CN111653260B - 超声信号生成方法、接近判断方法、音频设备及电子装置 - Google Patents

Abstract

本申请属于信号处理技术领域，具体涉及一种超声信号生成方法、接近判断方法、音频设备及电子装置。所述超声信号生成方法，包括：确定超声信号的采样周期；根据所述采样周期依次获取信号采样序列对应的幅值；根据所述信号采样序列及其对应的幅值生成超声信号。本申请可以直接利用智能电子产品的处理器资源生成超声信号，不增加产品中电路元件的数量及电路复杂度，不增加产品的体积，简单可靠且成本低。

Description

超声信号生成方法、接近判断方法、音频设备及电子装置

技术领域

本申请属于信号处理技术领域，具体涉及一种超声信号生成方法、接近判断方法、音频设备及电子装置。

背景技术

超声波是一种频率大于20KHz且超出人耳可听范围的声波，它具有方向性好，反射能力强的特点，因此被广泛应用于测距、接近感应或声呐雷达等产品中。在手机、平板电脑或智能音箱等电子设备中，超声波可以被用来实现接近感应的功能。

然而，传统的手机、平板电脑或智能音箱等电子设备在利用超声波实现接近感应的过程中，需要借助超声转换电路或机械振动产品生成超声波，并且在信号传输电路中需要增加高通滤波器和低通滤波器，这些电路元件的增加会提高产品中电路的复杂度，在增加产品成本的同时会降低产品的可靠性。

发明内容

基于此，本申请提供一种不增加电路复杂度且简单可靠、成本低的超声信号生成方法、接近判断方法、音频设备及电子装置。

本申请的第一方面提供一种超声信号生成方法，包括：

确定超声信号的采样周期；

根据所述采样周期依次获取信号采样序列对应的幅值；

根据所述信号采样序列及其对应的幅值生成超声信号。

于上述实施例中的超声信号生成方法中，超声信号是一种周期信号，超声波信号是频率大于20kHZ的声音信号，因此，可以首先设计并确定好超声信号的采样周期，根据确定好的采样周期依次获取信号采样序列对应的幅值，从而获取预设的采样超声信号；根据确定好的信号采样序列及其对应的幅值生成超声信号。由于本申请可以直接利用智能电子产品的处理器资源生成超声信号，不增加产品中电路元件的数量及电路复杂度，不增加产品的体积，简单可靠且成本低。

在其中一个实施例中，所述根据所述采样周期依次获取信号采样序列对应的幅值包括：

根据以下公式依次获取信号采样序列对应的幅值；

；

；

；

其中，为第/>个正弦波信号的振幅，/>为第/>个正弦波信号的频率，/>为采样周期，/>为采样次数，/>为正弦波的个数，/>为时间。

在其中一个实施例中，所述根据所述信号采样序列及其对应的幅值生成超声信号包括：根据所述信号采样序列及其对应的幅值直接生成所述超声信号。

在其中一个实施例中，所述根据所述信号采样序列及其对应的幅值生成超声信号包括：

保存所述信号采样序列及其对应的幅值；

根据所述采样周期利用查表法依次获取各所述幅值，以生成所述超声信号。

于上述实施例中的超声信号生成方法中，由于已经将设计好的超声信号的采样序列及其对应的幅值计算好并保存，可以通过查表法直接获取并输出超声信号，不需要实时计算以获取超声信号的幅值，节省了处理器的计算资源，相对提高了产品的稳定性。

在其中一个实施例中，所述的超声信号生成方法还包括：

获取所述超声信号的生成时刻；

接收所述超声信号的回音信号并获取所述回音信号的接收时刻；

根据所述生成时刻与所述接收时刻计算障碍物的实时距离值。

于上述实施例中的超声信号生成方法中，通过获取超声信号的发出时刻以及该超声信号遇到障碍物后的回音信号的接收时刻，根据所述生成时刻与所述接收时刻之间超声信号飞行的距离值计算障碍物的实时距离值，以实现测距的功能。

在其中一个实施例中，所述的超声信号生成方法还包括：

接收音频信号及所述的超声信号；

将所述音频信号与所述超声信号混音处理，以生成混音信号。

于上述实施例中的超声信号生成方法中，通过将接收的音频信号和超声信号进行混音处理，以生成混音信号，从而获取到包含超声信号的混音信号，便于利用该混音信号实现测距或接近感应的功能。

本申请的第二方面提供一种接近判断方法，包括：

生成超声信号，以及获取所述的超声信号的生成时刻；

将接收的音频信号与所述超声信号混音处理以生成混音信号，并将所述混音信号转换为第一声信号后发送出去；

接收基于所述第一声信号反射回来的第二声信号，并转换为回音信号；

基于所述回音信号分离出返回的超声信号，并将分离出所述返回的超声信号的时刻作为接收时刻；

根据所述生成时刻与所述接收时刻计算障碍物的实时距离值；

当所述实时距离值逐渐减小时，判断有物体接近；

其中，所述混音信号和所述回音信号为电信号。

于上述实施例中的接近判断方法中，通过接收包含超声信号的混音信号，在获取超声信号的生成时刻及从接收的混音信号的回音信号中分离出返回的超声信号的时刻，基于该回音信号的飞行时间计算障碍物的实时距离值，当所述实时距离值逐渐减小时，判断有物体接近。

在其中一个实施例中，所述接近判断方法采用如任一本申请实施例中所述的方法生成超声信号。

本申请的第三方面提供一种超声信号生成装置，其上设置有存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如任一本申请实施例中所述的方法的步骤，用于生成超声信号。

于上述实施例中的超声信号生成装置中，利用超声信号的频率属性及波形特点，首先设计并确定好超声信号的采样周期，根据确定好的采样周期依次获取信号采样序列对应的幅值，从而获取预设的采样超声信号；根据确定好的信号采样序列及其对应的幅值生成超声信号。由于本申请可以直接利用电子设备的处理器资源生成超声信号，不增加产品中电路元件的数量及电路复杂度，不增加产品的体积，简单可靠且成本低。

本申请的第四方面提供一种音频设备，包括如超声信号生成装置、混音模块以及第一转换模块，其中，所述超声信号生成装置用于生成超声信号，混音模块用于接收音频信号和所述超声信号以生成包含超声信号的混音信号，第一转换模块用于将所述混音信号转换为第一声信号，并将第一声信号发送出去。

于上述实施例中的音频设备中，通过设置混音模块以生成包含超声信号的混音信号，再利用第一转换模块将所述混音信号转换为第一声信号，并将第一声信号发送出去，使得音频设备可以发出包含超声信号的混音信号，可以利用混音信号实现测距或接近感应等功能，有效地提高了音频设备的功能、扩大了音频设备的应用场景与适用范围。

在其中一个实施例中，所述音频设备还包括：

音效处理模块，与所述混音模块连接，用于接收音频信号，将所述音频信号进行音效处理以生成预设音效的音频信号，并将所述预设音效的音频信号提供给所述混音模块。

于上述实施例中的音频设备中，通过设置音效处理模块用于将接收的音频信号进行音效处理以生成预设音效的音频信号，并将所述预设音效的音频信号提供给所述混音模块，可以使得所述混音模块输出具有预设音效的音频信号，提高了输出音频信号的音质效果，也可以使得该预设音效的音频信号适应喇叭的功率需求，在保护喇叭电路的同时，提高了喇叭输出的音频信号的质量。

在其中一个实施例中，所述第一转换模块包括：

数模转换模块，与所述混音模块连接，用于将所述混音模块提供的混音信号进行数模转换处理，以生成数字化的混音信号；

功率放大模块，与所述数模转换模块连接，用于将所述数模转换模块提供的数字化的混音信号进行功率放大后输出；

喇叭，用于将功率放大后的混音信号转换为第一声信号，并将第一声信号发送出去。

在其中一个实施例中，所述音频设备还包括：

升采样模块，串联于所述音效处理模块与所述混音模块之间，用于将所述预设音效的音频信号进行升采样处理，以使得升采样处理后的音频信号具有预设的第一采样率。

于上述实施例中的音频设备中，通过设置升采样模块串联于所述音效处理模块与所述混音模块之间，使得音效处理模块可以处理采样率较低的音频信号，并通过升采样模块使得升采样处理后的音频信号具有预设的第一采样率，以满足与超声信号混音的需求。由于降低了输入音频信号的采样率，降低了整体系统的功耗，并且与传统音频处理系统兼容，降低了系统软件开发的难度和工作量。

在其中一个实施例中，所述音频设备还包括：

降采样模块，与所述音效处理模块连接，用于接收音频信号，将接收的音频信号进行降采样处理，以使得降采样处理后的音频信号具有预设的第二采样率，其中，所述第二采样率小于所述第一采样率。

于上述实施例中的音频设备中，通过设置与所述音效处理模块连接的降采样模块，用于将接收的音频信号进行降采样处理，以使得降采样处理后的音频信号具有预设的第二采样率，在满足具备较高采样率的音频信号的兼容性需求的同时，降低了对音效处理模块的计算能力的需求。

在其中一个实施例中，所述音频设备中的超声信号生成装置为根据任一本申请实施例中所述的超声信号生成装置。

本申请的第五方面提供一种音频设备，包括：

信号接收模块，用于接收基于第一声信号反射回来的第二声信号；其中，所述第一声信号为将生成的超声信号和音频信号进行混音处理及转换后得到的声信号；

第二转换模块，用于将所述第二声信号转换为数字化的回音信号，所述数字化的回音信号为电信号；

超声信号分离模块，用于接收所述数字化的回音信号，从所述数字化的回音信号中分离出超声信号，并将所述分离出的超声信号输出。

于上述实施例中的音频设备中，通过设置信号接收模块、第二转换模块和超声信号分离模块，用于从信号接收模块接收的包含有超声信号的混音信号的回音信号中分离出超声信号，以满足实现测量距离或接近感应等功能需求。

在其中一个实施例中，所述第二转换模块包括：

麦克风，用于将所述第二声信号转换为模拟回音信号；

模数转换模块，用于将所述模拟回音信号进行模数转换处理，以生成数字化的回音信号。

在其中一个实施例中，所述音频设备还包括控制器，用于获取所述超声信号的生成时刻，及获取从所述数字化的回音信号中分离出所述返回的超声信号的接收时刻，以及根据所述生成时刻与所述接收时刻计算障碍物的实时距离值，并在判断所述实时距离值逐渐减小时，判断有物体接近。

于上述实施例中的音频设备中，由于可以利用生成的包含超声信号的混音信号从发出时刻到遇到障碍物后反射飞回的接收时刻之间的飞行时间来计算混音信号的飞行距离，进而可以判断障碍物的距离。当控制器计算的实时距离值逐渐减小时，判断有物体接近。

本申请的第六方面提供一种电子装置，包括如任一本申请实施例中所述的音频设备。

于上述实施例中的电子装置中，利用超声信号的频率属性及波形特点，首先设计并确定好超声信号的采样周期，根据确定好的采样周期依次获取信号采样序列对应的幅值，从而获取预设的采样超声信号；根据确定好的信号采样序列及其对应的幅值生成超声信号。由于本申请可以直接利用智能电子装置的处理器资源生成超声信号，不增加电子装置中电路元件的数量及电路复杂度，不增加产品的体积，简单可靠且成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例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实施例的附图。

图1为本申请第一实施例中提供的一种超声信号生成方法的流程示意图。

图2为本申请第二实施例中提供的一种超声信号生成方法的流程示意图。

图3为本申请第三实施例中提供的一种超声信号生成方法的流程示意图。

图4为本申请第四实施例中提供的一种超声信号生成方法的流程示意图。

图5为本申请第五实施例中提供的一种接近判断方法的流程示意图。

图6为本申请第六实施例中提供的一种超声信号生成装置的结构框图。

图7为本申请第七实施例中提供的一种音频设备的结构框图。

图8为本申请第八实施例中提供的一种音频设备的结构框图。

图9为本申请第九实施例中提供的一种音频设备的结构框图。

图10为本申请第十实施例中提供的一种音频设备的结构框图。

图11为本申请第十一实施例中提供的一种音频设备的结构框图。

图12为本申请第十二实施例中提供的一种音频设备的结构框图。

图13为本申请第十三实施例中提供的一种音频设备的结构框图。

图14为本申请第十四实施例中提供的一种电子装置的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在使用本文中描述的“包括”、“具有”、和“包含”的情况下，除非使用了明确的限定用语，例如“仅”、“由……组成”等，否则还可以添加另一部件。除非相反地提及，否则单数形式的术语可以包括复数形式，并不能理解为其数量为一个。

应当理解，尽管本文可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件和另一个元件区分开。例如，在不脱离本申请的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如图1所示，在本申请的一个实施例中提供的一种超声信号生成方法中，包括以下步骤：

步骤202，确定超声信号的采样周期。

具体地，超声信号是一种周期信号，且超声信号是频率大于20kHZ的声音信号，因此，可以首先设计并确定好预设采样超声信号的采样周期值，便于后续根据设计好的采样超声信号生成超声信号，同时使得生成的超声信号符合相关电子产品信号采样能力的需求，以提高生成的超声信号与常规电子产品的兼容性，降低电路设计的复杂度与生产的成本。

步骤204，根据所述采样周期依次获取信号采样序列对应的幅值。

具体地，由于处理器能够识别处理的信号为采样数字信号，并且超声信号在传播的过程中，其幅值随时间的变化呈现出正弦曲线，根据步骤202中确定的超声信号的采样周期以及超声信号的波形特点及频率属性依次获取信号采样序列对应的幅值，从而获取设计好的采样超声信号。

步骤206，根据所述信号采样序列及其对应的幅值生成超声信号。

具体地，由于步骤204中已经获取到设计好的采样超声信号，可以根据该预设采样周期值的超声信号生成预设波形曲线的超声信号。

于上述实施例中的超声信号生成方法中，由于超声信号是一种周期信号，超声波信号是频率大于20kHZ的声音信号，因此，可以首先设计并确定好超声信号的采样周期，根据确定好的采样周期依次获取信号采样序列对应的幅值，从而获取预设的采样超声信号；根据确定好的信号采样序列及其对应的幅值生成超声信号。由于本申请可以直接利用智能电子产品的处理器资源生成超声信号，不增加产品中电路元件的数量及电路复杂度，不增加产品的体积，简单可靠且成本低。

进一步地，在本申请的一个实施例中提供的一种超声信号生成方法中，所述根据所述采样周期依次获取信号采样序列对应的幅值包括：

根据以下公式依次获取信号采样序列对应的幅值；其中，

；

；

；

其中，为第/>个正弦波信号的振幅，/>为第/>个正弦波信号的频率，/>为采样次数，/>为正弦波的个数，/>为时间，/>为生成的采样超声信号的采样周期，例如可以是1/96KHz。可以根据不同应用场景的具体需求来设置预设超声信号的振幅、频率及周期值。可以直接通过实时计算获取预设采样超声信号的采样序列对应的幅值，生成预设波形及频率的超声信号。

于上述实施例中的超声信号生成方法中，通过设置采样超声信号中包含若干个具有不同频率的正弦波，使得生成的超声信号中包括不同频率的超声信号，满足不同应用场景对超声信号的频率的需求。

进一步地，在本申请的一个实施例中提供的一种超声信号生成方法中，如图2所示，所述根据所述信号采样序列及其对应的幅值生成超声信号包括：

步骤2061，保存所述信号采样序列及其对应的幅值。

具体地，可以预先确定好与信号采样序列一对一设置的保存地址，然后保存各幅值至对应的地址中，以便于获取各储存地址中对应的幅值。

步骤2062，根据所述采样周期利用查表法依次获取各所述幅值，以生成所述超声信号。

具体地，通过查表法逐个读取各储存地址对应的幅值，按照预设的采样周期生成预设的采样超声信号。由于预设的超声信号具备周期性，优选地，可以设置好一个完整周期的采样超声信号的采样序列对应的幅值，然后通过循环查表的方法生成超声信号，以节省存储空间。

作为示例，可以利用每个计数周期内依次递增的数字信号生成单元作为计数器，用于生成储存地址的编码序号，该按编码序号依次排列的储存地址与采样序列对应的幅值存在着一一映射的关系。当计数器输出一个储存地址的编码序号i时，可以获取该储存地址Address(i)中存储对应的超声信号的幅值。可以设置采样序列对应的幅值对应一个完整周期的采样超声信号，每个计数周期依次循环查找储存地址表，读取每一个储存地址单元内存储的幅值，作为输出的采样超声信号的幅值。

于上述实施例中的超声信号生成方法中，由于已经将设计好的超声信号的采样序列对应的幅值计算好并保存，可以通过查表法直接获取并输出超声信号，不需要实时计算以获取超声信号的幅值，节省了处理器的计算资源，且相对提高了产品的稳定性。

进一步地，在本申请的一个实施例中提供的一种超声信号生成方法中，如图3所示，所述的超声信号生成方法还包括：

步骤2081，获取所述超声信号的生成时刻。

步骤2082，接收所述超声信号的回音信号并获取所述回音信号的接收时刻。

步骤2083，根据所述生成时刻与所述接收时刻计算障碍物的实时距离值。

具体地，由于可以利用生成的超声信号从发出时刻，到遇到障碍物后反射飞回的回音信号的接收时刻/>之间的飞行时间/>来计算超声信号的飞行路程，进而可以判断障碍物的实时距离为/>；其中，障碍物的实时距离/>可以根据以下公式计算：

；

上式中，为声速。

于上述实施例中的超声信号生成方法中，通过获取超声信号的发出时刻以及该超声信号遇到障碍物后的回音信号的接收时刻，根据所述生成时刻与所述接收时刻之间超声信号飞行的距离值计算障碍物的实时距离值，以实现测距的功能。

进一步地，在本申请的一个实施例中提供的一种超声信号生成方法中，如图4所示，包括：

步骤302，接收音频信号及所述的超声信号。

步骤304，将所述音频信号与所述超声信号混音处理，以生成混音信号。

具体地，通过将接收的音频信号和任一本实施例中所述的超声信号进行混音处理，以生成混音信号，从而获取到包含超声信号的混音信号，便于利用该混音信号实现测距或接近感应的功能。

在本申请的一个实施例中提供的一种接近判断方法中，如图5所示，包括：

步骤402，生成超声信号，以及获取所述的超声信号的生成时刻；

步骤404，将接收的音频信号与所述超声信号混音处理以生成混音信号，并将所述混音信号转换为第一声信号后发送出去，所述混音信号为电信号；

步骤406，接收基于所述第一声信号反射回来的第二声信号，并转换为回音信号，所述回音信号为电信号；

步骤408，基于所述回音信号分离出返回的超声信号，并将分离出所述返回的超声信号的时刻作为接收时刻；

步骤4010，根据所述生成时刻与所述接收时刻计算障碍物的实时距离值；

步骤4012，当所述实时距离值逐渐减小时，判断有物体接近。

具体地，于上述实施例中的接近判断方法中，通过接收包含超声信号的混音信号，在获取超声信号的生成时刻及从接收的混音信号的回音信号中分离出返回的超声信号的时刻，基于该回音信号的飞行时间计算障碍物的实时距离值，当所述实时距离值逐渐减小时，判断有物体接近。

优选地，于上述实施例中的接近判断方法中，所述的超声信号为采用如任一本申请实施例中所述的超声信号生成方法生成，以避免因生成超声信号而增加产品中电子元件的数量或硬件的体积。

应该理解的是，虽然图1-5的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1-5中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在本申请的一个实施例中提供的一种超声信号生成装置中，其上设置有存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如任一本申请实施例中所述的方法的步骤，用于生成超声信号。如图6所示，超声信号生成装置100包括通过系统总线连接的处理器、存储器及网络接口。其中，该超声信号生成装置的处理器用于提供计算和控制能力。该超声信号生成装置的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该超声信号生成装置的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种超声信号生成方法。

具体地，于上述实施例中的超声信号生成装置中，利用超声信号的频率属性及波形特点，首先设计并确定好超声信号的采样周期，根据确定好的采样周期依次获取信号采样序列对应的幅值，从而获取预设的采样超声信号；根据确定好的信号采样序列及其对应的幅值生成超声信号。由于本申请可以直接利用处理器资源生成超声信号，不增加产品中电路元件的数量及电路复杂度，不增加产品的体积，简单可靠且成本低。

在本申请的一个实施例中提供的一种音频设备200中，如图7所示，包括超声信号生成装置100、混音模块201以及第一转换模块210，其中，超声信号生成装置100用于生成超声信号，混音模块201用于接收音频信号和所述超声信号以生成包含超声信号的混音信号，第一转换模块210用于将所述混音信号转换为第一声信号，并将第一声信号发送出去。

具体地，通过设置混音模块201以生成包含超声信号的混音信号，使得音频设备200可以发出包含超声信号的混音信号，再利用第一转换模块210将所述混音信号转换为第一声信号，并将第一声信号发送出去，可以利用混音信号实现测距或接近感应等功能，有效地提高了音频设备的功能、扩大了音频设备的应用场景与适用范围。

进一步地，在本申请的一个实施例中提供的一种音频设备200中，如图8所示，音频设备200还包括音效处理模块202，音效处理模块202与混音模块201连接，用于接收音频信号，将所述音频信号进行音效处理以生成预设音效的音频信号，并将所述预设音效的音频信号提供给混音模块201。

于上述实施例中的音频设备中，通过设置音效处理模块用于将接收的音频信号进行音效处理以生成预设音效的音频信号，并将所述预设音效的音频信号提供给所述混音模块，可以使得所述混音模块输出具有预设音效的音频信号，提高了输出音频信号的音质效果，也可以使得该预设音效的音频信号适应喇叭的功率需求，在保护喇叭电路的同时，提高了喇叭输出的音频信号的质量。

进一步地，在本申请的一个实施例中提供的一种音频设备200中，请继续参考图8，第一转换模块210包括数模转换模块211、功率放大模块212和喇叭213，其中，音效处理模块202与混音模块201连接，用于接收音频信号，将所述音频信号进行音效处理以生成预设音效的音频信号，并将所述预设音效的音频信号提供给混音模块201；数模转换模块211与混音模块201连接，用于将混音模块201提供的混音信号进行数模转换处理，以生成数字化的混音信号；功率放大模块212与数模转换模块211连接，用于将数模转换模块211提供的数字化的混音信号进行功率放大后输出；喇叭213用于将功率放大后的混音信号转换为第一声信号，并将第一声信号发送出去。

具体地，请继续参考图8，可以配置音效处理模块202对接收的音频信号进行均衡处理（Equalize，EQ），对接收的音频信号中的一个或多个频段进行增益或衰减，从而达到调整音色的目的；也可以配置音效处理模块202对接收的音频信号进行动态范围控制（Dynamic Range Control，DRC），以生成预设音效的音频信号，并将所述预设音效的音频信号提供给混音模块201，可以使得混音模块201输出具有预设音效的音频信号，提高了输出音频信号的音质效果，也可以使得该预设音效的音频信号适应喇叭的功率需求，在保护喇叭电路的同时，提高了喇叭输出的音频信号的质量。

进一步地，在本申请的一个实施例中提供的一种音频设备200中，如图9所示，所述音频设备200在图8所示实施例基础上，还包括升采样模块205，升采样模块205串联于音效处理模块202与混音模块201之间，用于将所述预设音效的音频信号进行升采样处理，以使得升采样处理后的音频信号具有预设的第一采样率。

具体地，传统的音频系统中处理的音频信号一般具有较低的采样率，例如是48KHZ。然而超声信号因其高频属性，要求对其进行信号处理的系统具备较高的计算能力，这样不仅会相对增加系统软件开发的难度和工作量，还相对增加了系统的能耗和成本。如图9所示，通过设置升采样模块205串联于音效处理模块202与混音模块201之间，用于将音效处理模块202输出的预设音效的音频信号进行升采样处理，以使得升采样处理后的音频信号具有预设的第一采样率，以匹配混音模块201高采样率的工作需求。第一采样率大于音效处理模块202对信号的采样率。例如，可以配置混音模块201对接收的音频信号的采样率为96KHZ，可以设置升采样模块205具有以较高采样率采样的能力，以生成具有较高的信号采样率的采样信号，如此，可以采用传统的采样率为48KHZ的音效处理模块，使得音频设备200与传统的音频系统兼容，降低了系统软件开发的难度和工作量；由于降低了输入音频信号的采样率，降低了系统的功耗与成本。

于上述实施例中的音频设备中，通过设置升采样模块串联于所述音效处理模块与所述混音模块之间，使得音效处理模块可以处理采样率较低的音频信号，并通过升采样模块使得升采样处理后的音频信号具有预设的第一采样率，以满足与超声信号混音的需求。由于降低了输入音频信号的采样率，降低了整体系统的功耗，并且与传统音频处理系统兼容，降低了系统软件开发的难度和工作量。

进一步地，在本申请的一个实施例中提供的一种音频设备200中，如图10所示，所述音频设备200还包括降采样模块206，降采样模块206与音效处理模块202连接，用于接收音频信号，将接收的音频信号进行降采样处理，以使得降采样处理后的音频信号具有预设的第二采样率，采用第二采样率获取的采样信号需满足与采样超声信号的混音处理兼容性需求。

具体地，于上述实施例中的音频设备中，如图10所示，通过设置与音效处理模块202连接的降采样模块206，用于将接收的音频信号进行降采样处理，以生成具有较低的信号采样率的采样信号，以使得降采样处理后的音频信号具有预设的第二采样率，以满足具备较高采样率的音频信号的兼容性需求。例如，可以设置降采样模块206具备以较低采样率采样的能力，并设置升采样模块205具有以较高采样率采样的能力，采用传统的采样率为48KHZ的音效处理模块，输入音频信号的采样率为96KHZ时，降采样模块206对采样率为96KHZ的采样信号进行降采样处理，例如降采样模块206输出采样率为48KHZ的采样信号，并将该采样信号提供给音效处理模块202，使得音效处理模块202能够以48KHZ的采样率进行采样，音效处理模块202将音效处理后的采样信号提供给升采样模块205，升采样模块205对该采样信号进行升采样处理，并输出采样率为96KHZ的采样信号，使得混音模块201可以生成采样率为96KHZ的混音信号，在满足具备较高采样率的音频信号的兼容性需求的同时，降低了对音效处理模块的计算能力的需求。

进一步地，在本申请的一个实施例中提供的一种音频设备300中，如图11所示，还包括信号接收模块207、第二转换模块208和超声信号分离模块209，其中，信号接收模块207用于接收基于第一声信号反射回来的第二声信号；其中，所述第一声信号为将生成的超声信号和音频信号进行混音处理及转换后得到的声信号；第二转换模块208用于将所述第二声信号转换为数字化的回音信号，所述数字化的回音信号为电信号；超声信号分离模块209与第二转换模块208连接，用于接收所述数字化的回音信号，从所述数字化的回音信号中分离出超声信号，并将所述分离出的超声信号输出。

于上述实施例中的音频设备中，通过设置信号接收模块、第二转换模块和超声信号分离模块，用于从接收的包含有超声信号的混音信号的回音信号中分离出超声信号，以满足实现测量距离或接近感应等功能需求。

进一步地，在本申请的一个实施例中提供的一种音频设备300中，如图12所示，与图11中所示实施例的区别在于，第二转换模块208包括麦克风2081与模数转换模块2082，其中，麦克风2081用于将所述第二声信号转换为模拟回音信号；模数转换模块2082用于将所述模拟回音信号进行模数转换处理，以生成数字化的回音信号。第二转换模块208实现了将声音信号转化为数字化的电信号，便于从该数字化的电信号中分离出超声信号。

进一步地，在本申请的一个实施例中提供的一种音频设备300中，如图13所示，在图12中所示实施例的基础上还包括控制器2010，用于获取所述超声信号的生成时刻；包含超声信号的第一声音信号遇到声音反射面400后返回第二声音信号；信号接收模块207将接收的第二声信号提供给第二转换模块208的麦克风2081；第二转换模块208用于将接收的第二声信号转换为数字化的回音信号，所述数字化的回音信号为电信号；控制器2010获取从数字化的回音信号中分离出返回的超声信号的接收时刻，以及根据超声信号的生成时刻与所述接收时刻计算障碍物的实时距离值，并在判断所述实时距离值逐渐减小时，判断有物体接近。

具体地，于上述实施例中的音频设备中，由于可以利用生成的超声信号从发出时刻到遇到障碍物后反射飞回的接收时刻之间的飞行时间来计算超声信号的飞行距离，进而可以判断障碍物的距离。当控制器利用超声信号的飞行时间计算的实时距离值逐渐减小时，判断有物体接近。

在本申请的一个实施例中提供的音频设备中，其中的超声信号生成装置优选采用根据任一本申请实施例中所述的超声信号生成装置。以避免因生成超声信号增加产品中电子元件的数量或硬件产品的体积。

在本申请的一个实施例中提供的一种电子装置，包括如任一本申请实施例中所述的音频设备，如图14所示。通过利用超声信号的频率属性及波形特点，首先设计并确定好超声信号的采样周期，根据确定好的采样周期依次获取信号采样序列对应的幅值，从而获取预设的采样超声信号；根据确定好的信号采样序列及其对应的幅值生成超声信号。由于本申请可以直接利用智能电子装置的处理器资源生成超声信号，不增加电子装置中电路元件的数量及电路复杂度，不增加产品的体积，简单可靠且成本低。

在本申请的一个实施例中，所述电子装置可以是但不限于智能手机、平板电脑、智能音箱等智能电子设备或未来的黑科技产品中。

上述本申请实施例中所述的控制器可以包括但不限于单片机、ARM、DSP、可编程逻辑门阵列等中的至少一种。

在本申请的一个实施例中，提供一种计算机可读存储介质，其上设置有存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现任一本申请实施例中所述方法的步骤。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域技术人员可以理解，图6-14中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的超声信号生成装置、音频设备或电子装置的限定，具体的超声信号生成装置、音频设备或电子装置可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (17)

1.一种超声信号生成方法，其特征在于，包括：

确定超声信号的采样周期，以及所述超声信号中正弦波的个数；

根据所述采样周期、所述正弦波的个数、不同所述正弦波的振幅与频率，依次获取信号采样序列对应的幅值；其中，所述频率大于20kHZ；

根据所述信号采样序列及其对应的幅值生成超声信号，所述超声信号的波形曲线关联于所述采样周期、所述正弦波的个数及不同所述正弦波的振幅与频率；

所述依次获取信号采样序列对应的幅值包括：

根据以下公式依次获取信号采样序列对应的幅值；

；

；

；

其中，为第/>个正弦波信号的振幅，/>为第/>个正弦波信号的频率，/>为采样周期，为采样次数，/>为正弦波的个数，/>为时间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述信号采样序列及其对应的幅值生成超声信号包括：根据所述信号采样序列及其对应的幅值直接生成所述超声信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述信号采样序列及其对应的幅值生成超声信号包括：

保存所述信号采样序列及其对应的幅值；

根据所述采样周期利用查表法依次获取各所述幅值，以生成所述超声信号。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

获取所述超声信号的生成时刻；

接收所述超声信号的回音信号并获取所述回音信号的接收时刻；

根据所述生成时刻与所述接收时刻计算障碍物的实时距离值。

5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

接收音频信号及所述的超声信号；

将所述音频信号与所述超声信号混音处理，以生成混音信号。

6.一种接近判断方法，其特征在于，包括：

采用权利要求1-3任一项所述的超声信号生成方法生成超声信号，以及获取所述的超声信号的生成时刻；

将接收的音频信号与所述超声信号混音处理以生成混音信号，并将所述混音信号转换为第一声信号后发送出去；

接收基于所述第一声信号反射回来的第二声信号，并转换为回音信号；

基于所述回音信号分离出返回的超声信号，并将分离出所述返回的超声信号的时刻作为接收时刻；

根据所述生成时刻与所述接收时刻计算障碍物的实时距离值；

当所述实时距离值逐渐减小时，判断有物体接近；

其中，所述混音信号和所述回音信号为电信号。

7.一种超声信号生成装置，其上设置有存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-5任一项所述的方法的步骤，用于生成超声信号。

8.一种音频设备，其特征在于，包括：

超声信号生成装置，用于采用权利要求1-5任一项所述的超声信号生成方法生成超声信号；以及

混音模块，用于接收音频信号和所述超声信号以生成包含所述超声信号的混音信号，所述混音信号为电信号；

第一转换模块，用于将所述混音信号转换为第一声信号，并将第一声信号发送出去。

9.根据权利要求8所述的音频设备，其特征在于，还包括：

音效处理模块，与所述混音模块连接，用于接收音频信号，对所述音频信号进行音效处理以生成预设音效的音频信号，并将所述预设音效的音频信号提供给所述混音模块2。

10.根据权利要求8所述的音频设备，其特征在于，所述第一转换模块包括：

数模转换模块，与所述混音模块连接，用于将所述混音模块提供的混音信号进行数模转换处理，以生成数字化的混音信号；

功率放大模块，与所述数模转换模块连接，用于将所述数模转换模块提供的数字化的混音信号进行功率放大后输出；

喇叭，用于将功率放大后的混音信号转换为第一声信号，并将第一声信号发送出去。

11.根据权利要求9所述的音频设备，其特征在于，还包括：

升采样模块，串联于所述音效处理模块与所述混音模块之间，用于将所述预设音效的音频信号进行升采样处理，以使得升采样处理后的音频信号具有预设的第一采样率。

12.根据权利要求11所述的音频设备，其特征在于，还包括：

降采样模块，与所述音效处理模块连接，用于接收音频信号，将接收的音频信号进行降采样处理，以使得降采样处理后的音频信号具有预设的第二采样率，其中，所述第二采样率小于所述第一采样率。

13.据权利要求8-12中任一项所述的音频设备，其特征在于，所述超声信号生成装置为根据权利要求7所述的超声信号生成装置。

14.一种音频设备，其特征在于，包括：

信号接收模块，用于接收基于第一声信号反射回来的第二声信号；其中，所述第一声信号为将生成的超声信号和音频信号进行混音处理及转换后得到的声信号；其中，采用权利要求1-5任一项所述的超声信号生成方法生成所述超声信号；

第二转换模块，用于将所述第二声信号转换为数字化的回音信号，所述数字化的回音信号为电信号；

超声信号分离模块，用于接收所述数字化的回音信号，从所述数字化的回音信号中分离出返回的超声信号，并将所述返回的超声信号输出。

15.根据权利要求14所述的音频设备，其特征在于，所述第二转换模块包括：

麦克风，用于将所述第二声信号转换为模拟回音信号；

模数转换模块，用于将所述模拟回音信号进行模数转换处理，以生成数字化的回音信号。

16.根据权利要求14或15所述的音频设备，其特征在于，还包括：

控制器，用于获取所述超声信号的生成时刻，及获取从所述数字化的回音信号中分离出所述返回的超声信号的接收时刻，以及根据所述生成时刻与所述接收时刻计算障碍物的实时距离值，并在判断所述实时距离值逐渐减小时，判断有物体接近。

17.一种电子装置，其特征在于，包括：

如权利要求8-16任一项所述的音频设备。