱图。其中，横坐标表示时间t，纵坐标表示频率f，f₀是接收端接收到的频率，由图可见，在没有任何状态变化时，即不存在物体接近或远离时，该接收端接收到的频率f₀会保持恒定不变。而如图6所示，当有物体接近时，接收端接收到的超声波频率会产生多普勒效应，即频率会变高。可以看到，在某一段时间内，接收端接收到的频率f₀会变大，然后再恢复到原样，这是因为物体在接近时才会有频率变化，当接近完成后频率又会恢复到原来的工作频率上。这样一来，移动终端通过检测接收端接收到的频率f₀是否产生产生多普勒效应，便可完成是否有物体接近或远离该移动终端的监测。

在实际使用中，我们知道，利用多普勒效应进行超声波距离检测存在一个显而易见的缺点：频率干扰，即在工作频率或是多普勒频偏上存在其他的超声波源进行干扰时，会导致无法判断或者错误判断的情况。因而，在本方法步骤中，其会增加对超声波干扰源的判断，即在接收端接收到超声波后进行多普勒偏移变化计算(图4中节点301)，即在预设时间内对接收端接收到的大于该超声波当前工作频率的频率进行积分计算，积分计算出来的值作为多普勒偏移变化值。显然地，如图5所示，在没有输入的情况下，接收到接收到的频率f₀恒等于该超声波的当前工作频率，因而，积分值为0，即此状态下的多普勒偏移变化值为0。如图6所示，在有物体接近时，接收到接收到的频率f₀在一段时间内会大于该超声波的当前工作频率，因而，积分值会大于0，即此状态下的多普勒偏移变化值大于0。

步骤S120：将该多普勒偏移变化计算的结果与预置多普勒变化范围进行比较，以判断该超声波的当前工作频率是否存在干扰。

具体地，在多普勒效应中，波的频率会根据物体接近和远离而发生变化，物体接近、频率会变高，物体远离、频率会变低，且接近或远离的速度越快，频率变化越剧烈。因而，根据物体实际接近的速度上下限，超声波的频谱变化会对应一定的变化范围，在这个范围内得到的积分值作为预置多普勒变化范围，该预置多普勒变化范围包括预置多普勒变化上限值与预置多普勒变化下限值(图4中节点307)。

而由上述表述我们知道，在接收端接收到超声波后进行多普勒偏移变化计算，会得到一多普勒偏移变化值。因而，将该多普勒偏移变化计算的结果与预置多普勒变化范围进行比较，即将该多普勒偏移变化值与该预置多普勒变化范围，便可判断出该超声波的当前工作频率是否存在干扰，如图7所示，具体判断过程如下所示：

步骤S121：若该多普勒偏移变化值小于该预置多普勒变化下限值，则检测接收端接收到的频率的能量值是否正常；

具体地，如图8所示，这是超声波的当前工作频率存在干扰时，接收端接收到的超声波频谱。由图可知，这个波形的积分值(即多普勒偏移变化值)会比超声波的当前工作频率没有干扰时要小(对比图6的情况)，即该多普勒偏移变化值会小于该预置多普勒变化下限值(图4中节点302)。

需要指出的是，该多普勒偏移变化值小于预置多普勒变化下限值存在两种可能：一是工作频率存在干扰，即上面描述的情况；二是实际上物体接近引发的多普勒效应非常弱，不足以判断为接近。因此在这种情况下需要增加判断条件，即检测接收端接收到的频率(即此时超声波的当前工作频率)的能量值是否正常(图4中节点303)。

步骤S122：若检测到接收端接收到的频率的能量值为不正常，则判断该超声波的当前工作频率存在干扰。

具体地，根据能量守恒定律，当接收端接收到的频率(即此时超声波的当前工作频率)无干扰时，多普勒效应会使接收端接收到的频率的能量值降低，多普勒频偏的能量值增加，但如果接收端接收到的频率存在干扰时，接收端接收到的频率的能量值不但不会减小反而会增大(这一判断条件对应图4中节点303)。这样一来，若检测到接收端接收到的频率的能量值降低，则接收端接收到的频率的能量值检测为正常，表明此时物体接近引发的多普勒效应非常弱，不足以判断为接近(即该多普勒偏移变化值未达到阈值的变化，忽略)。若检测到接收端接收到的频率的能量值增加，则接收端接收到的频率的能量值检测为不正常，表明此时该超声波的当前工作频率存在干扰(图4中节点304)。

步骤S123：若该多普勒偏移变化值大于该预置多普勒变化上限值，则判断该超声波的当前工作频率存在干扰。

具体地，如图9所示，这是存在多普勒频偏f₁时，接收端接收到的超声波频谱。在这种情况下对接收端接收到的大于该超声波当前工作频率的频率进行积分计算，很显然这个积分值会比正常值要大，如果超过预置多普勒变化上限值(图4中节点305)，则可以判断在多普勒偏移上存在干扰(图4中节点306)，即判断该超声波的当前工作频率存在干扰。

步骤S130：当该超声波的当前工作频率存在干扰时，将该超声波的当前工作频率切换为跳频备选频率。

具体地，为便于本发明方法中的超声波在受到干扰时，进行变换工作频率进行工作，该超声波的工作频率包括一个默认工作频率及多个跳频备选频率，跳频备选频率的具体数量可根据实际需要进行增减设置。其中，在本实施例方案中，具体包括一个默认工作频率及两个跳频备选频率，该默认工作频率24000HZ，两个跳频备选频率分别是48000HZ和96000HZ。当根据上述方法步骤检测到该超声波的当前工作频率(即24000HZ)存在干扰时，即可将该超声波的当前工作频率切换为跳频备选频率(48000HZ或96000HZ)，从而避开干扰，进而提高超声波距离检测的准确性。

实施例二

如图10所示，本发明实施例二提出一种超声波距离检测防干扰的装置20，该装置20包括存储器21、处理器22、存储在该存储器上并可在该处理器上运行的程序以及用于实现处理器21和存储器22之间的连接通信的数据总线23，该程序被该处理器执行时，以实现以下如图3所示的具体步骤：

步骤S110：在接收端接收到超声波后进行多普勒偏移变化计算。

具体地，超声波是指振动频率大于20000Hz以上的声波，其每秒的振动次数(频率)甚高，超出了人耳听觉的一般上限(20000Hz)，人们将这种听不见的声波叫做超声波。由于其频率高，因而它具有方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能等特点。而在多普勒效应中，物体辐射的波长会因为波源和观测者的相对运动而产生变化。具体表现为在运动的波源前面，物体辐射的波长会被压缩，波长变得较短，频率变得较高；在运动的波源后面，物体辐射的波长会产生相反的效应，波长变得较长，频率变得较低，同时，波源的速度越高，所产生的效应越大。简言之，波的频率会根据物体接近和远离而发生变化，物体接近、频率会变高，物体远离、频率会变低，且接近或远离的速度越快，频率变化越剧烈。

利用上述的特性原理，在移动终端领域，便可利用超声波来替代接近传感器进行距离检测，即在移动终端通话过程中，通过特定设备发射超声波，然后在接收端接收，最后利用多普勒效应来判断是否有物体接近或者远离的状态。下面结合附图对之进行详细说明。

如图4所示，发射端会以默认工作频率进行超声波的发射，而接收端则进行相应的超声波接收。如图5所示，这是超声波在工作时，没有任何状态变化时，接收端接收到的频谱图。其中，横坐标表示时间t，纵坐标表示频率f，f0是接收端接收到的频率，由图可见，在没有任何状态变化时，即不存在物体接近或远离时，该接收端接收到的频率f0会保持恒定不变。而如图6所示，当有物体接近时，接收端接收到的超声波频率会产生多普勒效应，即频率会变高。可以看到，在某一段时间内，接收端接收到的频率f0会变大，然后再恢复到原样，这是因为物体在接近时才会有频率变化，当接近完成后频率又会恢复到原来的工作频率上。这样一来，移动终端通过检测接收端接收到的频率f0是否产生产生多普勒效应，便可完成是否有物体接近或远离该移动终端的监测。

在实际使用中，我们知道，利用多普勒效应进行超声波距离检测存在一个显而易见的缺点：频率干扰，即在工作频率或是多普勒频偏上存在其他的超声波源进行干扰时，会导致无法判断或者错误判断的情况。因而，在本方法步骤中，其会增加对超声波干扰源的判断，即在接收端接收到超声波后进行多普勒偏移变化计算(图4中节点301)，即在预设时间内对接收端接收到的大于该超声波当前工作频率的频率进行积分计算，积分计算出来的值作为多普勒偏移变化值。显然地，如图5所示，在没有输入的情况下，接收到接收到的频率f0恒等于该超声波的当前工作频率，因而，积分值为0，即此状态下的多普勒偏移变化值为0。如图6所示，在有物体接近时，接收到接收到的频率f0在一段时间内会大于该超声波的当前工作频率，因而，积分值会大于0，即此状态下的多普勒偏移变化值大于0。

步骤S120：将该多普勒偏移变化计算的结果与预置多普勒变化范围进行比较，以判断该超声波的当前工作频率是否存在干扰。

具体地，在多普勒效应中，波的频率会根据物体接近和远离而发生变化，物体接近、频率会变高，物体远离、频率会变低，且接近或远离的速度越快，频率变化越剧烈。因而，根据物体实际接近的速度上下限，超声波的频谱变化会对应一定的变化范围，在这个范围内得到的积分值作为预置多普勒变化范围，该预置多普勒变化范围包括预置多普勒变化上限值与预置多普勒变化下限值(图4中节点307)。

而由上述表述我们知道，在接收端接收到超声波后进行多普勒偏移变化计算，会得到一多普勒偏移变化值。因而，将该多普勒偏移变化计算的结果与预置多普勒变化范围进行比较，即将该多普勒偏移变化值与该预置多普勒变化范围，便可判断出该超声波的当前工作频率是否存在干扰，如图7所示，具体判断过程如下所示：

步骤S121：若该多普勒偏移变化值小于该预置多普勒变化下限值，则检测接收端接收到的频率的能量值是否正常；

具体地，如图8所示，这是超声波的当前工作频率存在干扰时，接收端接收到的超声波频谱。由图可知，这个波形的积分值(即多普勒偏移变化值)会比超声波的当前工作频率没有干扰时要小(对比图6的情况)，即该多普勒偏移变化值会小于该预置多普勒变化下限值(图4中节点302)。

需要指出的是，该多普勒偏移变化值小于预置多普勒变化下限值存在两种可能：一是工作频率存在干扰，即上面描述的情况；二是实际上物体接近引发的多普勒效应非常弱，不足以判断为接近。因此在这种情况下需要增加判断条件，即检测接收端接收到的频率(即此时超声波的当前工作频率)的能量值是否正常(图4中节点303)。

步骤S122：若检测到接收端接收到的频率的能量值为不正常，则判断该超声波的当前工作频率存在干扰。

具体地，根据能量守恒定律，当接收端接收到的频率(即此时超声波的当前工作频率)无干扰时，多普勒效应会使接收端接收到的频率的能量值降低，多普勒频偏的能量值增加，但如果接收端接收到的频率存在干扰时，接收端接收到的频率的能量值不但不会减小反而会增大(这一判断条件对应图4中节点303)。这样一来，若检测到接收端接收到的频率的能量值降低，则接收端接收到的频率的能量值检测为正常，表明此时物体接近引发的多普勒效应非常弱，不足以判断为接近(即该多普勒偏移变化值未达到阈值的变化，忽略)。若检测到接收端接收到的频率的能量值增加，则接收端接收到的频率的能量值检测为不正常，表明此时该超声波的当前工作频率存在干扰(图4中节点304)。

步骤S123：若该多普勒偏移变化值大于该预置多普勒变化上限值，则判断该超声波的当前工作频率存在干扰。

具体地，如图9所示，这是存在多普勒频偏f1时，接收端接收到的超声波频谱。在这种情况下对接收端接收到的大于该超声波当前工作频率的频率进行积分计算，很显然这个积分值会比正常值要大，如果超过预置多普勒变化上限值(图4中节点305)，则可以判断在多普勒偏移上存在干扰(图4中节点306)，即判断该超声波的当前工作频率存在干扰。

步骤S130：当该超声波的当前工作频率存在干扰时，将该超声波的当前工作频率切换为跳频备选频率。

具体地，为便于本发明方法中的超声波在受到干扰时，进行变换工作频率进行工作，该超声波的工作频率包括一个默认工作频率及多个跳频备选频率，跳频备选频率的具体数量可根据实际需要进行增减设置。其中，在本实施例方案中，具体包括一个默认工作频率及两个跳频备选频率，该默认工作频率24000HZ，两个跳频备选频率分别是48000HZ和96000HZ。当根据上述方法步骤检测到该超声波的当前工作频率(即24000HZ)存在干扰时，即可将该超声波的当前工作频率切换为跳频备选频率(48000HZ或96000HZ)，从而避开干扰，进而提高超声波距离检测的准确性。

实施例三

本发明实施例三提出一种存储介质，用于计算机可读存储，该存储介质存储有一个或者多个程序，该一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现以下如图3所示的具体步骤：

步骤S110：在接收端接收到超声波后进行多普勒偏移变化计算。

具体地，超声波是指振动频率大于20000Hz以上的声波，其每秒的振动次数(频率)甚高，超出了人耳听觉的一般上限(20000Hz)，人们将这种听不见的声波叫做超声波。由于其频率高，因而它具有方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能等特点。而在多普勒效应中，物体辐射的波长会因为波源和观测者的相对运动而产生变化。具体表现为在运动的波源前面，物体辐射的波长会被压缩，波长变得较短，频率变得较高；在运动的波源后面，物体辐射的波长会产生相反的效应，波长变得较长，频率变得较低，同时，波源的速度越高，所产生的效应越大。简言之，波的频率会根据物体接近和远离而发生变化，物体接近、频率会变高，物体远离、频率会变低，且接近或远离的速度越快，频率变化越剧烈。

利用上述的特性原理，在移动终端领域，便可利用超声波来替代接近传感器进行距离检测，即在移动终端通话过程中，通过特定设备发射超声波，然后在接收端接收，最后利用多普勒效应来判断是否有物体接近或者远离的状态。下面结合附图对之进行详细说明。

如图4所示，发射端会以默认工作频率进行超声波的发射，而接收端则进行相应的超声波接收。如图5所示，这是超声波在工作时，没有任何状态变化时，接收端接收到的频谱图。其中，横坐标表示时间t，纵坐标表示频率f，f0是接收端接收到的频率，由图可见，在没有任何状态变化时，即不存在物体接近或远离时，该接收端接收到的频率f0会保持恒定不变。而如图6所示，当有物体接近时，接收端接收到的超声波频率会产生多普勒效应，即频率会变高。可以看到，在某一段时间内，接收端接收到的频率f0会变大，然后再恢复到原样，这是因为物体在接近时才会有频率变化，当接近完成后频率又会恢复到原来的工作频率上。这样一来，移动终端通过检测接收端接收到的频率f0是否产生产生多普勒效应，便可完成是否有物体接近或远离该移动终端的监测。

在实际使用中，我们知道，利用多普勒效应进行超声波距离检测存在一个显而易见的缺点：频率干扰，即在工作频率或是多普勒频偏上存在其他的超声波源进行干扰时，会导致无法判断或者错误判断的情况。因而，在本方法步骤中，其会增加对超声波干扰源的判断，即在接收端接收到超声波后进行多普勒偏移变化计算(图4中节点301)，即在预设时间内对接收端接收到的大于该超声波当前工作频率的频率进行积分计算，积分计算出来的值作为多普勒偏移变化值。显然地，如图5所示，在没有输入的情况下，接收到接收到的频率f0恒等于该超声波的当前工作频率，因而，积分值为0，即此状态下的多普勒偏移变化值为0。如图6所示，在有物体接近时，接收到接收到的频率f0在一段时间内会大于该超声波的当前工作频率，因而，积分值会大于0，即此状态下的多普勒偏移变化值大于0。

步骤S120：将该多普勒偏移变化计算的结果与预置多普勒变化范围进行比较，以判断该超声波的当前工作频率是否存在干扰。

具体地，在多普勒效应中，波的频率会根据物体接近和远离而发生变化，物体接近、频率会变高，物体远离、频率会变低，且接近或远离的速度越快，频率变化越剧烈。因而，根据物体实际接近的速度上下限，超声波的频谱变化会对应一定的变化范围，在这个范围内得到的积分值作为预置多普勒变化范围，该预置多普勒变化范围包括预置多普勒变化上限值与预置多普勒变化下限值(图4中节点307)。

而由上述表述我们知道，在接收端接收到超声波后进行多普勒偏移变化计算，会得到一多普勒偏移变化值。因而，将该多普勒偏移变化计算的结果与预置多普勒变化范围进行比较，即将该多普勒偏移变化值与该预置多普勒变化范围，便可判断出该超声波的当前工作频率是否存在干扰，如图7所示，具体判断过程如下所示：

步骤S121：若该多普勒偏移变化值小于该预置多普勒变化下限值，则检测接收端接收到的频率的能量值是否正常；

具体地，如图8所示，这是超声波的当前工作频率存在干扰时，接收端接收到的超声波频谱。由图可知，这个波形的积分值(即多普勒偏移变化值)会比超声波的当前工作频率没有干扰时要小(对比图6的情况)，即该多普勒偏移变化值会小于该预置多普勒变化下限值(图4中节点302)。

需要指出的是，该多普勒偏移变化值小于预置多普勒变化下限值存在两种可能：一是工作频率存在干扰，即上面描述的情况；二是实际上物体接近引发的多普勒效应非常弱，不足以判断为接近。因此在这种情况下需要增加判断条件，即检测接收端接收到的频率(即此时超声波的当前工作频率)的能量值是否正常(图4中节点303)。

步骤S122：若检测到接收端接收到的频率的能量值为不正常，则判断该超声波的当前工作频率存在干扰。

具体地，根据能量守恒定律，当接收端接收到的频率(即此时超声波的当前工作频率)无干扰时，多普勒效应会使接收端接收到的频率的能量值降低，多普勒频偏的能量值增加，但如果接收端接收到的频率存在干扰时，接收端接收到的频率的能量值不但不会减小反而会增大(这一判断条件对应图4中节点303)。这样一来，若检测到接收端接收到的频率的能量值降低，则接收端接收到的频率的能量值检测为正常，表明此时物体接近引发的多普勒效应非常弱，不足以判断为接近(即该多普勒偏移变化值未达到阈值的变化，忽略)。若检测到接收端接收到的频率的能量值增加，则接收端接收到的频率的能量值检测为不正常，表明此时该超声波的当前工作频率存在干扰(图4中节点304)。

步骤S123：若该多普勒偏移变化值大于该预置多普勒变化上限值，则判断该超声波的当前工作频率存在干扰。

具体地，如图9所示，这是存在多普勒频偏f1时，接收端接收到的超声波频谱。在这种情况下对接收端接收到的大于该超声波当前工作频率的频率进行积分计算，很显然这个积分值会比正常值要大，如果超过预置多普勒变化上限值(图4中节点305)，则可以判断在多普勒偏移上存在干扰(图4中节点306)，即判断该超声波的当前工作频率存在干扰。

步骤S130：当该超声波的当前工作频率存在干扰时，将该超声波的当前工作频率切换为跳频备选频率。

具体地，为便于本发明方法中的超声波在受到干扰时，进行变换工作频率进行工作，该超声波的工作频率包括一个默认工作频率及多个跳频备选频率，跳频备选频率的具体数量可根据实际需要进行增减设置。其中，在本实施例方案中，具体包括一个默认工作频率及两个跳频备选频率，该默认工作频率24000HZ，两个跳频备选频率分别是48000HZ和96000HZ。当根据上述方法步骤检测到该超声波的当前工作频率(即24000HZ)存在干扰时，即可将该超声波的当前工作频率切换为跳频备选频率(48000HZ或96000HZ)，从而避开干扰，进而提高超声波距离检测的准确性。

本发明实施例提出的一种超声波距离检测防干扰的方法、装置及存储介质，其在接收端接收到超声波后进行多普勒偏移变化计算，以通过将该多普勒偏移变化计算的结果与预置多普勒变化范围进行比较，来自动判断该超声波的当前工作频率是否存在干扰，即实现自动判断超声波的工作环境中是否存在频率干扰的目的。最后，在该超声波的当前工作频率存在干扰时，自动将该超声波的当前工作频率切换为跳频备选频率，从而避开干扰，进而提高超声波距离检测的准确性。可见，本发明的超声波距离检测防干扰的方法、装置及存储介质，其通过增加对超声波干扰源的判断，选择跳频的工作方式，避开干扰源，从而提高超声波距离检测的准确性。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种超声波距离检测防干扰的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

在接收端接收到超声波后进行多普勒偏移变化计算，所述多普勒偏移变化计算为在预设时间内对所述接收端接收到的大于所述超声波当前工作频率的频率进行积分计算，积分计算出来的值作为多普勒偏移变化值；

将所述多普勒偏移变化计算的结果与预置多普勒变化范围进行比较，以判断所述超声波的当前工作频率是否存在干扰；

当所述超声波的当前工作频率存在干扰时，将所述超声波的当前工作频率切换为跳频备选频率；

所述预置多普勒变化范围包括预置多普勒变化下限值与预置多普勒变化上限值，所述将所述多普勒偏移变化计算的结果与预置多普勒变化范围进行比较，以判断所述超声波的当前工作频率是否存在干扰的步骤具体包括：

若所述多普勒偏移变化值大于所述预置多普勒变化上限值，则判断所述超声波的当前工作频率存在干扰；

若所述多普勒偏移变化值小于所述预置多普勒变化下限值，则检测所述接收端接收到的频率的能量值是否正常；

若检测到所述接收端接收到的频率的能量值为不正常，则判断所述超声波的当前工作频率存在干扰。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超声波的工作频率包括一个默认工作频率及多个跳频备选频率。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在接收端接收到超声波后进行多普勒偏移变化计算的步骤之前，还包括以下步骤：

发射端以所述默认工作频率进行所述超声波的发射。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测所述接收端接收到的频率的能量值是否正常的步骤具体包括：

若检测到所述接收端接收到的频率的能量值降低，则所述超声波的当前工作频率的能量值检测为正常；

若检测到所述接收端接收到的频率的能量值增加，则所述超声波的当前工作频率的能量值检测为不正常。

5.一种超声波距离检测防干扰的装置，其特征在于，所述装置包括存储器、处理器、存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序以及用于实现所述处理器和所述存储器之间的连接通信的数据总线，所述程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-4任一所述的方法的步骤。

6.一种存储介质，用于计算机可读存储，其特征在于，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1-4任一所述的方法的步骤。

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