CN109541608A - 一种电子设备及其声波测距方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种电子设备及其声波测距方法，该声波测距方法可以通过发射双音多频信号，即发射第一频率信号和第二频率信号的第一声波信号，根据所述第一声波信号对应的第一接收信号中所述第一频率信号和第二频率信号的周期差，计算得到电子设备与目标障碍物之间的距离，避免了由于声波信号的发射时间和接收时间发生交叠而无法获得测量结果的问题，同时由于所述第一频率信号和所述第二频率信号互相调制后不存在位于音频领域的谐波，避免了所述声波信号产生人耳可闻的POP音(所述POP音为音频子系统的啪啪音，属于一种干扰信号)，提高了用户体验。
Description
技术领域
本申请涉及声波测距技术领域，尤其涉及一种电子设备及其声波测距方法。
背景技术
超声波测距的原理为：发射一个超声波信号，并记录发射时刻的时间，然后检测该超声波信号碰到目标障碍物后被目标障碍物反射产生的反射信号的接收时间，两个时间相减，即可得到超声波信号从发射到反射回的时间，而空气中的声速是已知的，因此，可以利用超声波信号从发射到反射回的时间得到超声波信号发射处到目标障碍物的距离。
由于声波的发射和接收都需要一定的时间(即发射信号和接收信号都具有一定的上升沿和下降沿)，对于短距离的测试，如果上升沿和下降沿较为平缓，应用于电子设备时，则会导致声波信号的发射时间和接收时间发生交叠，无法测量，而如果上升沿和下降沿非常陡峭，以使得超声波信号的接收时间和发射时间之间存在明确的时间差，来分辨接收到的信号中分辨出其是来源于目标障碍物的反射信号，还是来源于电子设备本体的传导信号，又会在音频频带产生一定的杂音(即产生位于音频领域的谐波)，影响用户体验。
发明内容
第一方面，本申请实施例提供了一种声波测距方法，应用于电子设备，该方法包括：
所述电子设备向目标障碍物发射第一声波信号，所述第一声波信号包括第一频率信号和第二频率信号，所述第一频率信号和所述第二频率信号互相调制后不存在人耳可听见的频率信号，所述第一频率信号和所述第二频率信号分别为周期性信号，且所述第一频率信号的周期和所述第二频率信号的周期的最小公倍数大于第一预设值；
所述电子设备接收第一接收信号，所述第一接收信号包括所述第一声波信号经所述目标障碍物反射后形成的第一反射信号；
根据所述第一接收信号中所述第一频率信号的任一接收时刻，所述第二频率信号的周期数，计算所述任一接收时刻对应的所述第一频率信号的发射时间；
根据所述任一接收时刻对应的所述第一频率信号的发射时间和接收时间，计算所述电子设备与所述目标障碍物之间的距离。
本申请实施例提供的声波测距方法，可以通过发射双音多频信号，即发射包括第一频率信号和第二频率信号的第一声波信号，根据所述第一声波信号对应的第一接收信号中所述第一频率信号和第二频率信号的周期差，计算得到电子设备与目标障碍物之间的距离，避免了由于声波信号的发射时间和接收时间发生交叠而无法获得测量结果的问题，同时由于所述第一频率信号和所述第二频率信号互相调制后不存在位于音频领域的谐波，避免了所述声波信号产生人耳可闻的POP音(所述POP音为音频子系统的啪啪音，属于一种干扰信号)，提高了用户体验。
在一种实现方式中，根据所述第一接收信号中所述第一频率信号的任一接收时刻，所述第二频率信号的周期数，计算所述任一接收时刻对应的第一频率信号的发射时间包括：
根据所述第一接收信号中所述第一频率信号的任一周期内，所述第二频率信号的周期数，计算所述第一接收信号中所述第一频率信号的任一周期内，所述第一频率信号和所述第二频率信号的周期数差值；
根据所述第一接收信号中所述第一频率信号的任一周期内，所述第一频率信号和所述第二频率信号的周期数差值，计算该周期数差值时间内所述第二频率信号的波长数目；
计算预设采样频率下，该周期数差值时间内所述第二频率信号的波长数目对应的采样点数；
根据所述采样点数查询预设数据库，获得所述任一周期对应的第一频率信号的发射时间；
其中，所述预设数据库中存储有所述第一频率信号不同发射周期内，所述第一频率信号的发射时间以及预设采样点数的对应关系，所述预设采样点数为所述预设采样频率下，在该发射周期内所述第一频率信号和所述第二频率信号的周期数差值时间内所述第二频率信号的采样点数。
在一种实现方式中，该周期数差值时间内所述第二频率信号的波长数目由M个波长和 N个波长组成，其中，M为不小于零的整数，N大于零且小于1；所述计算预设采样频率下，该周期数差值时间内所述第二频率信号的波长数目对应的采样点数包括
计算预设采样频率下，该周期数差值时间内所述第二频率信号的波长数目中N个波长对应的采样点数。
在一种实现方式中，所述预设数据库的建立方法包括：
计算所述第一频率信号多个周期中各个周期时间内对应的所述第二频率信号的周期数；
将所述第二频率信号的周期数划分成P个周期和Q个周期，其中，P为不小于零的整数，Q大于零且小于1；
计算所述Q个周期对应的所述第二频率信号的波长长度；
计算预设频率下，所述Q个周期对应的所述第二频率信号的波长长度包括的采样点数；
建立所述采样点数与所述第一频率信号各周期时间的对应关系。
在一种实现方式中，所述电子设备发射第一声波信号包括：所述电子设备发射两个周期的第一声波信号，所述根据所述第一接收信号中所述第一频率信号的任一接收时刻内，所述第二频率信号的周期数，计算所述任一接收时刻对应的所述第一频率信号的发射时间包括：
根据位于所述第一接收信号的第二个周期的下降沿信号中所述第一频率信号的任一接收时刻内，所述第二频率信号的周期数，计算所述任一接收时刻对应的所述第一频率信号的发射时间。
在一种实现方式中，根据所述第一接收信号中所述第一频率信号的任一接收时刻，所述第二频率信号的周期数，计算所述任一接收时刻对应的所述第一频率信号的发射时间包括：
对所述第一接收信号进行滤波处理，去除所述第一接收信号中的环境噪声信号，近保留所述第一接收信号中所述第一声波信号经所述电子设备本体传导到所述接收元件的信号以及所述第一声波信号经目标障碍物反射后形成的第一反射信号；
获取所述第一接收信号的包络数据，从所述第一接收信号的包络数据中选取位于第二个周期的下降沿部分的所述第一频率信号的任一接收时刻内，所述第二频率信号的周期数，计算所述任一接收时刻对应的所述第一频率信号的发射时间。
在一种实现方式中，当所述电子设备发射的所述第一声波信号经所述电子设备本体传导被所述电子设备接收的时间和所述第一声波信号经目标障碍物反射形成的第一反射信号被所述电子设备接收的时间不存在交叠时，获取所述第一接收信号的包络数据，从所述第一接收信号的包络数据中选取位于第二个周期的下降沿部分的所述第一频率信号的任一接收时刻内，所述第二频率信号的周期数，计算所述任一接收时刻对应的所述第一频率信号的发射时间包括：
获取所述第一接收信号的包络数据，从所述第一接收信号的包络数据中确定所述第一反射信号所在的区域；
从所述第一反射信号所在的区域，选取位于第二个周期的下降沿部分的所述第一频率信号的任一接收时刻，所述第二频率信号的周期数，计算所述任一接收时刻对应的所述第一频率信号的发射时间。
在一种实现方式中，所述第一频率信号和所述第二频率信号均为超声波信号。
在一种实现方式中，该方法还包括：
所述电子设备向所述目标障碍物发射第K声波信号，所述第K声波信号包括第X频率信号和第Y频率信号，所述第X频率信号和所述第Y频率信号互相调制后不存在人耳可听见的频率信号，所述第X频率信号和所述第Y频率信号分别为周期性信号，且所述第 X频率信号的周期和所述第Y频率信号的周期的最小公倍数大于所述第一预设值；
所述电子设备接收所述第K接收信号，所述第K接收信号包括所述第K声波信号经所述目标障碍物反射形成的第K反射信号；
根据所述第K接收信号中所述第X频率信号的任一接收时刻，所述第Y频率信号的周期数，计算所述任一接收时刻对应的所述第X频率信号的发射时间；
根据所述任一接收时刻对应的所述第X频率信号的发射时间和接收时间，计算所述电子设备与所述目标障碍物之间的距离；
其中，K的取值从2开始循环到G为止，K为自然数且每次迭代过程中增加1，G 为大于1的正整数，且任意两个声波信号中包括的频率信号完全不同。
在一种实现方式中，第I声波信号和第J声波信号为第一声波信号至第G声波信号中任意两个声波信号，且所述第J声波信号的发射时间晚于所述第I声波信号的发射时间；
当所述第一I声波信号和所述第J声波信号之间的频率差值小于或等于第二预设值时，所述J声波信号的发射时间和所述第I接收信号的接收时间不交叠；
当当所述第一I声波信号和所述第J声波信号之间的频率差值大于第二预设值时，所述J声波信号的发射时间和所述第I声波信号的发射时间不交叠，其中，I，J为自然数，且1≤I≤G，1≤J≤G。
第二方面，本申请实施例了一种电子设备，包括：发射元件、接收元件和处理器，其中，所述发射元件用于向目标障碍物发射第一声波信号，所述第一声波信号包括第一频率信号和第二频率信号，所述第一频率信号和所述第二频率信号互相调制后不存在人耳可听见的频率信号，所述第一频率信号和所述第二频率信号分别为周期性信号，且所述第一频率信号的周期和所述第二频率信号的周期的最小公倍数大于第一预设值；所述接收元件用于接收第一接收信号，所述第一接收信号包括所述第一声波信号经所述目标障碍物反射后形成的第一反射信号；所述处理器用于根据所述第一接收信号中所述第一频率信号的任一接收时刻内，所述第二频率信号的周期数，计算所述任一接收时刻对应的所述第一频率信号的发射时间，根据所述任一接收时刻对应的所述第一频率信号的发射时间和接收时间，计算测量距离。
本申请实施例提供的电子设备，可以通过发射双音多频信号，即发射第一频率信号和第二频率信号的第一声波信号，根据所述第一声波信号对应的第一接收信号中所述第一频率信号和第二频率信号的周期差，计算得到电子设备与目标障碍物之间的距离，避免了由于声波信号的发射时间和接收时间发生交叠而无法获得测量结果的问题，同时由于所述第一频率信号和所述第二频率信号互相调制后不存在位于音频领域的谐波，避免了所述声波信号产生人耳可闻的POP音(所述POP音为音频子系统的啪啪音，属于一种干扰信号)，提高了用户体验。
在一种实现方式中，所述发射元件为喇叭、听筒或压电陶瓷元件。
在一种实现方式中，所述发射元件包括压电陶瓷元件和作为所述压电陶瓷元件音腔的电子设备屏幕或边框。
在一种实现方式中，所述接收元件为麦克风。
第三方面，本申请实施例还提供了一种声波测距方法，应用于电子设备，包括：
所述电子设备向目标障碍物发射第一声波信号，所述第一声波信号包括线性调频信号，且所述第一声波信号中不存在人耳可听见的频率信号；
所述电子设备接收第一接收信号，所述第一接收信号包括所述第一声波信号经所述目标障碍物反射后形成的第一反射信号；
对比所述第一接收信号和预设的自由场基准信号，获得所述第一接收信号中的第一反射信号；
根据所述第一声波信号的第一预设参数以及所述第一反射信号的第二预设参数，计算所述电子设备与目标障碍物之间的距离；
其中，所述第一预设参数为所述第一声波信号的发射时间，所述第二预设参数为所述第一反射信号的接收时间；和/或，所述第一预设参数为所述第一声波信号的幅度，所述第二预设参数为所述第一反射信号的幅度。
本申请实施例所提供的声波测距方法，可以通过发射线性调频信号，通过对比所述第一接收信号和自由场基准信号，获得到电子设备与障碍物之间的距离，避免了由于声波信号的发射时间和接收时间发生交叠而无法获得测量结果的问题，同时由于所述第一声波信号中不存在人耳可听见的频率信号，避免了所述声波信号产生人耳可闻的POP音(所述POP音为音频子系统的啪啪音，属于一种干扰信号)，提高了用户体验。
在一种实现方式中，所述自由场基准信号的获取方法包括：在无障碍物环境中，发射一个第一声波信号，此时，接收到的信号作为自由场基准信号。
在一种实现方式中，该方法还包括：对比所述电子设备当前接收的所述第一接收信号和所述电子设备上一次接收的所述第一接收信号，计算所述电子设备与所述目标障碍物之间的距离，以降低单次测量结果出现误差的概率，提高本申请实施例所提供的测量方法的测量结果。
相应的，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：发射元件、接收元件和处理器，其中，所述发射元件用于向目标障碍物发射第一声波信号，所述第一声波信号包括第一频率信号和第二频率信号，所述第一频率信号和所述第二频率信号互相调制后不存在人耳可听见的频率信号，所述第一频率信号和所述第二频率信号分别为周期性信号，且所述第一频率信号的周期和所述第二频率信号的周期的最小公倍数大于第一预设值；所述接收元件用于接收第一接收信号，所述第一接收信号包括所述第一声波信号经所述目标障碍物反射形成的第一反射信号；所述处理器用于根据所述第一接收信号中所述第一频率信号的任一接收时刻内，所述第二频率信号的周期数，计算所述任一接收时刻对应的所述第一频率信号的发射时间，根据所述任一接收时刻对应的所述第一频率信号的发射时间和接收时间，计算所述电子设备与所述目标障碍物之间的距离。
本申请实施例所提供的电子设备，可以通过发射线性调频信号，通过对比所述第一接收信号和自由场基准信号，获得到电子设备与障碍物之间的距离，避免了由于声波信号的发射时间和接收时间发生交叠而无法获得测量结果的问题，同时由于所述第一声波信号中不存在人耳可听见的频率信号，避免了所述声波信号产生人耳可闻的POP音(所述POP音为音频子系统的啪啪音，属于一种干扰信号)，提高了用户体验。
在一种实现方式中，所述处理器还用于对比所述接收元件当前接收的所述第一接收信号和所述电子设备上一次接收的所述第一接收信号，计算所述电子设备与所述目标障碍物之间的距离。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请一个实施例所提供的电子设备及其声波测距方法的一种场景示意图；
图2为本申请一个实施例所提供的电子设备的结构示意图；
图3为本申请一个实施例所提供的声波测距方法的流程示意图；
图4为本申请另一个实施例所提供的电子设备的结构示意图；
图5为本申请另一个实施例所提供的声波测距方法的流程示意图；
图6为本申请一个实施例所提供的声波测距方法中，所述第一接收信号的包络数据图；
图7为本申请一个实施例所提供的线性调频信号的频域波形图和时域波形图；
图8为本申请另一个实施例所提供的线性调频信号的频域波形图和时域波形图；
图9为本申请另一个实施例所提供的声波测距方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
本申请实施例提供了一种电子设备及其声波测距方法。如图1所示，图1为本申请实施例所提供的电子设备应用的一种场景示意图。其中，所述电子设备100向目标障碍物200 发射声波信号，并接收所述声波信号经所述目标障碍物200反射后形成的反射信号，然后基于所述声波信号的发射时间和所述反射信号的接收时间，确定所述电子设备100与该目标障碍物200之间的距离。
具体应用时，如图2所示，所述电子设备100包括发射元件10、接收元件20和处理器30，其中，所述发射元件10可以为喇叭、听筒、压电陶瓷元件等可以将电信号转换为声波信号的元件或作为压电陶瓷元件音腔的电子设备屏幕或边框等组成部件，所述接收元件20可以为麦克风或压电陶瓷元件等能将声波信号转换成电信号的元件，本申请对此并不做限定，具体视情况而定。所述处理器30用于给所述发射元件10输出电信号，并接收所述接收元件20输出的电信号，然后根据输出给所述发射元件10的电信号以及接收到的所述接收元件20输出的电信号，计算所述电子设备100与所述目标障碍物200之间的距离，具体处理过程参见下述各实施例中的说明。
需要说明的是，本申请实施例所提供的电子设备可以应用于手机摄像头摄像时的距离测量，当所述处理器将电子设备与目标障碍物之间的距离输出给摄像头时，可以实现摄像头拍照时的快速定位，也可以替换近光传感器，检测听筒附近的目标障碍物，当检测到有目标障碍物在听筒位置附近时，则认为该电子设备接近头部，关闭所述电子设备的显示屏幕和触摸屏，还可以用于其他近距离的测量，本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
下面对本申请实施例所提供的电子设备及其声波测距方法进行详细描述。
如图3所示，本申请实施例提供了一种声波测距方法，应用于电子设备，该方法包括：
S101：所述电子设备向目标障碍物发射第一声波信号，所述第一声波信号包括第一频率信号和第二频率信号，所述第一频率信号和所述第二频率信号互相调制后不存在人耳可听见的频率信号，即所述第一频率信号和所述第二频率信号互相调制后不存在位于音频领域的谐波，以使得所述电子设备可以很容易的区分出本申请中的声波信号和自然界中的干扰信号，从而避免所述声波信号产生人耳可闻的POP音(所述POP音为音频子系统的啪啪音，属于一种干扰信号)，提高用户体验。在本申请实施例中，所述第一频率信号和所述第二频率信号分别为周期性信号，且所述第一频率信号的周期和所述第二频率信号的周期的最小公倍数大于第一预设值，如所述第一预设值不小于1000微妙或所述最小公倍数周期包括20个第一频率信号的周期，以降低所述电子设备利用其发射的第一声波信号及其检测到的第一反射信号，计算第一声波信号在所述电子设备与所述目标障碍物之间一个往返所需要的时间时产生误差的概率。其中，所述第一预设值越大，所述电子设备利用其发射的第一声波信号及其检测到的第一反射信号计算声波信号在所述电子设备与所述目标障碍物之间一个往返所需要的时间时产生误差的概率越小。
具体的，在本申请的一个实施例中，所述人耳可听见的频率信号为20Hz-20000Hz的频率信号，所述第一频率信号和所述第二频率信号互相调制后不存在人耳可听见的频率信号包括所述第一频率信号和所述第二频率信号互相调制后不存在20Hz-20000Hz范围内的频率信号，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述电子设备在向目标障碍物发射第一声波信号时，同时记录所述第一声波信号的发射时间，但本申请对此并不做限定，只要保证所述电子设备可以获得所述第一声波信号的发射时间，以便于后续的时间计算即可。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述第一频率信号和所述第二频率信号均为超声波信号，本申请对此并不做限定，具体视情况而定。下面以所述第一频率信号和所述第二频率信号均为超声波信号为例，对本申请实施例所提供的电子设备及其声波测距方法进行说明。
在本申请的一个具体应用场景中，所述第一频率信号为频率为20KHz的超声波信号，所述第二频率信号为频率为31KHz的超声波信号，但本申请对此并不做限定，在本申请的其他实施例中，所述第一频率信号和所述第二频率信号还可以为其他频率的声波信号，只要保证所述第一频率信号和所述第二频率信号之间的频率差大于第二预设值，使得所述处理器在接收到所述反射信号时，可以从所述第一接收信号中明确分辨出所述第一频率信号和所述第二频率信号即可。需要说明的是，所述第二预设值可以为2K，也可以为3K或其他数值，本申请对此并不做限定，具体视所述处理器的处理能力而定。
S102：所述电子设备接收第一接收信号，所述第一接收信号包括所述第一声波信号经所述目标障碍物反射后形成的第一反射信号。
在本申请实施例中，所述接收元件在接收到所述第一接收信号后，会将其转换成模拟电信号，输出给处理器，所述处理器将该模拟电信号转换成数字电信号后进行后续的处理。
需要说明的是，由于电子设备的主处理器不具有将模拟信号转换成数字信号的能力，而音频处理器具有将模拟信号转换成数字信号的能力，因此，在本申请实施例中，所述处理器30可以为所述电子设备的音频处理器，也可以如图4所示同时包括音频处理器31和主处理器(即CPU)32。本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述电子设备在接收所述第一接收信号时，同时记录所述第一接收信号的接收时间，但本申请对此并不做限定，只要能够获得所述第一接收信号的接收时间，以便于后续的时间计算即可。
需要说明的是，由于所述第一频率信号为周期性信号，所述第二频率信号也为周期性信号，而所述第一声波信号中包括多个周期的第一频率信号以及多个周期的第二频率信号，因此，所述电子设备在记录所述第一接收信号时，可以只记录所述第一接收信号接收到的起始时间，也可以记录所述第一接收信号中第一频率信号的各个周期的接收时间和/或所述第二频率信号的各个周期的接收时间，本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
S103：根据所述第一接收信号中所述第一频率信号的任一接收时刻，所述第二频率信号的周期数，计算所述任一接收时刻对应的所述第一频率信号的发射时间。
以所述第一频率信号为20KHz的频率信号，所述第二频率信号为31KHz的频率信号为例，则所述第一频率信号的周期为50微妙，所述第二频率信号的周期为32.25806452微妙。如表1所示，所述电子设备发射一个周期的第一频率信号的时间，对应1.55个周期的第二频率信号，所述电子设备发射两个周期的第一频率信号的时间对应3.1个周期的第二频率信号……。
表1
由表1可知，在所述第一频率信号的不同周期内，所述第二频率信号的周期数不同，因此，在本申请的一个实施例中，根据所述第一接收信号中所述第一频率信号的任一接收时刻，所述第二频率信号的周期数，计算所述任一接收时刻对应的所述第一频率信号的发射时间包括：根据所述第一接收信号中所述第一频率信号的任一周期内，所述第二频率信号的周期数，计算所述任一周期对应的所述第一频率信号的发射时间。具体的，在接收到所述第一接收信号后，可以根据所述第一接收信号中所述第一频率信号的任一周期内，所述第二频率信号的周期数，获得该任一周期在所述第一频率信号的各周期中的周期数，从而计算所述任一周期对应的所述第一频率信号的发射时间。
由表1可知，在所述第一频率信号的不同周期内，所述第一频率信号和所述第二频率信号的周期数差值不同，因此，在本申请的其他实施例中，在接收到所述第一接收信号后，也可以根据所述第一接收信号中所述第一频率信号的任一周期内，所述第一频率信号和所述第二频率信号的周期数差值，获得该任一周期在所述第一频率信号的各周期中的周期数，从而计算所述任一周期对应的所述第一频率信号的发射时间。本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
需要说明的是，在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述处理器可以根据述第一接收信号中所述第一频率信号的任一周期内，所述第一频率信号和所述第二频率信号的周期数差值(或根据述第一接收信号中所述第一频率信号的任一周期内，所述第二频率信号的周期值)，直接计算该任一周期在所述第一频率信号的各周期中的周期数，从而计算所述任一周期对应的所述第一频率信号的发射时间。在本申请的另一个实施例中，所述处理器也可以根据述第一接收信号中所述第一频率信号的任一周期内，所述第一频率信号和所述第二频率信号的周期数差值(或根据述第一接收信号中所述第一频率信号的任一周期内，所述第二频率信号的周期值)，通过查询预设数据库获得该任一周期在所述第一频率信号的各周期中的周期数，从而计算所述任一周期对应的所述第一频率信号的发射时间，其中，所述预设数据库中存储有表1中的内容，本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，当所述预设数据库的建立方法包括：
计算所述第一频率信号多个周期中各个周期时间内对应的所述第二频率信号的周期数；
利用所述第一频率信号多个周期中各个周期时间内对应的所述第二频率信号的周期数减去该周期所述第一频率信号的周期数，获得所述第一频率信号多个周期中各个周期时间内，所述第一频率信号和所述第二频率信号的周期数差值；
建立所述第一频率信号各周期、所述第一频率信号各周期内所述第二频率信号的周期数以及所述第一频率信号各周期内所述第一频率信号与所述第二频率信号的周期数差值的对应关系，并存储形成所述预设数据库。
S104：根据所述任一接收时刻对应的所述第一频率信号的发射时间和接收时间，计算所述电子设备与所述目标障碍物之间的距离。
获得所述任一接收时刻对应的第一频率信号的发射时间和接收时间后，即可利用声速以及所述任一接收时刻对应的第一频率信号的发射时间和接收时间之间的时间差，计算得到电子设备与目标障碍物之间的距离。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，根据所述任一接收时刻对应的所述第一频率信号的发射时间和接收时间，计算所述电子设备与所述目标障碍物之间的距离包括：根据所述任一周期对应的所述第一频率信号的发射时间和接收时间，计算所述电子设备与所述目标障碍物之间的距离，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
在本申请实施例中，即便接收到的第一接收信号中包括来源于电子设备本体的传导信号，也可以通过所述第一频率信号各周期内所述第二频率信号的周期数(所述第一频率信号各周期内，所述第一频率信号和所述第二频率信号的周期数差值)，计算出所述任一周期对应的第一频率信号的发射时间和接收时间之间的时间差，以此计算得到电子设备与目标障碍物之间的距离。
由此可见，本申请实施例所提供声波测距方法，可以通过发射双音多频信号，即发射包括第一频率信号和第二频率信号的第一声波信号，根据所述第一声波信号对应的第一接收信号中所述第一频率信号和第二频率信号的周期差，计算得到电子设备与目标障碍物之间的距离，避免了由于声波信号的发射时间和接收时间发生交叠而无法获得测量结果的问题，同时由于所述第一频率信号和所述第二频率信号互相调制后不存在人耳可听见的频率信号，避免了所述声波信号产生人耳可闻的POP音(所述POP音为音频子系统的啪啪音，属于一种干扰信号)，提高了用户体验。
本申请实施例提供了另一种电子设备及其声波测距方法，继续以所述第一频率信号为 20K的超声波信号，所述第二频率信号为31K的超声波信号为例进行说明。在本申请实施例中，该声波测距方法包括：
S201：所述电子设备向目标障碍物发射第一声波信号，所述第一声波信号包括第一频率信号和第二频率信号，所述第一频率信号和所述第二频率信号互相调制后不存在人耳可听见的频率信号，所述第一频率信号为周期性信号，所述第二频率信号为周期性信号，且所述第一频率信号的周期和所述第二频率信号的周期的最小公倍数大于第一预设值。
S202：所述电子设备接收第一接收信号，所述第一接收信号包括所述第一声波信号经所述目标障碍物反射后形成的第一反射信号。
S203：根据所述第一接收信号中所述第一频率信号(F1)的任一接收时刻，所述第二频率信号(F2)的周期数，计算所述任一接收时刻对应的所述第一频率信号的发射时间。
如表2所示，表2示出了第一频率信号F1的波长、第二频率信号F2的波长、第一频率信号不同周期对应波长总长、第一频率信号不同周期对应的发射结束时间、第一频率信号不同周期对应的第二频率信号的周期(或波长)数、第一频率信号不同周期对应的第二频率信号的波长余数、第一频率信号不同周期对应的第二频率信号的余数波长、第一频率信号不同周期对应的第二频率信号的余数波长中包括的采样点数、第一频率信号不同周期对应的第二频率信号的余数波长中包括的采样点数取整结果。需要说明的是，在本实施例中，所述预设采样频率为6.144MHz，但本申请对此并不做限定，在本申请的其他实施例中，还可以为其他数值，具体视情况而定。
表2：
从表2可以看出，第一频率信号不同周期对应波长总长不同、第一频率信号不同周期对应的发射结束时间不同、第一频率信号不同周期对应的第二频率信号的周期(或波长)数不同、第一频率信号不同周期对应的第二频率信号的波长余数不完全相同、第一频率信号不同周期对应的第二频率信号的余数波长不完全相同、第一频率信号不同周期对应的第二频率信号的余数波长中包括的采样点数不完全相同、第一频率信号不同周期对应的第二频率信号的余数波长中包括的采样点数取整结果不完全相同。
且当所述第一频率信号的周期数不大于20时(即所述第一声波信号的发射时间不大于1000微妙时)，第一频率信号不同周期对应的第二频率信号的余数波长中包括的采样点数完全不同，第一频率信号不同周期对应的第二频率信号的余数波长中包括的采样点数取整结果完全不同，因此，在本申请实施例中，在接收到第一接收信号时，可以根据所述第一频率信号任一周期内，第二频率信号的余数波长中包括的采样点数或其取整结果，获得该任一周期对应的具体发射时间。
因此，在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，根据所述第一接收信号中所述第一频率信号的任一接收时刻，所述第二频率信号的周期数，计算所述任一接收时刻对应的第一频率信号的发射时间包括：
根据所述第一接收信号中所述第一频率信号的任一周期内，所述第二频率信号的周期数，计算所述第一接收信号中所述第一频率信号的任一周期内，所述第一频率信号和所述第二频率信号的周期数差值；
根据所述第一接收信号中所述第一频率信号的任一周期内，所述第一频率信号和所述第二频率信号的周期数差值，计算该周期数差值时间内所述第二频率信号的波长数目；
计算预设采样频率下，该周期数差值时间内所述第二频率信号的波长数目对应的采样点数；
根据所述采样点数查询预设数据库，获得所述任一周期对应的第一频率信号的发射时间；
其中，所述预设数据库中存储有所述第一频率信号不同发射周期内，所述第一频率信号的发射时间以及预设采样点数的对应关系，所述预设采样点数为所述预设采样频率下，在该发射周期内所述第一频率信号和所述第二频率信号的周期数差值时间内所述第二频率信号的采样点数。
在上述实施例的基础上，在本申请的另一个实施例中，该周期数差值时间内所述第二频率信号的波长数目由M个波长和N个波长组成，其中，M为不小于零的整数，N大于零且小于1；所述计算预设采样频率下，该周期数差值时间内所述第二频率信号的波长数目对应的采样点数包括：
计算预设采样频率下，该周期数差值时间内所述第二频率信号的波长数目中N个波长对应的采样点数；然后根据所述N个波长对应的采样点数查询预设数据库，获得所述任一周期对应的第一频率信号的发射时间。
需要说明的是，在上述实施例中，为了减小所述处理器的数据计算量，提高处理效率，在获得所述第一频率信号任一周期内，第二频率信号的余数波长中包括的采样点数或其取整结果后，是根据所述第一频率信号任一周期内，第二频率信号的余数波长中包括的采样点数或其取整结果，通过查询预设数据库，获得该任一周期对应的具体发射时间。但本申请对此并不做限定，在本申请的其他实施例中，也可以根据所述第一频率信号任一周期内，第二频率信号的余数波长中包括的采样点数或其取整结果，直接计算获得该任一周期对应的具体发射时间，本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
还需要说明的是，在上述实施例中，所述预设数据库中可以存储有表2中的所有内容，也可以存储有表2中的部分内容，只要包括所述第一频率信号任一周期内，第二频率信号的余数波长中包括的采样点数(或其取整结果)及其对应的该任一周期的发射时间即可。
具体的，在本申请的一个实施例中，所述预设数据库的建立方法包括：
计算所述第一频率信号多个周期中各个周期时间内对应的所述第二频率信号的周期数；
将所述第二频率信号的周期数划分成P个周期和Q个周期，其中，P为不小于零的整数，Q大于零且小于1；
计算所述Q个周期对应的所述第二频率信号的波长长度；
计算预设频率下，所述Q个周期对应的所述第二频率信号的波长长度包括的采样点数；
建立所述采样点数与所述第一频率信号各周期时间的对应关系。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，为了提高所述预设数据库的查询效率，所述预设数据库的建立方法在计算预设频率下，所述Q个周期对应的所述第二频率信号的波长长度包括的采样点数时还包括：对预设频率下，所述Q个周期对应的所述第二频率信号的波长长度包括的采样点数进行取整；建立所述采样点数取整后的结果与所述第一频率信号各周期时间的对应关系。本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
S204：根据所述任一接收时刻对应的所述第一频率信号的发射时间和接收时间，计算所述电子设备与所述目标障碍物之间的距离。
由于S201、S202和S204与上述实施例中S101、S102和S104相同，本实施例对此不再赘述。
本申请实施例提供了又一种电子设备及其声波测距方法，继续以所述第一频率信号为 20KHz的超声波信号，所述第二频率信号为31KHz的超声波信号为例进行说明。由表2可知，当以所述第一频率信号任一周期内，第二频率信号的余数波长中包括的采样点数的取整结果作为查询因子时，20个周期的第一频率信号内，所述第一频率信号的各个周期及其对应的第二频率信号的余数波长中包括的采样点数的取整结果为一一对应的关系，所述预设数据库中所述第一频率信号任一周期内，第二频率信号的余数波长中包括的采样点数的取整结果的循环周期为1000微妙。为了保证所述第一声波信号经所述目标障碍物反射形成的第一反射信号能够被接收到，在本申请的一个实施例中，所述第一声波信号的发射时间为2ms，即该所述第一声波信号中包括两个循环周期的信号，所述电子设备发射第一声波信号包括：所述电子设备发射两个周期的第一声波信号，后续处理时，取第二个周期的下降沿部分的信号作为处理信号。
具体的，在本申请实施例中，如图5所示，该声波测距方法包括：
S301：所述电子设备向目标障碍物发射第一声波信号，所述第一声波信号包括第一频率信号和第二频率信号，所述第一频率信号和所述第二频率信号互相调制后不存在人耳可听见的频率信号，所述第一频率信号为周期性信号，所述第二频率信号为周期性信号，且所述第一频率信号的周期和所述第二频率信号的周期的最小公倍数大于第一预设值；
S302：所述电子设备接收第一接收信号，所述第一接收信号包括所述第一声波信号经所述目标障碍物反射形成的第一反射信号；需要说明的是，在本实施例中，所述第一接收信号不仅包括所述第一声波信号经所述目标障碍物反射形成的第一反射信号，还包括所述第一声波信号经所述电子设备本体传导过来的第一声波信号以及环境噪声信号等。
S303：对所述第一接收信号进行滤波处理，去除所述第一接收信号中的环境噪声信号等干扰信号，仅保留所述第一声波信号经所述电子设备本体传导到所述接收元件的信号以及所述第一声波信号经目标障碍物反射后形成的第一反射信号。
S304：获取所述第一接收信号的包络数据，从所述第一接收信号的包络数据中选取所述第一接收信号的第二个周期的下降沿部分的信号作为后续处理的第一接收信号。需要说明的是，在从所述第一接收信号的包络数据中选取第二个周期的下降沿部分信号时，可以根据所述第一接收信号的包络数据中信号强度是逐渐增强还是逐渐减弱，确定第二个周期的下降沿区域。
S305：对所述第一接收信号进行频域滤波，从所述第一接收信号中获得独立的所述第一频率信号和第二频率信号。
S305：对所述第一频率信号和所述第二频率信号进行方波化，获得与所述第一频率信号对应的第一方波信号以及与所述第二频率信号对应的第二方波信号，以便于后续的数据运算。
S306：对所述第一方波信号和所述第二方波信号进行整形矫正，去除所述第一方波信号和所述第二方波信号中质量不好的信号，当所述第一方波信号和所述第二方波信号中不存在质量较好的信号时，返回S301，当所述第一方波信号和所述第二方波信号中存在质量较好的信号时，执行S307。
需要说明的是，在本申请实施例中，对所述第一方波信号和所述第二方波信号进行整形矫正，去除所述第一方波信号和所述第二方波信号中质量不好的信号的方法有很多，如当所述第一频率信号和所述第二频率信号的频率就是20KHz和31KHz时，每一个周期下，相对应的采样点数是确定的，进行方波化以后，1和-1的数量也可以确定。比如20KHz的一个周期里面，在6.144M采样率下，采样点数为307.2个，那么里面1和-1的点数应该在 153～154个左右，如果发现1的点数为152，-1点数为155，那么可以人为调整为153和 154，这样相当于提升了信号的质量。如果1的数量成了120，-1的数量成了187，那这个数据可判定为质量不好的信号，直接扔掉。
S307：从所述第一方波信号和所述第二方波信号中信号质量较好的区域，选择任一接收时刻，并获取该任一接收时刻，所述第二方波信号的余数波长中包括的采样点取整结果。具体的，在本申请的一个实施例中，从所述第一方波信号和所述第二方波信号中信号质量较好的区域，选择任一周期，并获取该任一周期，所述第二方波信号的余数波长中包括的采样点取整结果。
S308：根据所述任一接收时刻，所述第二方波信号的余数波长中包括的采样点取整结果，查询预设数据库，获得所述任一接收时刻对应的第一频率信号的发射时间和接收时间。具体的，在本申请的一个实施例中，根据所述任一周期内，所述第二方波信号的余数波长中包括的采样点取整结果，查询预设数据库，获得所述任一周期对应的第一频率信号的发射时间和接收时间。
S309：根据所述任一接收时刻对应的第一频率信号的发射时间和接收时间，利用飞行时间测量法计算所述电子设备与所述目标障碍物之间的距离。具体的，在本申请的一个实施例中，根据所述任一周期对应的第一频率信号的发射时间和接收时间，利用飞行时间测量法计算所述电子设备与所述目标障碍物之间的距离。
S310：判断S309中的计算出来的测量距离是否明显违背常识，如果违背常识，则删除该数据，返回S307或S301。
需要说明的是，本申请实施例所提供的电子设备及其声波测距方法，不仅可以应用于近距离的测量，还可以应用于较远距离的测量，当发射元件发射所述第一声波信号经所述电子设备本体传导到所述接收元件的时间和所述第一声波信号经目标障碍物反射形成的第一反射信号传播到所述接收元件的时间不存在交叠时，该声波测距方法中S304还包括：从所述第一接收信号的包络数据中确定所述第一反射信号所在的区域，然后从所述第一反射信号所在的区域选取所述第一反射信号的下降沿部分作为后续处理的第一接收信号，以降低后续数据处理的运算量。如图6所示，由于所述第一声波信号经所述电子设备本体传导到所述接收元件的信号C的强度明显大于所述第一声波信号经目标障碍物反射后形成的第一反射信号传播到所述接收元件的信号D的强度，因此，本申请实施例中，在获得所述第一接收信号的包络数据时，可以从所述第一接收信号的包络数据中轻易分辨出所述第一接收信号中由所述第一声波信号经所述电子设备本体传导到所述接收元件的部分和所述第一声波信号经目标障碍物反射后形成的第一反射信号传播到所述接收元件的部分。
需要说明的是，由于所述第一声波信号的发射时间为2ms，等待返回的时间为12ms，再加上后续数据处理的时间，可能还会长达30ms的时间才能获得一个测量结果，为了提高多次测距时，所述声波测距方法的测量速度，在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述电子设备可以利用所述发射元件依次发射多个频率组合的声波信号。具体的，在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，该声波测距方法还包括：
所述电子设备向所述目标障碍物发射第K声波信号，所述第K声波信号包括第X频率信号和第Y频率信号，所述第X频率信号和所述第Y频率信号互相调制后不存在人耳可听见的频率信号，所述第X频率信号为周期性信号，所述第Y频率信号为周期性信号，且所述第X频率信号的周期和所述第Y频率信号的周期的最小公倍数大于所述第一预设值；
所述电子设备接收所述第K接收信号，所述第K接收信号包括所述第K声波信号经所述目标障碍物反射后形成的第K反射信号；
根据所述第K接收信号中所述第X频率信号的任一接收时刻，所述第Y频率信号的周期数，计算所述任一接收时刻对应的所述第X频率信号的发射时间；
根据所述任一接收时刻对应的所述第X频率信号的发射时间和接收时间，计算所述电子设备与所述目标障碍物之间的距离；
其中，K的取值从2开始循环到G为止，K为自然数且每次迭代过程中增加1，G为大于1的正整数，且任意两个声波信号中包括的频率信号完全不同。
需要说明的是，在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，第I声波信号和第J声波信号为第一声波信号至第G声波信号中任意两个声波信号，且所述第J声波信号的发射时间晚于所述第I声波信号的发射时间；
当所述第一I声波信号和所述第J声波信号之间的频率差值小于或等于第二预设值时，所述J声波信号的发射时间和所述第I接收信号的接收时间不交叠；
当所述第一I声波信号和所述第J声波信号之间的频率差值大于第二预设值时，所述J 声波信号的发射时间和所述第I声波信号的发射时间不交叠，其中，I，J为自然数，且1≤I≤G，1≤J≤G。
表3示出了本申请一个实施例所提供的声波测距方法中，多个声波信号的发射时间布局。如表3所示，以G为6为例，所述第一声波信号包括频率为20KHz的超声波信号和频率为31KHz的超声波信号，所述第二声波信号包括频率为21KHz的超声波信号和频率为32KHz的超声波信号，所述第三声波信号包括频率为23KHz的超声波信号和频率为 34KHz的超声波信号，所述第四声波信号包括频率为24KHz的超声波信号和频率为35KHz 的超声波信号，所述第五声波信号包括频率为25KHz的超声波信号和频率为36KHz的超声波信号，所述第六声波信号包括频率为26KHz的超声波信号和频率为38KHz的超声波信号。
表3
从表3可以看出，，所述第五超声波信号和所述第一超声波信号的频率相差较大，不会导致处理器难以分辨，因此，所述第五超声波信号的发射时间只要不早于所述第一超声波信号的发射结束时刻即可，而所述第二超声波信号与所述第一超声波信号的频率相差较小，可能导致处理器难以分辨，因此，所述第二超声波信号的发射时间要晚于所述第一超声波信号的接收时间。
需要说明的是，在上述实施例中，各超声波信号的发射时间、接收时间以及各超声波信号中所包括的频率信号均为为了便于本申请方案的理解进行的举例说明，并不对本申请的技术方案造成限定，具体可以根据实际的应用需求而定。
综上所述，本申请实施例所提供声波测距方法，可以通过发射双音多频信号，即发射包括第一频率信号和第二频率信号的第一声波信号，根据所述第一声波信号对应的第一接收信号中所述第一频率信号和第二频率信号的周期差，计算得到电子设备与目标障碍物之间的距离，避免了由于声波信号的发射时间和接收时间发生交叠而无法获得测量结果的问题，同时由于所述第一频率信号和所述第二频率信号互相调制后不存在人耳可听见的频率信号，避免了所述声波信号产生人耳可闻的POP音(所述POP音为音频子系统的啪啪音，属于一种干扰信号)，提高了用户体验。
本申请实施例还提供了另一电子设备及其声波测距方法，该声波测距方法包括：
S401：所述电子设备发射第一声波信号，所述第一声波信号为线性调频(Linearfrequency modulated，LFM)信号，且所述第一声波信号中不存在人耳可听见的频率信号。如所述第一声波信号的频率范围可以为20KHz～40KHz，本申请对此并不做限定，具体视情况而定。
需要说明的是，LFM信号(Linear Frequency Modulation，也称chirp信号)是雷达测距领域常见的一种调制信号。对接收信号使用匹配滤波器(matched filter)进行脉冲压缩，使得输出信号信噪比最大，以确定脉冲回波时间，达到测距的目的。
具体的，LFM信号的数学表达式为：其中，fc为载波频率；为矩形信号，其表达式为是调频斜率，B为信号带宽，T为脉冲周期；j为虚数符号。
由上式可得，LFM信号的瞬时频率为为了避免所述第一声波信号产生人耳可听见的信号，本申请实施例中的第一声波信号为LFM信号的数学表达与淡入淡出函数相乘的结果。具体的，在本申请的一个实施例中，所述淡入淡出函数的表达式为：但本申请对此并不做限定，只要保证所述LFM信号的数学表达式与该函数相乘后得到的第一声波信号不存在人耳可听见的频率信号即可。
如图7和图8所示，图7和图8示出了两种所述LFM信号频域波形图和时域波形图。
S402：所述电子设备接收第一接收信号，所述第一接收信号包括所述第一声波信号经所述目标障碍物反射后形成的第一反射信号。
S403：对比所述第一接收信号和预设的自由场基准信号，获得所述第一接收信号中的第一反射信号。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述自由场基准信号的获取方法包括：在无障碍物环境中(理论障碍物位于无穷远距离环境下)，发射一个第一声波信号，此时，所述接收元件接收的信号作为自由场基准信号。
需要说明的是，所述自由场基准信号中包括衍射信号、本体传导信号、各种噪声信号等除去所述第一声波信号经目标障碍物反射后形成的第一反射信号之外的所有信号，而所述第一接收信号包括所述自由场基准信号中的各种信号以及所述第一声波信号经目标障碍物反射后形成的第一反射信号，因此，将所述第一接收信号和预设的自由场基准信号进行对比，可以获得所述第一声波信号经目标障碍物反射后形成的第一反射信号。
S404：根据所述第一声波信号的第一预设参数以及所述第一反射信号的第二预设参数，计算所述电子设备与目标障碍物之间的距离；其中，所述第一预设参数为所述第一声波信号的发射时间，所述第二预设参数为所述第一反射信号的接收时间；和/或，所述第一预设参数为所述第一声波信号的幅度，所述第二预设参数为所述第一反射信号的幅度。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述自由场基准信号是在周围都是吸音材料的产线静音箱里进行测距录音获得的，因此，在对比所述第一接收信号和预设的自由场基准信号，获得所述第一接收信号中的第一反射信号时可以利用反相的自由场基准信号和所述第一接收信号进行对比运算，删除大部分的背景噪声信号(包括本机传导信号、衍射信号和近距离反射信号)，只留下所述第一声波信号经目标障碍物反射后形成的第一反射信号，然后对所述第一反射信号进行相应的频率压缩处理，通过对于频域信号的峰值检测，可以得到所述第一反射信号的幅度值或发射时间，从而根据所述第一声波信号的发射时间(和/或幅度)和所述第一反射信号的接收时间(和/或幅度)，计算所述目标障碍物与所述电子设备之间的距离。
由于单次测量结果难免出现误差，为了提高本申请实施例所提供的测量方法的测量结果，在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，该方法还包括：对比所述电子设备当前接收的所述第一接收信号和所述电子设备上一次接收的所述第一接收信号，计算所述电子设备与所述目标障碍物之间的距离。
具体的，在本申请的一个实施例中，以该测量方法应用于替换近光传感器，检测听筒附近的目标障碍物，当检测到有目标障碍物在听筒位置附近时，则认为该电子设备接近头部，关闭所述电子设备的显示屏幕和触摸屏为例，在本申请实施例中，如图9所示，该测量方法包括：
S501：利用当前接收到的第一声波信号和预设的自由场基准信号，获得表征所述电子设备与所述目标障碍物之间距离的第一测量结果；
S502：判断所述第一测量结果是否小于第三预设值，当所述第一测量结果小于第三预设值时，执行S503，否则执行S508；
S503：判断所述第一接收信号的频率幅值是否小于第四预设值，当所述第一接收信号的频率幅值小于第四预设值时，执行S504，否则执行S508；
S504：利用所述电子设备当前接收的所述第一接收信号(为了便于区分，此处记为第二接收信号)和所述电子设备上一次接收的所述第一接收信号，获得表征所述电子设备与所述目标障碍物之间距离的第二测量结果。
S505：判断所述第二测量结果是否小于第五预设值，如果是，则执行S506，否则执行 S508，其中，所述第五预设值可以与所述第三预设值相同，也可以不同；
S506：判断所述第二接收信号的频率幅值是否小于第六预设值，如果是，则执行S507，否则执行S508；
S507：对S502的判定结果进行修正，判定所述第一测量结果不小于所述第三预设值，并执行S508；
S508：判断所述第一测量结果是否小于第七预设值，并存储该判断结果，所述第七预设值大于所述第三预设值，如果是，则执行S509，否则，执行S511；
S509：判断所述第一测量结果是否小于第八预设值，所述第八预设值小于所述第七预设值，且大于所述第三预设值，并存储该判断结果，如果是，则执行S510，否则进行下一个第一测量结果的判断；
S510：判断所存储的多个判断结果中是否存在连续第一预设数量A个第一测量结果小于第八预设值，如果是，则判定所述电子设备听筒附近有目标障碍物，即电子设备听筒在头部附近，则关闭所述电子设备的屏幕和/或触摸屏，使其保持灭屏状态。
S511：判断所存储的多个判断结果中是否存在连续第二预设数量B个第一测量结果大于第七预设值，如果是，则判定所述电子设备听筒附近没有目标障碍物，即电子设备听筒未在头部附近，则保持所述电子设备的屏幕和/或触摸屏保持点亮状态。
相应的，本申请实施例还提供了一种电子设备，应用于上述任一实施例所提供的测量方法，包括：发射元件、接收元件和处理器，其中，所述发射元件用于向目标障碍物发射第一声波信号，所述第一声波信号包括线性调频信号，且所述第一声波信号中不存在人耳可听见的频率信号；所述接收元件用于接收第一接收信号，所述第一接收信号包括所述第一声波信号经所述目标障碍物反射后形成的第一反射信号；所述处理器用于对比所述第一接收信号和预设的自由场基准信号，获得所述第一接收信号中的第一反射信号，并根据所述第一声波信号的第一预设参数以及所述第一反射信号的第二预设参数，计算所述电子设备与目标障碍物之间的距离；其中，所述第一预设参数为所述第一声波信号的发射时间，所述第二预设参数为所述第一反射信号的接收时间；和/或，所述第一预设参数为所述第一声波信号的幅度，所述第二预设参数为所述第一反射信号的幅度。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述自由场基准信号的获取方法包括：在无障碍物环境中(理论障碍物位于无穷远距离环境下)，发射一个第一声波信号，此时，所述接收元件接收的信号作为自由场基准信号。
在本申请的另一个实施例中，所述自由场基准信号是在周围都是吸音材料的产线静音箱里进行测距录音获得的，因此，在对比所述第一接收信号和预设的自由场基准信号，获得所述第一接收信号中的第一反射信号时可以利用反相的自由场基准信号和所述第一接收信号进行对比运算，删除大部分的背景噪声信号(包括本机传导信号、衍射信号和近距离反射信号)，只留下所述第一声波信号经目标障碍物反射形成的第一反射信号，然后对所述第一反射信号进行相应的频率压缩处理，通过对于频域信号的峰值检测，可以得到所述第一反射信号的幅度值或发射时间，从而根据所述第一声波信号的发射时间(和/或幅度)和所述第一反射信号的接收时间(和/或幅度)，计算所述目标障碍物与所述电子设备之间的距离。
由于单次测量结果难免出现误差，为了提高本申请实施例所提供的测量方法的测量结果，在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，该方法还包括：对比所述电子设备当前接收的所述第一接收信号和所述电子设备上一次接收的所述第一接收信号，计算所述电子设备与所述目标障碍物之间的距离。
具体的，在本申请的一个实施例中，所述处理器还用于对比所述接收元件当前接收的所述第一接收信号和所述电子设备上一次接收的所述第一接收信号，计算所述电子设备与所述目标障碍物之间的距离。
综上所述，本申请实施例所提供电子设备及其声波测距方法，可以通过发射线性调频信号，通过对比所述第一接收信号和自由场基准信号，获得到电子设备与障碍物之间的距离，避免了由于声波信号的发射时间和接收时间发生交叠而无法获得测量结果的问题，同时由于所述第一声波信号中不存在人耳可听见的频率信号，避免了所述声波信号产生人耳可闻的POP音(所述POP音为音频子系统的啪啪音，属于一种干扰信号)，提高了用户体验。
本说明书中各个部分采用递进的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (18)
1.一种声波测距方法，应用于电子设备，其特征在于，该方法包括：
所述电子设备向目标障碍物发射第一声波信号，所述第一声波信号包括第一频率信号和第二频率信号，所述第一频率信号和所述第二频率信号互相调制后不存在人耳可听见的频率信号，所述第一频率信号和所述第二频率信号分别为周期性信号，且所述第一频率信号的周期和所述第二频率信号的周期的最小公倍数大于第一预设值；
所述电子设备接收第一接收信号，所述第一接收信号包括所述第一声波信号经所述目标障碍物反射后形成的第一反射信号；
根据所述第一接收信号中所述第一频率信号的任一接收时刻，所述第二频率信号的周期数，计算所述任一接收时刻对应的所述第一频率信号的发射时间；
根据所述任一接收时刻对应的所述第一频率信号的发射时间和接收时间，计算所述电子设备与所述目标障碍物之间的距离。
2.根据权利要求1所述的声波测距方法，其特征在于，根据所述第一接收信号中所述第一频率信号的任一接收时刻，所述第二频率信号的周期数，计算所述任一接收时刻对应的第一频率信号的发射时间包括：
根据所述第一接收信号中所述第一频率信号的任一周期内，所述第二频率信号的周期数，计算所述第一接收信号中所述第一频率信号的任一周期内，所述第一频率信号和所述第二频率信号的周期数差值；
根据所述第一接收信号中所述第一频率信号的任一周期内，所述第一频率信号和所述第二频率信号的周期数差值，计算该周期数差值时间内所述第二频率信号的波长数目；
计算预设采样频率下，该周期数差值时间内所述第二频率信号的波长数目对应的采样点数；
根据所述采样点数查询预设数据库，获得所述任一周期对应的第一频率信号的发射时间；
其中，所述预设数据库中存储有所述第一频率信号不同发射周期内，所述第一频率信号的发射时间以及预设采样点数的对应关系，所述预设采样点数为所述预设采样频率下，在该发射周期内所述第一频率信号和所述第二频率信号的周期数差值时间内所述第二频率信号的采样点数。
3.根据权利要求3所述的声波测距方法，其特征在于，该周期数差值时间内所述第二频率信号的波长数目由M个波长和N个波长组成，其中，M为不小于零的整数，N大于零且小于1；所述计算预设采样频率下，该周期数差值时间内所述第二频率信号的波长数目对应的采样点数包括
计算预设采样频率下，该周期数差值时间内所述第二频率信号的波长数目中N个波长对应的采样点数。
4.根据权利要求2或3所述的声波测距方法，其特征在于，所述预设数据库的建立方法包括：
计算所述第一频率信号多个周期中各个周期时间内对应的所述第二频率信号的周期数；
将所述第二频率信号的周期数划分成P个周期和Q个周期，其中，P为不小于零的整数，Q大于零且小于1；
计算所述Q个周期对应的所述第二频率信号的波长长度；
计算预设频率下，所述Q个周期对应的所述第二频率信号的波长长度包括的采样点数；
建立所述采样点数与所述第一频率信号各周期时间的对应关系。
5.根据权利要求1所述的声波测距方法，其特征在于，所述电子设备发射第一声波信号包括：所述电子设备发射两个周期的第一声波信号，所述根据所述第一接收信号中所述第一频率信号的任一接收时刻内，所述第二频率信号的周期数，计算所述任一接收时刻对应的所述第一频率信号的发射时间包括：
根据位于所述第一接收信号的第二个周期的下降沿信号中所述第一频率信号的任一接收时刻内，所述第二频率信号的周期数，计算所述任一接收时刻对应的所述第一频率信号的发射时间。
6.根据权利要求5所述的声波测距方法，其特征在于，根据所述第一接收信号中所述第一频率信号的任一接收时刻，所述第二频率信号的周期数，计算所述任一接收时刻对应的所述第一频率信号的发射时间包括：
对所述第一接收信号进行滤波处理，去除所述第一接收信号中的环境噪声信号，仅保留所述第一接收信号中所述第一声波信号经所述电子设备本体传导到所述接收元件的信号以及所述第一声波信号经目标障碍物反射后形成的第一反射信号；
获取所述第一接收信号的包络数据，从所述第一接收信号的包络数据中选取位于第二个周期的下降沿部分的所述第一频率信号的任一接收时刻，所述第二频率信号的周期数，计算所述任一接收时刻对应的所述第一频率信号的发射时间。
7.根据权利要求6所述的声波测距方法，其特征在于，当所述电子设备发射的所述第一声波信号经所述电子设备本体传导被所述电子设备接收的时间和所述第一声波信号经目标障碍物反射形成的第一反射信号被所述电子设备接收的时间不存在交叠时，获取所述第一接收信号的包络数据，从所述第一接收信号的包络数据中选取位于第二个周期的下降沿部分的所述第一频率信号的任一接收时刻内，所述第二频率信号的周期数，计算所述任一接收时刻对应的所述第一频率信号的发射时间包括：
获取所述第一接收信号的包络数据，从所述第一接收信号的包络数据中确定所述第一反射信号所在的区域；
从所述第一反射信号所在的区域，选取位于第二个周期的下降沿部分的所述第一频率信号的任一接收时刻，所述第二频率信号的周期数，计算所述任一接收时刻对应的所述第一频率信号的发射时间。
8.根据权利要求1所述声波测距方法，其特征在于，所述第一频率信号和所述第二频率信号均为超声波信号。
9.根据权利要求1所述的声波测距方法，其特征在于，该方法还包括：
所述电子设备向所述目标障碍物发射第K声波信号，所述第K声波信号包括第X频率信号和第Y频率信号，所述第X频率信号和所述第Y频率信号互相调制后不存在人耳可听见的频率信号，所述第X频率信号和所述第Y频率信号分别为周期性信号，且所述第X频率信号的周期和所述第Y频率信号的周期的最小公倍数大于所述第一预设值；
所述电子设备接收所述第K接收信号，所述第K接收信号包括所述第K声波信号经所述目标障碍物反射形成的第K反射信号；
根据所述第K接收信号中所述第X频率信号的任一接收时刻，所述第Y频率信号的周期数，计算所述任一接收时刻对应的所述第X频率信号的发射时间；
根据所述任一接收时刻对应的所述第X频率信号的发射时间和接收时间，计算所述电子设备与所述目标障碍物之间的距离；
其中，K的取值从2开始循环到G为止，K为自然数且每次迭代过程中增加1，G为大于1的正整数，且任意两个声波信号中包括的频率信号的频率完全不同。
10.根据权利要求9所述的声波测距方法，其特征在于，第I声波信号和第J声波信号为第一声波信号至第G声波信号中任意两个声波信号，且所述第J声波信号的发射时间晚于所述第I声波信号的发射时间；
当所述第一I声波信号和所述第J声波信号之间的频率差值小于或等于第二预设值时，所述J声波信号的发射时间和所述第I接收信号的接收时间不交叠；
当当所述第一I声波信号和所述第J声波信号之间的频率差值大于第二预设值时，所述J声波信号的发射时间和所述第I声波信号的发射时间不交叠，其中，I，J为自然数，且1≤I≤G，1≤J≤G。
11.一种声波测距方法，应用于电子设备，其特征在于，包括：
所述电子设备向目标障碍物发射第一声波信号，所述第一声波信号包括线性调频信号，且所述第一声波信号中不存在人耳可听见的频率信号；
所述电子设备接收第一接收信号，所述第一接收信号包括所述第一声波信号经所述目标障碍物反射后形成的第一反射信号；
对比所述第一接收信号和预设的自由场基准信号，获得所述第一反射信号；
根据所述第一声波信号的第一预设参数以及所述第一反射信号的第二预设参数，计算所述电子设备与目标障碍物之间的距离；
其中，所述第一预设参数为所述第一声波信号的发射时间，所述第二预设参数为所述第一反射信号的接收时间；和/或，所述第一预设参数为所述第一声波信号的幅度，所述第二预设参数为所述第一反射信号的幅度。
12.根据权利要求11所述的声波测距方法，其特征在于，所述自由场基准信号的获取方法包括：在无障碍物环境中，发射一个第一声波信号，此时，接收到的信号作为自由场基准信号。
13.根据权利要求11所述的声波测距方法，其特征在于，该方法还包括：
对比所述电子设备当前接收的所述第一接收信号和所述电子设备上一次接收的所述第一接收信号，计算所述电子设备与所述目标障碍物之间的距离。
14.一种电子设备，其特征在于，包括：发射元件、接收元件和处理器，其中，所述发射元件用于向目标障碍物发射第一声波信号，所述第一声波信号包括第一频率信号和第二频率信号，所述第一频率信号和所述第二频率信号互相调制后不存在人耳可听见的频率信号，所述第一频率信号和所述第二频率信号分别为周期性信号，且所述第一频率信号的周期和所述第二频率信号的周期的最小公倍数大于第一预设值；所述接收元件用于接收第一接收信号，所述第一接收信号包括所述第一声波信号经所述目标障碍物反射后形成的第一反射信号；所述处理器用于根据所述第一接收信号中所述第一频率信号的任一接收时刻内，所述第二频率信号的周期数，计算所述任一接收时刻对应的所述第一频率信号的发射时间，根据所述任一接收时刻对应的所述第一频率信号的发射时间和接收时间，计算测量距离。
15.根据权利要求14所述的电子设备，其特征在于，所述发射元件为喇叭、听筒或压电陶瓷元件。
16.根据权利要求14所述的电子设备，其特征在于，所述发射元件包括压电陶瓷元件和作为所述压电陶瓷元件音腔的电子设备屏幕或边框。
17.一种电子设备，其特征在于，包括发射元件、接收元件和处理器，其中，所述发射元件用于向目标障碍物发射第一声波信号，所述第一声波信号包括线性调频信号，且所述第一声波信号中不存在人耳可听见的频率信号；所述接收元件用于接收第一接收信号，所述第一接收信号包括所述第一声波信号经所述目标障碍物反射形成的第一反射信号；所述处理器用于对比所述第一接收信号和预设的自由场基准信号，获得所述第一接收信号中的第一反射信号，并根据所述第一声波信号的第一预设参数以及所述第一反射信号的第二预设参数，计算所述电子设备与目标障碍物之间的距离；
其中，所述第一预设参数为所述第一声波信号的发射时间，所述第二预设参数为所述第一反射信号的接收时间；和/或，所述第一预设参数为所述第一声波信号的幅度，所述第二预设参数为所述第一反射信号的幅度。
18.根据权利要求17所述的电子设备，其特征在于，所述处理器还用于对比所述接收元件当前接收的所述第一接收信号和所述电子设备上一次接收的所述第一接收信号，计算所述电子设备与所述目标障碍物之间的距离。
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