CN108616171B - 一种超声波充电保护方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种超声波充电保护方法及装置，其中，该方法包括：采用多波束叠加方式发射超声波充电信号，并接收超声波充电信号遇到物体后反射的超声波信号；其中，超声波充电信号是根据预设频段内随机选择的一个频率值所生成的；根据超声波充电信号和反射的超声波信号判断物体与超声波充电装置的超声波束之间的距离是否处于缩短趋势；在确定距离处于缩短趋势时，将超声波充电信号的发射功率降低至预设安全功率范围内，本发明降低了超声波束对物体的干扰，避免了由于超声波束的能量较高而对物体造成损害，进一步提高了超声波充电装置的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及充电技术领域，具体而言，涉及一种超声波充电保护方法及装置。
背景技术
目前，多采用有线方式(例如，将充电器和电器设备通过电线连接起来)或电磁耦合的方式为电器设备进行充电。但上述充电方式会产生较大的辐射干扰。为了解决上述问题，基于超声波进行能量传输为电器设备充电的方式应运而生，但超声波的能量较高，容易对较近的物体产生干扰，甚至造成物体损害。
针对如何降低超声波对附近物体产生的干扰这一问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例中提供一种超声波充电保护方法及装置，以解决现有技术中如何降低超声波对附近物体产生的干扰这一问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种超声波充电保护方法，所述方法包括：
采用多波束叠加方式发射超声波充电信号，并接收所述超声波充电信号遇到物体后反射的超声波信号；其中，所述超声波充电信号是根据预设频段内随机选择的一个频率值所生成的；
根据所述超声波充电信号和所述反射的超声波信号判断所述物体与超声波充电装置的超声波束之间的距离是否处于缩短趋势；
在确定所述距离处于缩短趋势时，将所述超声波充电信号的发射功率降低至预设安全功率范围内。
进一步地，在采用多波束叠加方式发射超声波充电信号之前，所述方法还包括：确定所述超声波充电信号的跳频序列，其中，所述跳频序列包括预设频段内的至少两个频率值；随机获取所述跳频序列内的任意一个频率值，其中，将除去随机获取的任意一个频率值之后的所述跳频序列确定为新的跳频序列；生成与所述频率值对应的信号波形，根据所述信号波形生成所述超声波充电信号。
进一步地，在生成与所述频率值对应的信号波形之后，所述方法还包括：对所述信号波形进行扩频处理；根据所述扩频处理后的信号波形生成所述超声波充电信号。
进一步地，根据所述超声波充电信号和所述反射的超声波信号判断所述物体与超声波充电装置的超声波束之间的距离是否处于缩短趋势，包括：根据所述超声波充电信号和所述反射的超声波信号确定时间差和/或频谱信息；根据所述时间差和/或所述频谱信息判断所述物体与所述超声波束之间的距离是否处于缩短趋势。
进一步地，根据所述超声波充电信号和所述反射的超声波信号确定时间差包括：获取所述超声波充电信号的发射时间和所述反射的超声波信号的接收时间；计算所述发射时间和所述接收时间之间的时间差。
进一步地，根据所述超声波充电信号和所述反射的超声波信号确定频谱信息包括：对所述反射的超声波信号进行放大，对放大后的所述反射的超声波信号进行频谱解析处理，得到所述频谱信息。
进一步地，根据所述时间差判断所述物体与所述超声波束之间的距离是处于缩短趋势，包括：根据所述时间差计算所述物体与所述超声波充电装置的距离；根据所述物体与所述超声波充电装置的距离判断所述物体与所述超声波束之间的距离是否处于缩短趋势。
进一步地，根据所述频谱信息判断所述物体与所述超声波束之间的距离是否处于缩短趋势，包括：根据所述频谱信息计算所述物体的移动速度和移动方向；根据所述物体的移动速度和移动方向判断所述物体与所述超声波束之间的距离是否处于缩短趋势。
进一步地，根据所述时间差和所述频谱信息判断所述物体与所述超声波束之间的距离是否处于缩短趋势，包括：根据所述时间差计算所述物体与所述超声波充电装置的距离；根据所述频谱信息计算所述物体的移动速度和移动方向；根据所述物体与所述超声波充电装置的距离、所述物体的移动速度和移动方向判断所述物体与所述超声波束之间的距离是否处于缩短趋势。
进一步地，根据所述物体与所述超声波充电装置的距离判断所述物体与所述超声波束之间的距离是否处于缩短趋势，包括：将所述物体和所述超声波充电装置的距离与安全距离进行对比，其中，所述安全距离是预设的用于判断所述物体与所述超声波充电装置的距离是否安全的距离；在所述物体和所述超声波充电装置的距离小于所述安全距离时，确定所述物体与所述超声波束之间的距离处于缩短趋势，否则，确定所述物体与所述超声波束之间的距离不处于缩短趋势。
进一步地，根据所述物体的移动速度和移动方向判断所述物体与所述超声波束之间的距离是否处于缩短趋势，包括：将所述物体的移动速度与安全速度进行对比，其中，所述安全速度是预设的用于判断所述物体的移动速度相对于所述超声波充电装置是否安全的速度；在所述物体的移动速度大于所述安全速度，且所述物体的移动方向为靠近所述超声波充电装置时，确定所述物体与所述超声波束之间的距离处于缩短趋势，否则，确定所述物体与所述超声波束之间的距离不处于缩短趋势。
进一步地，根据所述物体与所述超声波充电装置的距离、所述物体的移动速度和移动方向判断所述物体与所述超声波束之间的距离是否处于缩短趋势，包括：将所述物体和所述超声波充电装置的距离与安全距离进行对比，其中，所述安全距离是预设的用于判断所述物体与所述超声波充电装置的距离是否安全的距离；将所述物体的移动速度与安全速度进行对比，其中，所述安全速度是预设的用于判断所述物体的移动速度相对于所述超声波充电装置是否安全的速度；在所述物体和所述超声波充电装置的距离小于所述安全距离、所述物体的移动速度大于所述安全速度且所述物体的移动方向为靠近所述超声波充电装置时，确定所述物体与所述超声波束之间的距离处于缩短趋势，否则，确定所述物体与所述超声波束之间的距离不处于缩短趋势。
进一步地，所述方法还包括：对所述反射的超声波信号进行傅里叶分解，以确定多个处于移动状态的物体；根据所述傅里叶处理器的分解结果判断所述多个处于移动状态的物体中至少一个物体与所述超声波束之间的距离是否处于缩短趋势，如果是则将所述超声波充电信号的发射功率降低至预设安全功率范围内。
进一步地，在采用多波束叠加方式发射超声波充电信号之前，所述方法还包括：接收超声波充电接收装置发射的超声波信号，其中，所述超声波信号用于指示有待充电设备需要被充电；根据接收到的所述超声波信号实时调节超声波充电装置的角度直至所述超声波信号的接收强度达到最大值。
另一方面，本发明提供了一种超声波充电保护装置，所述装置包括：
发射模块，用于采用多波束叠加方式发射超声波充电信号；
接收模块，用于接收所述超声波充电信号遇到物体后反射的超声波信号，其中，所述超声波充电信号是根据预设频段内随机选择的一个频率值所生成的；
判断模块，用于根据所述超声波充电信号和所述反射的超声波信号判断所述物体与超声波充电装置的超声波束之间的距离是否处于缩短趋势；
发射功率调整模块，用于在确定所述距离处于缩短趋势时，将所述超声波充电信号的发射功率降低至预设安全功率范围内。
再一方面，本发明提供了一种超声波充电保护装置，所述装置包括：控制器、超声波发射装置以及定向超声波接收装置，其中，
所述超声波发射装置，用于采用多波束叠加方式发射超声波充电信号；
所述定向超声波接收装置，用于接收所述超声波充电信号遇到物体后反馈的反射的超声波信号；其中，所述超声波充电信号是根据预设频段内随机选择的一个频率值所生成的；
所述控制器，用于根据所述超声波充电信号和所述反射的超声波信号判断所述物体与超声波充电装置的超声波束之间的距离是否处于缩短趋势；在确定所述距离处于缩短趋势时，将所述超声波充电信号的发射功率降低至预设安全功率范围内。
进一步地，所述超声波充电装置还包括：数字频率合成器以及驱动器，所述控制器，用于确定所述超声波充电信号的跳频序列，其中，所述跳频序列包括预设频段内的至少两个频率值；还用于，随机获取所述跳频序列内的任意一个频率值，将随机获取的任意一个频率值发送至所述数字频率合成器，将除去随机获取的任意一个频率值之后的所述跳频序列确定为新的跳频序列；所述数字频率合成器，用于生成与所述频率值对应的信号波形，将述信号波形发送至所述驱动器；所述驱动器，用于根据所述信号波形驱动所述超声波发射装置发射超声波充电信号。
进一步地，所述数字频率合成器，还用于对所述信号波形进行扩频处理，将所述扩频处理后的信号波形发送至所述驱动器；所述驱动器，用于根据所述扩频处理后的信号波形驱动所述超声波发射装置发射超声波充电信号。
进一步地，所述装置还包括：计时器、数字信号处理器以及放大器，所述计时器，用于确定所述超声波充电信号的发射时间与所述反射的超声波信号的接收时间的时间差；所述放大器，用于对所述反射的超声波信号进行放大；所述数字信号处理器，用于对放大后的所述反射的超声波信号进行频谱解析处理，得到频谱信息，所述控制器，还用于根据所述时间差和/或所述频谱信息判断物体与所述超声波充电装置的所述超声波束之间的距离是否处于缩短趋势；在确定所述距离处于缩短趋势时，将所述超声波充电信号的发射功率降低至预设安全功率范围内。
进一步地，所述装置还包括：傅里叶处理器，用于对所述反射的超声波信号进行傅里叶分解，以确定多个处于移动状态的物体；所述控制器，用于根据所述傅里叶处理器的分解结果判断所述多个处于移动状态的物体中至少一个物体与所述超声波束的距离是否缩短，如果是，将所述超声波充电信号的发射功率降低至预设安全功率范围内。
应用本发明的技术方案，采用多波束叠加方式发射超声波充电信号，会使叠加后的超声波充电信号在某一位置处的能量最强，而其余位置处的能量较弱。由此，可提高超声波充电信号的方向性，降低对附近物体的干扰。且利用了超声波充电信号的反射性质，精确地判断物体的运动趋势，并根据物体的运动趋势，提前采取安全措施。由此，进一步提高了超声波充电装置的安全性，避免对物体造成损害。
附图说明
图1是根据本发明实施例的一种超声波充电保护方法的应用场景示意图；
图2是根据本发明实施例的一种超声波充电保护方法的流程图；
图3是根据本发明实施例的一种多波束叠加的示意图；
图4是根据本发明实施例的一种超声波充电信号单频点频谱与跳频且扩频后的频谱的对比示意图；
图5是根据本发明实施例的一种超声波充电保护方法的工作场景示意图；
图6是根据本发明实施例的一种超声波充电保护方法的流程图；
图7是根据本发明实施例的一种超声波充电保护装置的结构框图；
图8是根据本发明实施例的一种超声波充电装置的逻辑结构示意图；
图9是根据本发明实施例的一种超声波充电装置的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，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。
本发明实施例提供了一种超声波充电保护方法的应用场景示意图，如图1所示，该应用场景中包括超声波充电装置101、超声波充电接收装置102、待充电设备103以及电网电源104。
在一个示例中，超声波充电装置101可以为一个或者多个。
待充电设备103可以为终端，例如：具有无线连接功能的手持式设备、车载设备等。常见的终端例如包括：手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、移动互联网设备(mobileinternet device，MID)、可穿戴设备，例如智能手表、智能手环、计步器等。
基于图1所示的应用场景，为了解决超声波容易对附近物体产生干扰，甚至造成物体损害的问题，本发明实施例提供了一种超声波充电保护方法，如图2所示，该方法包括：步骤S201至步骤S204。
步骤S201、采用多波束叠加方式发射超声波充电信号。
步骤S202、接收超声波充电信号遇到物体后反射的超声波信号。其中，超声波充电信号是根据预设频段内随机选择的一个频率值所生成的。
步骤S203、根据超声波充电信号和反射的超声波信号判断物体与超声波充电装置的超声波束之间的距离是否处于缩短趋势。
步骤S204、在确定距离处于缩短趋势时，将超声波充电信号的发射功率降低至预设安全功率范围内。
采用多波束叠加方式发射超声波充电信号，会使叠加后的超声波充电信号在某一位置处的能量最强，而其余位置处的能量较弱。由此，可提高超声波充电信号的方向性，降低对附近物体的干扰。且利用了超声波充电信号的反射性质，精确地判断物体的运动趋势，并根据物体的运动趋势，提前采取安全措施。由此，进一步提高了超声波充电装置的安全性，避免对物体造成损害。
其中，如图3所示，采用多波束叠加方式，即设置至少两个超声波发射装置发射至少两束超声波充电信号。至少两束超声波充电信号会在空间中发生叠加，使得某些位置上的超声波充电信号的能量增强，其余位置上的超声波充电信号的能量减弱。图3以两个超声波发射装置A和B为准，示出了多波束叠加方式。其中，A点位于超声波发射装置A与超声波发射装置B的中轴线上，B点不在中轴线上。可以理解的是，因为A点到超声波发射装置A的距离L1等于A点到超声波发射装置B的距离L2，所以，在A点，两束超声波充电信号的相位相同，叠加后的超声波充电信号的能量增加。可将待充电设备103至于中轴线上。因为B点到超声波发射装置A的距离L3大于B点到超声波发射装置B的距离L4，所以，在B点，两束超声波充电信号的相位不同，叠加后的能量减少。由此，可提高超声波充电信号的方向性，降低对物体的干扰。
在一种可能的实现方式中，在采用多波束叠加方式发射超声波充电信号之前，方法还包括：确定超声波充电信号的跳频序列，其中，跳频序列包括预设频段内的至少两个频率值；随机获取跳频序列内的任意一个频率值，其中，将除去随机获取的任意一个频率值之后的跳频序列确定为新的跳频序列；生成与频率值对应的信号波形，根据信号波形生成超声波充电信号。进一步地，在生成与频率值对应的信号波形之后，方法还包括：对信号波形进行扩频处理；根据扩频处理后的信号波形生成超声波充电信号。
可以理解的是，频率值可以在预设频段范围内随机选择，也可以在跳频序列内随机选择。如图4所示，超声波充电信号采用单频点时，信号带宽可以是超声波频率范围内的任意一个频率，也可以是一段频率范围内的任意一个频率值。优选地，超声波充电信号的频率值可以采用跳频的方式进行取值，首先确定超声波充电信号的跳频序列，跳频序列可以包含超声波频率范围内的多个频率值，例如频段1、频段2、频段3等，在确定频率值时，随机获取跳频序列内任意一个频率值，并根据选取的频率值生成超声波充电信号。之后将跳频序列除去当前选取的频率值，作为新的跳频序列，当下次需要发射超声波充电信号时，从新的跳频序列中随机选取一个频率值，以此类推。在当前的跳频序列仅剩余一个频率值时，根据该频率值生成超声波充电信号，之后将跳频序列重新设置，包含超声波频率范围内的多个频率值，重新设置之后的跳频序列可以与首次设置的跳频序列相同，也可以与首次设置的跳频序列不同，具体可根据实际情况或需要决定。上述跳频方式使超声波检测信号的频率随机变换，将超声波充电信号的频率分散到多个频段，即使有部分频率被干扰，仍能在其他未被干扰的频率上进行正常的超声波检测，从而可以有效地避免干扰，提高了超声波充电装置的可靠性。还可以在上述跳频的基础上，对信号波形进行扩频处理；根据扩频处理后的信号波形生成超声波充电信号。
需要说明的是，跳频以及扩频都是降低干扰的一种方法，可择一执行，也可以二者都执行，本发明实施例对此不作限制。
图5示出了根据本发明实施例的一种超声波充电保护方法的工作场景示意图。
可以理解的是，在利用超声波充电装置对待充电设备充电的过程中，有时周围会存在物体，为了避免对物体造成损害，可根据超声波充电信号和反射的超声波信号判断物体与超声波充电装置的超声波束之间的距离是否处于缩短趋势，在确定距离处于缩短趋势时，将超声波充电信号的发射功率降低至预设安全功率范围内。在一个示例中，可根据时间差和/或频谱信息判断物体与超声波束之间的距离是否处于缩短趋势。
在一种可能的实现方式中，根据时间差判断物体与超声波充电装置的超声波束之间的距离是否处于缩短趋势包括：根据时间差计算物体与超声波充电装置的距离，具体实现时，计算时间差与超声波充电信号传播速度的乘积，取乘积的一半作为物体和超声波充电装置的距离；将物体和超声波充电装置的距离与安全距离进行对比，其中，安全距离是预设的用于判断物体与超声波充电装置的距离是否安全的距离，安全距离的取值根据实际情况确定，例如安全距离至少应设置为大于等于超声波束的作用区域(假设作用区域的形状类似圆形)的最大直径，则物体一旦到达超声波束的边界则停止充电，也可以根据超声波充电装置的工作场景或客户需求选取其他数值；在物体和超声波充电装置的距离小于安全距离时，确定物体与超声波充电装置的超声波之间的距离处于缩短趋势，否则，确定物体与超声波充电装置的超声波束之间的距离不处于缩短趋势。通过上述实施方式，可以在物体与超声波充电装置的超声波束相离一定距离时，将超声波充电信号的发射功率降低至预设安全功率范围内，从而避免该物体距离超声波束过近，被超声波束损害。
在一种可能的实现方式中，根据频谱信息判断物体与超声波充电装置的超声波束之间的距离是否处于缩短趋势包括：根据频率差计算物体的移动速度和移动方向，具体实现时，根据多普勒效应来确定物体的移动方向，以及根据多普勒测速方法来确定物体的移动速度。将反射频率值与超声波充电信号的频率值进行对比，在反射频率值大于超声波充电信号的频率值时，物体的移动方向为靠近超声波充电装置，在反射频率值小于超声波充电信号的频率值时，物体的移动方向为远离超声波充电装置。在确定的反射频率值与超声波充电信号的频率值之后，根据多普勒测速方法确定的公式：v＝v0*(f-f")/(f+f")，来确定物体移动速度。其中，v为物体移动速度，f为超声波充电信号的频率值，f″为反射频率值，v0为声波的传播速度。在确定物体的移动速度和移动方向之后，将物体的移动速度与安全速度进行对比，其中，安全速度是预设的用于判断物体的移动速度相对于超声波充电装置是否安全的速度，安全速度的取值根据实际情况确定，例如安全速度可以设置为人体步行的平均速度，则人体一旦向超声波充电装置走近则停止充电，也可以根据超声波充电装置工作场景或客户需求选取其他数值，例如将安全速度设置为较低数值，一旦物体超过该数值即停止充电，避免物体速度过快时，在保护装置响应之前物体已经与超声波束接触，造成保护措施无效；在物体的移动速度大于安全速度，且物体的移动方向为靠近超声波充电装置时，确定物体与超声波充电装置的超声波束之间的距离处于缩短趋势，否则，确定物体与超声波充电装置的超声波束之间的距离不处于缩短趋势。通过上述实施方式，可以在物体的移动方向为靠近超声波充电装置，且物体移动速度达到一定数值时，将超声波充电信号的发射功率降低至预设安全功率范围内，从而避免该物体距离超声波束过近，被超声波束灼伤。
在一种可能的实现方式中，还可以对反射的超声波信号进行傅里叶分解，以确定多个处于移动状态的物体，根据傅里叶处理器的分解结果判断多个处于移动状态的物体中至少一个物体与超声波充电装置的超声波束之间的距离是否处于缩短趋势，如果是，则将超声波充电信号的发射功率降低至预设安全功率范围内。
需要说明的是，在一种可能的实现方式中，可将反射的超声波信号进行放大后，再获取频谱信息，以提升获取精度以及稳定性，从而更准确的保护物体免受超声波束的损害。
图6示出了根据本发明实施例的一种超声波充电保护方法的流程图，该方法包括：步骤S1至步骤S14。
步骤S1、位于超声波充电接收装置的超声波发射装置向四周发射超声波信号，用于联络。
步骤S2、第一舵机、第二舵机归位至起始位置。
步骤S3、控制器根据定向超声波接收装置反馈的信号强度控制第一舵机、第二舵机使超声波充电装置朝向超声波充电接收装置。
步骤S4、超声波充电装置进入充电发射状态，并启动保护流程。
步骤S5、控制器在给定的频率范围内随机选择一个频点。
步骤S6、数字频率合成器根据控制器选择的频点信息产生信号波形并进行扩频处理。
步骤S7、驱动器根据数字频率合成器输出的信号波形驱动超声波发射装置发射超声波充电信号。
步骤S8、在发射超声波充电信号时，计时器启动计时。
步骤S9、当反射的超声波信号被定向超声波接收装置接收并经放大之后，信号处理器将其解析频谱后，向控制器传送频谱信息。
步骤S10、当反射的超声波信号被定向超声波接收装置接收并经放大之后，触发计时器，计时器将时间信息向控制器传送。
步骤S11、控制器根据时间信息和频谱信息解析空间信息。
步骤S12、控制器根据空间信息判断是否有物体移动并靠近超声波束。如果是，则执行步骤S13。如果否，则执行步骤S14。
步骤S13、降低超声波充电信号的发射功率，使其达到安全范围。
步骤S14、超声波充电信号的发射功率为正常充电状态。
利用了超声波充电信号的反射性质，精确地判断物体的运动趋势，并根据物体的运动趋势，提前采取安全措施。由此，进一步提高了超声波充电装置的安全性，避免对物体造成损害。
基于上述实施例中提供的超声波充电保护方法，如图7所示，本发明实施例提供了一种超声波充电保护装置，该装置包括：
发射模块701，用于采用多波束叠加方式发射超声波充电信号。
接收模块702，用于接收超声波充电信号遇到物体后反射的超声波信号，其中，超声波充电信号是根据预设频段内随机选择的一个频率值所生成的。
判断模块703，用于根据超声波充电信号和反射的超声波信号判断物体与超声波充电装置的超声波束之间的距离是否处于缩短趋势。
发射功率调整模块704，用于在确定距离处于缩短趋势时，将超声波充电信号的发射功率降低至预设安全功率范围内。
发射模块采用多波束叠加方式发射超声波充电信号，会使叠加后的超声波充电信号在某一位置处的能量最强，而其余位置处的能量较弱。由此，可提高超声波充电信号的方向性，降低对附近物体的干扰。且利用了超声波充电信号的反射性质，判断模块精确地判断物体的运动趋势，并根据物体的运动趋势，提前采取安全措施。由此，进一步提高了超声波充电装置的安全性，避免对物体造成损害。
关于上述实施例中的装置，其中各个单元、模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
图8示出了根据本发明实施例的一种超声波充电装置的逻辑结构示意图。如图8所示，该装置包括：
控制器(8)、超声波发射装置(1)以及定向超声波接收装置(2)，超声波发射装置(1)，用于采用多波束叠加方式发射超声波充电信号；定向超声波接收装置(2)，用于接收超声波充电信号遇到物体后反馈的反射的超声波信号；其中，超声波充电信号是根据预设频段内随机选择的一个频率值所生成的。控制器(8)，用于根据超声波充电信号和反射的超声波信号判断物体与超声波充电装置的超声波束之间的距离是否处于缩短趋势；在确定距离处于缩短趋势时，将超声波充电信号的发射功率降低至预设安全功率范围内。
在一种可能的实现方式中，超声波充电装置还包括：数字频率合成器(6)以及驱动器(5)，控制器(8)，用于确定超声波充电信号的跳频序列，其中，跳频序列包括预设频段内的至少两个频率值；还用于，随机获取跳频序列内的任意一个频率值，将随机获取的任意一个频率值发送至数字频率合成器(6)，将除去随机获取的任意一个频率值之后的跳频序列确定为新的跳频序列；数字频率合成器(6)，用于生成与频率值对应的信号波形，将述信号波形发送至驱动器(5)；驱动器(5)，用于根据信号波形驱动超声波发射装置(1)发射超声波充电信号。
在一种可能的实现方式中，数字频率合成器(6)，还用于对信号波形进行扩频处理，将扩频处理后的信号波形发送至驱动器(5)；
驱动器(5)，用于根据扩频处理后的信号波形驱动超声波发射装置(1)发射超声波充电信号。
在一种可能的实现方式中，超声波充电装置还包括：计时器(7)、数字信号处理器(10)以及放大器(9)，计时器(7)，用于确定超声波充电信号的发射时间与反射的超声波信号的接收时间的时间差；放大器(9)，用于对反射的超声波信号进行放大；数字信号处理器(10)，用于对放大后的反射的超声波信号进行频谱解析处理，得到频谱信息。控制器(8)，还用于根据时间差和/或频谱信息判断物体与超声波充电装置的超声波束之间的距离是否处于缩短趋势；在确定距离处于缩短趋势时，将超声波充电信号的发射功率降低至预设安全功率范围内。
在一种可能的实现方式中，超声波充电装置还包括：傅里叶处理器，傅里叶处理器，用于对反射的超声波信号进行傅里叶分解，以确定多个处于移动状态的物体；控制器(8)，用于根据傅里叶处理器的分解结果判断多个处于移动状态的物体中至少一个物体与超声波束的距离是否缩短，如果是，将超声波充电信号的发射功率降低至预设安全功率范围内。
在一种可能的实现方式中，超声波充电装置还包括：第一舵机(3)以及第二舵机(4)，
其中，第一舵机(3)与第二舵机(4)通过连接部件相连，
定向超声波接收装置(2)，还用于接收超声波充电接收装置通过超声波信号发射装置发射的超声波，并将超声波发送至控制器(8)，其中，超声波用于指示有待充电设备需要被充电；
控制器(8)，还用于在获取超声波的情况下，控制第一舵机(3)以及第二舵机(4)转动，以实时调节超声波充电发射装置的角度直至定向超声波接收装置(2)的超声波信号接收强度达到最大值。
需要说明的是，本发明实施例中的超声波充电装置即为超声波充电发射装置，在超声波充电系统中，可以有超声波充电接收装置与超声波充电发射装置进行对接，例如，超声波充电接收装置包括：控制器、超声波信号发射装置、超声波信号接收装置；控制器，用于接收待充电设备的充电请求，控制超声波信号发射装置向超声波充电发射装置发射超声波，超声波用于指示超声波充电发射装置实时调节自身角度；还用于控制超声波信号接收装置与调整角度之后的超声波充电发射装置对准。
由此，可提高超声波充电装置与超声波充电接收装置的对接精度。当对接精度提高时，激光能量会较为准确地被充电激光接收装置接收，降低了激光能量的损耗。且由于对接精度提高了，相应地可以减小激光导光孔的尺寸，并将激光充电接收装置置于待充电设备的内部，进一步提高了装置的可靠性。
图9示出了根据本发明实施例的一种超声波充电装置的结构框图。该装置包括：超声波发射装置(1)、定向超声波接收装置(2)、第一舵机(3)、第二舵机(4)、连接部件(11)以及支撑座(12)。
其中，支撑座用于支撑超声波充电装置的其余结构，以保证稳定性。超声波发射装置(1)、定向超声波接收装置(2)、第一舵机(3)、第二舵机(4)以及连接部件(11)已在上述实施例中描述过，此处不再赘述。
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移动终端(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。
上面结合图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (11)
1.一种超声波充电保护方法，其特征在于，所述方法包括：
采用多波束叠加方式发射超声波充电信号，并接收所述超声波充电信号遇到物体后反射的超声波信号；其中，所述超声波充电信号是根据预设频段内随机选择的一个频率值所生成的；
根据所述超声波充电信号和所述反射的超声波信号判断所述物体与超声波充电装置的超声波束之间的距离是否处于缩短趋势；
在确定所述距离处于缩短趋势时，将所述超声波充电信号的发射功率降低至预设安全功率范围内；
根据所述超声波充电信号和所述反射的超声波信号判断所述物体与超声波充电装置的超声波束之间的距离是否处于缩短趋势，包括：
根据所述超声波充电信号和所述反射的超声波信号确定时间差和频谱信息；
根据所述时间差和所述频谱信息判断所述物体与所述超声波束之间的距离是否处于缩短趋势；
根据所述时间差和所述频谱信息判断所述物体与所述超声波束之间的距离是否处于缩短趋势，包括：
根据所述时间差计算所述物体与所述超声波充电装置的距离；
根据所述频谱信息计算所述物体的移动速度和移动方向；
根据所述物体与所述超声波充电装置的距离、所述物体的移动速度和移动方向判断所述物体与所述超声波束之间的距离是否处于缩短趋势；
根据所述物体与所述超声波充电装置的距离、所述物体的移动速度和移动方向判断所述物体与所述超声波束之间的距离是否处于缩短趋势，包括：
将所述物体和所述超声波充电装置的距离与安全距离进行对比，其中，所述安全距离是预设的用于判断所述物体与所述超声波充电装置的距离是否安全的距离；
将所述物体的移动速度与安全速度进行对比，其中，所述安全速度是预设的用于判断所述物体的移动速度相对于所述超声波充电装置是否安全的速度；
在所述物体和所述超声波充电装置的距离小于所述安全距离、所述物体的移动速度大于所述安全速度且所述物体的移动方向为靠近所述超声波充电装置时，确定所述物体与所述超声波束之间的距离处于缩短趋势，否则，确定所述物体与所述超声波束之间的距离不处于缩短趋势。
2.根据权利要求1所述的超声波充电保护方法，其特征在于，在采用多波束叠加方式发射超声波充电信号之前，所述方法还包括：
确定所述超声波充电信号的跳频序列，其中，所述跳频序列包括预设频段内的至少两个频率值；
随机获取所述跳频序列内的任意一个频率值，其中，将除去随机获取的任意一个频率值之后的所述跳频序列确定为新的跳频序列；
生成与所述频率值对应的信号波形，根据所述信号波形生成所述超声波充电信号。
3.根据权利要求2所述的超声波充电保护方法，其特征在于，在生成与所述频率值对应的信号波形之后，所述方法还包括：
对所述信号波形进行扩频处理；
根据所述扩频处理后的信号波形生成所述超声波充电信号。
4.根据权利要求1所述的超声波充电保护方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述反射的超声波信号进行傅立叶分解，以确定多个处于移动状态的物体；
根据傅里叶处理器的分解结果判断所述多个处于移动状态的物体中至少一个物体与所述超声波束之间的距离是否处于缩短趋势，如果是则将所述超声波充电信号的发射功率降低至预设安全功率范围内。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的超声波充电保护方法，其特征在于，在采用多波束叠加方式发射超声波充电信号之前，所述方法还包括：
接收超声波充电接收装置发射的超声波信号，其中，所述超声波信号用于指示有待充电设备需要被充电；
根据接收到的所述超声波信号实时调节超声波充电装置的角度直至所述超声波信号的接收强度达到最大值。
6.一种超声波充电保护装置，其特征在于，所述装置包括：
发射模块，用于采用多波束叠加方式发射超声波充电信号；
接收模块，用于接收所述超声波充电信号遇到物体后反射的超声波信号，其中，所述超声波充电信号是根据预设频段内随机选择的一个频率值所生成的；
判断模块，用于根据所述超声波充电信号和所述反射的超声波信号判断所述物体与超声波充电装置的超声波束之间的距离是否处于缩短趋势；
发射功率调整模块，用于在确定所述距离处于缩短趋势时，将所述超声波充电信号的发射功率降低至预设安全功率范围内；
其中，根据所述超声波充电信号和所述反射的超声波信号判断所述物体与超声波充电装置的超声波束之间的距离是否处于缩短趋势，包括：
根据所述超声波充电信号和所述反射的超声波信号确定时间差和频谱信息；
根据所述时间差和所述频谱信息判断所述物体与所述超声波束之间的距离是否处于缩短趋势；
其中，根据所述时间差和所述频谱信息判断所述物体与所述超声波束之间的距离是否处于缩短趋势，包括：
根据所述时间差计算所述物体与所述超声波充电装置的距离；
根据所述频谱信息计算所述物体的移动速度和移动方向；
根据所述物体与所述超声波充电装置的距离、所述物体的移动速度和移动方向判断所述物体与所述超声波束之间的距离是否处于缩短趋势；
根据所述物体与所述超声波充电装置的距离、所述物体的移动速度和移动方向判断所述物体与所述超声波束之间的距离是否处于缩短趋势，包括：
将所述物体和所述超声波充电装置的距离与安全距离进行对比，其中，所述安全距离是预设的用于判断所述物体与所述超声波充电装置的距离是否安全的距离；
将所述物体的移动速度与安全速度进行对比，其中，所述安全速度是预设的用于判断所述物体的移动速度相对于所述超声波充电装置是否安全的速度；
在所述物体和所述超声波充电装置的距离小于所述安全距离、所述物体的移动速度大于所述安全速度且所述物体的移动方向为靠近所述超声波充电装置时，确定所述物体与所述超声波束之间的距离处于缩短趋势，否则，确定所述物体与所述超声波束之间的距离不处于缩短趋势。
7.一种超声波充电保护装置，其特征在于，所述装置包括：控制器、超声波发射装置以及定向超声波接收装置，其中，
所述超声波发射装置，用于采用多波束叠加方式发射超声波充电信号；
所述定向超声波接收装置，用于接收所述超声波充电信号遇到物体后反射的超声波信号；其中，所述超声波充电信号是根据预设频段内随机选择的一个频率值所生成的；
所述控制器，用于根据所述超声波充电信号和所述反射的超声波信号判断所述物体与超声波充电装置的超声波束之间的距离是否处于缩短趋势；在确定所述距离处于缩短趋势时，将所述超声波充电信号的发射功率降低至预设安全功率范围内；
其中，根据所述超声波充电信号和所述反射的超声波信号判断所述物体与超声波充电装置的超声波束之间的距离是否处于缩短趋势，包括：
根据所述超声波充电信号和所述反射的超声波信号确定时间差和频谱信息；
根据所述时间差和所述频谱信息判断所述物体与所述超声波束之间的距离是否处于缩短趋势；
根据所述时间差和所述频谱信息判断所述物体与所述超声波束之间的距离是否处于缩短趋势，包括：
根据所述时间差计算所述物体与所述超声波充电装置的距离；
根据所述频谱信息计算所述物体的移动速度和移动方向；
根据所述物体与所述超声波充电装置的距离、所述物体的移动速度和移动方向判断所述物体与所述超声波束之间的距离是否处于缩短趋势；
根据所述物体与所述超声波充电装置的距离、所述物体的移动速度和移动方向判断所述物体与所述超声波束之间的距离是否处于缩短趋势，包括：
将所述物体和所述超声波充电装置的距离与安全距离进行对比，其中，所述安全距离是预设的用于判断所述物体与所述超声波充电装置的距离是否安全的距离；
将所述物体的移动速度与安全速度进行对比，其中，所述安全速度是预设的用于判断所述物体的移动速度相对于所述超声波充电装置是否安全的速度；
在所述物体和所述超声波充电装置的距离小于所述安全距离、所述物体的移动速度大于所述安全速度且所述物体的移动方向为靠近所述超声波充电装置时，确定所述物体与所述超声波束之间的距离处于缩短趋势，否则，确定所述物体与所述超声波束之间的距离不处于缩短趋势。
8.根据权利要求7所述的超声波充电保护装置，其特征在于，所述超声波充电保护装置还包括：数字频率合成器以及驱动器，
所述控制器，用于确定所述超声波充电信号的跳频序列，其中，所述跳频序列包括预设频段内的至少两个频率值；还用于，随机获取所述跳频序列内的任意一个频率值，将随机获取的任意一个频率值发送至所述数字频率合成器，将除去随机获取的任意一个频率值之后的所述跳频序列确定为新的跳频序列；
所述数字频率合成器，用于生成与所述频率值对应的信号波形，将所述信号波形发送至所述驱动器；
所述驱动器，用于根据所述信号波形驱动所述超声波发射装置发射超声波充电信号。
9.根据权利要求8所述的超声波充电保护装置，其特征在于，
所述数字频率合成器，还用于对所述信号波形进行扩频处理，将所述扩频处理后的信号波形发送至所述驱动器；
所述驱动器，用于根据所述扩频处理后的信号波形驱动所述超声波发射装置发射超声波充电信号。
10.根据权利要求7所述的超声波充电保护装置，其特征在于，
所述超声波充电保护装置还包括：计时器、数字信号处理器以及放大器，
所述计时器，用于确定所述超声波充电信号的发射时间与所述反射的超声波信号的接收时间的时间差；
所述放大器，用于对所述反射的超声波信号进行放大；
所述数字信号处理器，用于对放大后的所述反射的超声波信号进行频谱解析处理，得到频谱信息；
所述控制器，还用于根据所述时间差和所述频谱信息判断物体与所述超声波充电装置的所述超声波束之间的距离是否处于缩短趋势；在确定所述距离处于缩短趋势时，将所述超声波充电信号的发射功率降低至预设安全功率范围内。
11.根据权利要求10所述的超声波充电保护装置，其特征在于，所述超声波充电保护装置还包括：
傅里叶处理器，用于对所述反射的超声波信号进行傅里叶分解，以确定多个处于移动状态的物体；
所述控制器，用于根据所述傅里叶处理器的分解结果判断所述多个处于移动状态的物体中至少一个物体与所述超声波束的距离是否缩短，如果是，将所述超声波充电信号的发射功率降低至预设安全功率范围内。
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