CN112218218A - 一种基于超声波的警示装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于超声波的警示装置和方法。本发明通过第一超声波发生器发出第一超声波，以及通过第二超声波发生器发出第二超声波，且第二超声波与第一超声波之间形成角度，使得第一超声波与第二超声波能够形成交汇空间，且使第一超声波与第二超声波的自解调发生在交汇空间，在交汇空间内形成警示音频，而第一超声波的频率以及第二超声波的频率超出对象的可听到频率范围，警示音频的频率位于可听到频率范围，使得警示音频只能被在交汇空间的对象所听到，能够达到对位于交汇空间的对象进行针对性警示的效果，避免对其他位置的对象造成干扰，警示效果好,可广泛应用于超声波领域。

Description

一种基于超声波的警示装置和方法

技术领域

本发明涉及超声波领域，尤其是一种基于超声波的警示装置和方法。

背景技术

现今，在一些开放式场所内，例如公共场所，人流量大且人们可以在公共场所的各个区域中自由移动，因此该些区域的监控和警示具有一定难度。通常该些区域的监控都是通过人工或者视频监控监测异常情况，而在视频监控的情况下，若检测到异常情况，例如有个别对象不遵守公共秩序或者出现违法行为的时候，会通过高分贝声光报警进行警示，然而该种警示方式所发出的报警声音使得在给区域内的所有人都能听到，针对性差且容易造成恐慌。针对上述情况，研发人员作出相应改进，通过设置发送若干个同向设置的超声波，旨在对需要警示的对象进行警示，然而该方案中，设置若干个同向的超声波会使得该些超声波传输的整个路径上的所有对象都受到警示，仍然会对其他人群产生干扰，针对性和警示效果差。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种具有针对性且警示效果好的一种基于超声波的警示装置和方法。

本发明采用的技术方案是：

一种基于超声波的警示装置，用于对位于交汇空间的对象进行警示，包括：

第一超声波发生器，用于发出第一超声波；

第二超声波发生器，用于发出第二超声波，所述第二超声波与所述第一超声波之间形成角度；

其中，所述第一超声波与所述第二超声波形成所述交汇空间，以使所述第一超声波与所述第二超声波在所述交汇空间进行自解调，形成警示音频，所述第一超声波的频率以及所述第二超声波的频率超出所述对象的可听到频率范围，所述警示音频的频率位于所述可听到频率范围。

进一步，所述第一超声波发生器包括电源模块、处理器、超声波输出装置，所述处理器连接所述电源模块以及所述超声波输出装置，所述处理器用于接收音频信号并进行调制处理。

进一步，所述第一超声波发生器还包括无线模块，所述无线模块与所述处理器连接，用于发送所述音频信号。

进一步，所述超声波输出装置包括放大电路和超声波输出器件，所述放大电路用于对所述调制处理后的信号进行处理并传输至所述超声波输出器件，以使所述超声波输出器件发出所述第一超声波。

本发明还提供一种基于超声波的警示方法，应用于上述基于超声波的警示装置，包括：

进一步，控制第一超声波发生器发出第一超声波，以及控制第二超声波发生器发出与所述第一超声波之间形成角度的第二超声波，以使所述第一超声波以及所述第二超声波在所述第一超声波与所述第二超声波所形成的交汇空间进行自解调，形成警示音频；

其中，所述第一超声波的频率以及所述第二超声波的频率超出对象的可听到频率范围，所述警示音频的频率位于所述可听到频率范围。

进一步，所述控制第一超声波发生器发出第一超声波，包括：

通过所述第一超声波发生器接收音频信号，以使所述第一超声波发生器根据所述音频信号发出第一超声波。

进一步，所述以使所述第一超声波发生器根据所述音频信号发出第一超声波，包括：

使所述第一超声波发生器生成载波信号并与所述音频信号进行调制，得到调制信号；

通过所述第一超声波发生器对所述调制信号进行放大处理后发出所述第一超声波。

进一步，所述控制第一超声波发生器发出第一超声波，包括：

通过所述第一超声波发生器接收控制信号，以使所述第一超声波发生器根据预设参数发出所述第一超声波。

进一步，所述控制第一超声波发生器发出第一超声波，以及控制第二超声波发生器发出与所述第一超声波之间形成角度的第二超声波，包括：

确定所述交汇空间具有对象；

控制所述第一超声波发生器发出所述第一超声波，以及控制所述第二超声波发生器发出所述第二超声波。

本发明还提供一种装置，包括：

至少一处理器；

至少一存储器，用于存储至少一程序；

当所述至少一程序被所述至少一处理器执行，使得所述至少一处理器实现所述基于超声波的警示方法。

本发明的有益效果是：通过所述第一超声波发生器发出所述第一超声波，以及通过所述第二超声波发生器发出所述第二超声波，且所述第二超声波与所述第一超声波之间形成角度，使得所述第一超声波与所述第二超声波能够形成交汇空间，且使所述第一超声波与所述第二超声波的自解调发生在所述交汇空间，在交汇空间内形成警示音频，而所述第一超声波的频率以及所述第二超声波的频率超出对象的可听到频率范围，所述警示音频的频率位于所述可听到频率范围，使得警示音频只能被在交汇空间的对象所听到，能够达到对位于所述交汇空间的对象进行针对性警示的效果，避免对其他位置的对象造成干扰，警示效果好。

附图说明

图1为本发明装置的结构框图；

图2为本发明方法的步骤流程示意图；

图3为本发明具体实施例第一应用环境的示意图；

图4为本发明具体实施例第二应用环境的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤、过程、方法等没有限定于已列出的步骤，而是可选地还包括没有列出的步骤，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本实施例提供一种基于超声波的警示装置，包括：第一超声波发生器和第二超声波发生器。在本实施例中，第一超声波发生器和第二超声波发生器的结构相同，以下以第一超声波发生器的结构为例进行描述，第二超声波发生器的结构不再赘述。

如图1所示，在本实施例中，第一超声波发生器用于发出第一超声波，第一超声波发生器包括电源模块、处理器、超声波输出装置(包括放大电路和超声波输出器件)、外部使能端、无线模块和按键模块。其中，电源模块连接处理器和超声波输出装置。

在本实施例中，外部使能端为扩展开关接口，与处理器连接，可接收外部信号控制处理器的工作状态，以实现第一超声波发生器的工作控制，包括但不限于控制处理器的开关状态。

在本实施例中，无线模块用于与处理器连接，无线模块包括不限于基于红外、蓝牙、WIFI等技术实现，可用于传输相应的第一控制信号，第一控制信号包括但不限于来自软件或硬件发送的控制信号或音频信号等，并将第一控制信号传输至处理器，当处理器接收到由无线模块发送的音频信号后，处理器会进行调制处理。可以理解的是，音频信号可以包含一种或多种声音所形成的信号，包括但不限于警告、鸣笛、尖啸、嗡嗡等等，可以根据需求进行调整。可以理解的是，当无线模块未发送音频信号时，处理器可以根据预设参数，生成包含默认音频类型的调制信号。

在本实施例中，处理器包括但不限于MCU单片机、FPGA、CPLD、DSP、ARM等在内的任一种或多种处理器芯片构成，用于处理从按键模块或无线模块或外部使能端接收的逻辑信号。当处理器接收到音频信号后会对音频信号进行调制处理，调制处理具体地可以为：通过预设参数生成高频载波信号，将高频载波信号与音频信号进行调制，得到调制信号。可以理解的是，预设参数可以根据实际需要进行调整，预设参数包括不限于载波信号的频率，通过第一超声波发生器和第二超声波发生器中处理器不同预设参数的设置，可以生成不同频率的载波以及调制信号。

在本实施例中，按键模块与处理器连接，为处理器的IO口输入，可以用于设置处理器的预设参数和控制处理器的开关状态。

在本实施例中，超声波输出装置包括放大电路和超声波输出器件，放大电路用于对处理器调制处理后的信号(即调制信号)进行放大，并传输至超声波输出器件，使超声波输出器件最终发出第一超声波。可以理解的是，第二超声波发生器发出第二超声波的原理相同，不再赘述。在本实施例中，放大电路与超声波输出器件可根据实际应用配置，包括但不限于如压电式或电磁式等，例如当第一超声波发生器最终只需要发出一种声音(如蜂鸣器)，或者需要发出两种以上的声音时(如多频段声音)，那么放大电路与超声波输出器件可根据实际情况进行配置，具体的器件与驱动不做限定。

在本实施例中，第一超声波发生器与第二超声波发生器设置为呈一定角度，以使得第一超声波发生器发出的第一超声波与第二超声波发生器发出的第二超声波之间形成角度，使得第一超声波与第二超声波形成交汇空间，可以理解的是，角度不为0，使得第一超声波与第二超声波仅在交汇空间进行自解调，从而形成警示音频，保证在第一超声波从第一超声波发生器发出直至到达交汇空间的路径上，以及第二超声波从第二超声波发生器发出直至到达交汇空间的路径上，第一超声波和第二超声波不会“汇合”，不会进行自解调，从而能够针对性地仅在交汇空间形成警示音频，以对位于交汇空间内的对象进行警示、提醒。

本实施例中，第一超声波的频率以及第二超声波的频率超出对象的可听到频率范围，警示音频的频率位于可听到频率范围。可以理解的是，警示音频的频率、第一超声波的频率以及第二超声波的频率可以根据具体的对象通过对上述预设参数进行调整，例如当交汇空间内的对象为人时，第一超声波的频率以及第二超声波的频率超过人的可听到频率范围(20赫兹-20000赫兹),且要使得第一超声波和第二超声波的“差频信号”的频率即警示音频的频率在人的可听到频率范围(20赫兹-20000赫兹)内。当对象为其他的动物，包括但不限于鸟类、兽类，用于对鸟类、兽类进行驱逐防护时，则使得第一超声波的频率以及第二超声波的频率超出鸟类、兽类的可听到频率范围，且要令警示音频的频率在鸟类、兽类的可听到频率范围。例如，当对象为人时，第一超声波发生器发出频率为25KHz的第一超声波，第二超声波发生器发出频率为27KHz的第二超声波，则仅在交汇空间会产生人可听到的2KHz(“差频”)的警示音频，而在第一超声波和第二超声波的传输路径以及其他位置的人不会听到声音，因为第一超声波的频率以及第二超声波的频率均超出人可听到频率范围，仅对位于交汇空间的人进行警示，而不会对其他人造成影响，针对性强，警示效果好。

可以理解的是，第一超声波发生器和第二超声波发生器可以设置为移动式(便携式)或固定式，适用于个人防护与固定区域防护。

如图2所示，本发明还提供一种基于超声波的警示方法，应用于上述基于超声波的警示装置，包括：

控制第一超声波发生器发出第一超声波，以及控制第二超声波发生器发出与第一超声波之间形成角度的第二超声波，以使第一超声波以及第二超声波在第一超声波与第二超声波所形成的交汇空间进行自解调，形成警示音频；

其中，第一超声波的频率以及第二超声波的频率超出对象的可听到频率范围，警示音频的频率位于可听到频率范围。

可以理解的是，对象可以为人或其他动物，如鸟兽类，根据实际需求进行调整。

在本实施例中，控制第一超声波发生器发出第一超声波，以及控制第二超声波发生器发出第二超声波，该控制可以为通过按键模块直接对处理器进行的控制，或者通过无线模块或外部使能端发送的信号对处理器进行的控制。可以理解的是，对第一超声波发生器的控制以及对第二超声波发生器的控制可以同步也可以不同步，发出第一超声波和发出第二超声波的时长可以通过由处理器进行控制。

在本实施例中，控制第一超声波发生器发出第一超声波，具体地，可以为A或B或C：

A、通过第一超声波发生器接收音频信号；第一超声波发生器生成(高频)载波信号并与音频信号进行调制，得到调制信号；通过第一超声波发生器对调制信号进行方法处理后发出第一超声波。可以理解的是，控制第一超声波发生器发出第二超声波可以利用同样的方法得到。

B、通过第一超声波发生器接收控制信号，以使第一超声波发生器根据预设参数发出第一超声波。

可以理解的是，该控制信号可以为从外部使能端或者按键模块或者无线模块所传输的控制信号，以使处理器生成调制信号，供放大电路进行处理后经过超声波输出器件输出，即发出第一超声波。在本实施例中，处理器生成的调制信号可以为(1)当处理器接收到音频信号时，根据预设参数生成高频载波信号并结合音频信号生成调制信号；或者(2)当处理器未接收到音频信号时，根据预设参数(包含默认音频信号或者能够生成默认音频信号)，并结合预设参数生成的高频载波信号调制后得到调制信号。

当控制信号通过按键模块发出(即自激发)或者通过外部使能端发出，如启动第一超声波发生器，此时根据(1)或(2)的其中一种方式生成调制信号，进而供放大电路进行处理后经过超声波输出器件发出第一超声波；

当控制信号通过无线模块发出，例如以音频信号作为控制信号，即音频调制的模式，然后通过(1)的方式生成调制信号，进而供放大电路进行处理后经过超声波输出器件发出第一超声波。

可以理解的是控制第二超声波发生器发出第二超声波亦可以通过上述控制方式实现。

在本实施例中，控制第一超声波发生器发出第一超声波，以及控制第二超声波发生器发出第二超声波，可以为持续发出的方式，或者获取根据触发条件，在满足触发条件再控制第一超声波或第二超声波的发出。

若为持续发出的方式，包括但不限于对固定区域的固定对象的警示。例如某个区域需要对鸟类进行警示，则可以控制第一超声波发生器持续发出第一超声波，控制第二超声波发生器持续发出第二超声波，此时在交汇空间形成的警示音频的频率持续保持在鸟类的可听到音频范围内，能够不间断地对鸟类进行针对性的警示。

若为根据触发条件进行控制的方式，可以通过事先利用导光柱、坐标测算仪器、云台、或坐标盘等等的工具，确定当第一超声波发生器发出第一超声波时，第二超声波发生器发出第二超声波时，第一超声波和第二超声波能够所形成的交汇空间(相当于预备的交汇空间)，当确认到对象进入交汇空间(相当于预备的交汇空间)时，控制第一超声波发生器发出第一超声波，以及控制第二超声波发生器发出第二超声波，形成交汇空间(实际的)，从而警示音频。可以理解的是，也可以为第一超声波发生器或第二超声波发生器的其中一者为持续、不间断地发射第一或第二超声波，待满足触发条件时，再控制第一超声波发生器或第二超声波发生器的另一者发送第一或第二超声波。

可以理解的，确认对象进入交汇空间的方式不作限定，例如可以为设置传感器、通过摄像装置获取图像进行图像分析、AI技术等等，当确认到对象进入交汇空间时，自动发送控制信号至处理器，是处理器进行工作状态进而使得第一超声波和第二超声波形成交汇空间，在交汇空间形成警示音频。

以下结合具体的应用例子，以本发明的方法进行说明：

如图3所示，为公共场所的举办的大型活动，该场所设置有私人区域D(如贵重物品区域),在私人区域D两侧设置有第一超声波发生器100和第二超声波发生器200，第一超声波发生器100和第二超声波发生器200发出的第一超声波A和第二超声波B形成角度，为异向发出的两个超声波，第一超声波A和第二超声波B形成有交汇空间C，该交汇空间C形成于私人区域D(贵重物品区域)的入口处，当有对象(例如人)想要进入私人区域D时，当走到入口处即进入交汇空间C内，会听到警示音频，使其止步，远离入口，而位于该公共场所交汇空间C以外的所有区域都不会听到警示音频，因此不会对其他人造成影响，又能很好地对需要警示的对象进行警示。

如图4所示，为交通道路上的斑马线E，在斑马线E两则设置有第一超声波发生器100和第二超声波发生器200，发出的第一超声波A和第二超声波B所形成的交汇空间C形成在最边缘的斑马线E附近，第一超声波发器100和第二超声波发生器200可以与交通灯系统进行联动，例如当显示行人是否能通过的交通灯的颜色为红色时，控制第一超声波发生器100和第二超声波发生器200启动，此时当有人想通过斑马线E时，则会在交汇空间C听到警示音频，而位于斑马线E后方的人则不会听到警示音频或仅听到非常微弱的声音。可以理解的是，第一超声波发生器100和第二超声波发生器200的其中之一可以设置为移动式(便携式)，例如第一超声波发生器100为便携式，供交警或其他秩序维持人员使用，第二超声波发生器200为固定式，持续向最边缘的斑马线E发出第二超声波，而当交警或其他秩序维持人员发现有人欲违反交通规则穿越斑马线E时，通过向最边缘的斑马线E控制(例如通过按键模块)第一超声波发生器100发出第一超声波A，形成交汇空间C且在交汇空间C内形成警示音频。

可以理解的是，第一超声波发生器和第二超声波发生器的数量不限于两个，可以根据需要进行添加。以上两个应用场景只是事例性的展出，具体的应用场景不限于此，还可以应用于其他场景，实现监测、监控、记录、联防、急救等的功能。

综上，本专利基于异向空间解调，即利用不同频率的超声波交叉发射，只在其交汇点相互干涉解调，从而实现在某个交汇空间上的成音效果。相对于现有的其它超声波音频播器，本发明对声音(例如人耳可辨)具有更强的定点可控性。单个音源只发出单个超声波，其传播路线上人耳听不到声音，只有当两个以上的超声波交汇在某个交汇空间时，这个交汇空间内才会产生人耳能听到的声音，能够很好地实现对该交汇空间内的对象的警示。

本发明还提供一种装置，包括：

至少一处理器；

至少一存储器，用于存储至少一程序；

当至少一程序被至少一处理器执行，使得至少一处理器实现上述的基于超声波的警示方法。

上述方法实施例中的内容均适用于本装置实施例中，本装置实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。

以上，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于超声波的警示装置，其特征在于，用于对位于交汇空间的对象进行警示，包括：

第一超声波发生器，用于发出第一超声波；

第二超声波发生器，用于发出第二超声波，所述第二超声波与所述第一超声波之间形成角度；

其中，所述第一超声波与所述第二超声波形成所述交汇空间，以使所述第一超声波与所述第二超声波在所述交汇空间进行自解调，形成警示音频，所述第一超声波的频率以及所述第二超声波的频率超出所述对象的可听到频率范围，所述警示音频的频率位于所述可听到频率范围。

2.根据权利要求1所述的基于超声波的警示装置，其特征在于：所述第一超声波发生器包括电源模块、处理器、超声波输出装置，所述处理器连接所述电源模块以及所述超声波输出装置，所述处理器用于接收音频信号并进行调制处理。

3.根据权利要求2所述的基于超声波的警示装置，其特征在于：所述第一超声波发生器还包括无线模块，所述无线模块与所述处理器连接，用于发送所述音频信号。

4.根据权利要求2所述的基于超声波的警示装置，其特征在于：所述超声波输出装置包括放大电路和超声波输出器件，所述放大电路用于对所述调制处理后的信号进行处理并传输至所述超声波输出器件，以使所述超声波输出器件发出所述第一超声波。

5.一种基于超声波的警示方法，其特征在于，应用于如权利要求1-4任一项所述的基于超声波的警示装置，包括：

控制第一超声波发生器发出第一超声波，以及控制第二超声波发生器发出与所述第一超声波之间形成角度的第二超声波，以使所述第一超声波以及所述第二超声波在所述第一超声波与所述第二超声波所形成的交汇空间进行自解调，形成警示音频；

其中，所述第一超声波的频率以及所述第二超声波的频率超出对象的可听到频率范围，所述警示音频的频率位于所述可听到频率范围。

6.根据权利要求5所述的基于超声波的警示方法，其特征在于：所述控制第一超声波发生器发出第一超声波，包括：

通过所述第一超声波发生器接收音频信号，以使所述第一超声波发生器根据所述音频信号发出第一超声波。

7.根据权利要求6所述的基于超声波的警示方法，其特征在于：所述以使所述第一超声波发生器根据所述音频信号发出第一超声波，包括：

使所述第一超声波发生器生成载波信号并与所述音频信号进行调制，得到调制信号；

通过所述第一超声波发生器对所述调制信号进行放大处理后发出所述第一超声波。

8.根据权利要求5所述的基于超声波的警示方法，其特征在于：所述控制第一超声波发生器发出第一超声波，包括：

通过所述第一超声波发生器接收控制信号，以使所述第一超声波发生器根据预设参数发出所述第一超声波。

9.根据权利要求5所述的基于超声波的警示方法，其特征在于：所述控制第一超声波发生器发出第一超声波，以及控制第二超声波发生器发出与所述第一超声波之间形成角度的第二超声波，包括：

确定所述交汇空间具有对象；

控制所述第一超声波发生器发出所述第一超声波，以及控制所述第二超声波发生器发出所述第二超声波。

10.一种装置，其特征在于，包括：

至少一处理器；

至少一存储器，用于存储至少一程序；

当所述至少一程序被所述至少一处理器执行，使得所述至少一处理器实现如权利要求5-9任一项所述的方法。

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