CN1767408A - 具有距离检测功能的移动电话 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有距离检测功能的移动电话，包括主机和应答器，通过检测电磁波在主机和应答器之间的传输时间来精确测量主机和应答器之间的距离，不仅告警距离可调、测距精度不低于1米，而且工作可靠、成本低廉、耗电量小、便于集成。

Description

具有距离检测功能的移动电话

技术领域

本发明涉及一种具有距离检测功能的移动电话。

背景技术

日常生活中常常有需要距离告警的情况：很多人都经历过手机被盗或遗失的烦恼，如果在手机与机主的距离超过设定值时机主能够及时得到警示，就能避免手机的丢失；公文包或其他贵重物品也有同样的距离告警需求；父母在家中可以安心做事而不必担心在院子里玩耍的小孩走得太远；带领小孩外出的父母可以利用此技术防止小孩走失；看管、押解囚犯的警察可以在确保安全的同时降低劳动强度……显而易见，此项技术意味着一种全新的产品类型和全新的服务行业。

关于距离检测的现有类似技术一般是主机发出询问码，应答器在收到主机发来信号以后发出应答信号，如果主机能够检测到应答信号，则说明应答器在安全距离以内，反之则说明应答器超出了安全距离。这个方案的最大缺陷是安全距离无法精确设定，因为天线的方向性、周围环境对电磁波的反射、乃至电池供电电压的下降都会最终影响对距离的判别，使得这种方法设计的产品无法达到实用要求。

发明内容

本发明的目的是：提供一种具有距离检测功能的移动电话，通过主机和应答器(主机或应答器二者中之一集成在移动电话上)之间的电磁波发射与接收装置来完成距离的检测和告警，不仅告警距离可调、测距精度不低于1米，而且工作可靠、成本低廉、耗电量小、便于集成。

本发明的技术方案是：一种具有距离检测功能的移动电话，包括主机和应答器，所述主机包括：天线；射频收发器，用于发送射频呼叫信号和接收射频应答信号；射频调制器，用于将扩频编码器送来的数字呼叫信号调制到射频并送至射频收发器；扩频编码器，用于对处理器送来出的呼叫信号进行扩频编码并送至射频调制器；射频解调器，用于解调由射频收发器接收的、由应答器发出的射频应答信号并送至扩频解码器；扩频解码器，用于扩频解码由射频解调器发出的应答信号并送至处理器和计时器；处理器，用于向扩频编码器输出呼叫信号，同时触发计时器开始计时，还用于接收扩频解码器送来的应答信号并读取计时器的时间值；计时器，用于在处理器输出呼叫信号后立即开始计时，在接收到扩频解码器送来的应答信号后结束计时并将时间读数送给处理器读取；报警显示装置，用于接收处理器发出的测量结果或报警信号并显示或报警；

所述应答器包括：天线；射频收发器，用于接收射频呼叫信号和发送射频应答信号；射频调制器，用于将扩频编码器送来的数字应答信号调制到射频并送至射频收发器；扩频编码器，用于对处理器送来的应答信号进行扩频编码并送至射频调制器；射频解调器，用于解调由射频收发器接收的、由主机发出的射频呼叫信号并送至扩频解码器；扩频解码器，用于扩频解码射频解调器发出的呼叫信号并送至处理器；处理器，用于接收和解读扩频解码器送来的呼叫信号，并根据解读结果向扩频编码器输出应答信号；

主机启动距离检测程序后，处理器发出测距指令码，此指令码先经扩频编码器进行扩频编码，同时启动计时器，再经过射频调制器后由天线发射出去，应答器先对接收到的电磁波进行射频解调，再进行扩频解码，扩频通信的基本原理告诉我们，只有与扩频编码器匹配的扩频解码器才能通过解码得到原始的信息码，所以只有与主机匹配的应答器才能收到主机的指令码，应答器根据收到的指令码发出一个应答脉冲序列，此应答脉冲序列经过应答器内的扩频编码器、射频调制器后由天线发射出去，主机经过射频接收解调、扩频解码后得到应答器发射的应答脉冲，此应答脉冲触发计时器记录当前时间，主机处理器根据此时间读数计算出距离，此时，距离L可以显示在主机屏幕上，如果超出了警戒距离范围，则启动声光报警系统，此外，距离L也可以通过无线传输在应答器上显示或报警。

本发明的优点是：

1.本发明实现了无线电测距在民用领域的应用，这是一个全新的市场。

2.本发明通过测量电磁波在空中的传输时间来检测距离，不受天线方向性、周围环境对电磁波的反射或电池供电电压波动的影响，在方法上保证了产品性能的精确和可靠。

3.假设主机和应答器间的距离为1米，根据L＝C×τ/2可得电磁波的单程传播时间约为3.33纳秒，对应的计时时钟频率为300MHz，也就是说达到1米的测距精度需要电路的时钟频率达到300MHz。目前的CMOS集成电路完全可以实现这个频率，因此本发明可以实现米级测距精度。

4.由于可以实时显示主机与应答器之间的距离，所以用户不但可以根据需要多级设定距离过近、过远的声光报警指示，而且可以根据显示距离的变化追踪到远处的应答器(如果还能收到应答信号的话)。

5.本发明充分利用已经普及的移动电话做为基本硬件平台，所涉及的硬件电路的绝大部分是移动电话已经具备的，所以成本低廉；尤其是对于具有蓝牙功能的移动电话，只需对原有电路做很小的改动就可以实现本发明。

6.由于扩频通信技术能极大地提高信噪比，所以不但解决了呼叫信号和应答信号的相互抗干扰问题，还解决了相同系统之间的抗干扰问题，也克服了其他环境电磁噪声对系统的干扰；

7.如图3所示，本发明主机发出的电磁波信号除了沿直线传播到达接收机以外，还有可能经过反射到达应答器，因为应答器会先响应先到达的信号，所以本发明可以自动排除这种反射干扰。

附图说明

下面结合实施例对本发明作进一步的描述：

图1为本发明的电路框图；

图2为本发明的工作流程图；

图3为本发明的工作示意图。

其中：1主机；10天线；11射频收发器；12射频调制器；13扩频编码器；14处理器；15射频解调器；16扩频解码器；17计时器；18报警显示装置；

2应答器；20天线；21射频收发器；22射频调制器；23扩频编码器；24处理器；25射频解调器；26扩频解码器。

具体实施方式

实施例：如图1所示，一种具有距离检测功能的移动电话，包括主机1和一个或多个应答器2。

所述主机1包括：天线10；射频收发器11，用于发送射频呼叫信号和接收射频应答信号；射频调制器12，用于将扩频编码器13送来的数字呼叫信号调制到射频并送至射频收发器11；扩频编码器13，用于对处理器14送来出的呼叫信号进行扩频编码并送至射频调制器12；射频解调器15，用于解调由射频收发器11接收的、由应答器2发出的射频应答信号，并送至扩频解码器16；扩频解码器16，用于扩频解码由射频解调器15发出的应答信号并送至处理器14和计时器17；处理器14，用于向扩频编码器13输出呼叫信号，同时触发计时器17开始计时，还用于接收扩频解码器16送来的应答信号并读取计时器17的时间值；计时器17，用于在处理器14输出呼叫信号后立即开始计时，在接收到扩频解码器16送来的应答信号后结束计时并将时间读数送给处理器14读取；报警显示装置18，用于接收处理器14发出的测量结果或报警信号并显示或报警。

所述应答器2包括：天线20；射频收发器21，用于接收射频呼叫信号和发送射频应答信号；射频调制器22，用于将扩频编码器23送来的数字应答信号调制到射频并送至射频收发器21；扩频编码器23，用于对处理器24送来的应答信号进行扩频编码并送至射频调制器22；射频解调器25，用于解调由射频收发器21接收的、由主机1发出的射频呼叫信号并送至扩频解码器26；扩频解码器26，用于扩频解码由射频解调器25发出的呼叫信号并送至处理器24；处理器24，用于接收和解读扩频解码器26送来的呼叫信号，并根据解读结果向扩频编码器23输出应答信号。

如图2所示，主机1启动距离检测程序后，处理器14发出测距指令码，此指令码先经过扩频编码器13，同时启动计时器17，再经过射频调制器12后由天线10发射出去。应答器2先对接收到的电磁波进行射频解调，再进行扩频解码。扩频通信的基本原理告诉我们，只有与扩频解编码器匹配的扩频解码器才能通过解码得到原始的信息码，所以只有与主机1匹配的应答器2才能收到主机1的指令码。应答器2根据收到的测距指令码发出一个应答脉冲序列，此脉冲序列经过应答器2内的扩频编码器23、射频调制器22后由天线20发射出去。主机1经过接收解调、扩频解码后得到应答器2发射的应答脉冲序列。此应答脉冲序列触发计时器17记录当前时间，主机处理器14根据此时间读数由下式计算出距离：

L＝C×τ/2

C为光速；

τ为主机1发出的射频呼叫信号与应答器2发出的射频应答信号依次在空间中传输所需的总时间；此时，距离L可以显示在主机屏幕上，如果超出了警戒距离范围，则启动声光报警系统。至此，一次距离检测过程完成了。

主机1和应答器2中发射和接收信号的处理过程都是要耗费时间的，假设自时钟启动后主机1和应答器2的转发过程引起的时延分别为t₁和t₂，那么读到的计时器17所显示的时间T可以表示为：

T＝t₁+t₂+2τ

t₁和t₂的大小由芯片的设计和工艺共同决定，并且它们还可能和实际使用中的电池电压波动有关，所以，我们用“距离校对”的方法通过实验确定t₁+t₂的值，即：先将应答器2放在与主机1距离为L的地方，此时的τ值可以由L＝C×τ/2计算得出，再通过主机1的测距功能得到时间T的测量值，这样就可以根据T＝t₁+t₂+2τ计算出t₁+t₂的值。在电池供电电压处在不同值的时候分别重复上述实验，就可以得出不同电池电压下的t₁+t₂的值。这样，无论什么样的芯片制造工艺，也无论电池电压的变化，本发明都可以测出L＝C×τ/2中的τ值，从而保证测量精度。

图2所示的测距过程可以连续进行，也可以在相邻两次测距之间人为地插入一定的时间间隔，目的是降低系统耗电量，定义系统测距时的状态为测距状态；相邻两次测距之间的状态为休眠状态，处于休眠状态时系统关闭发射、接收电路和其它一切不必要的模块，尽可能地降低功耗，此外，每次休眠状态的持续时间可以是固定的也可以是不固定的，例如：如果连续几次检测到的距离是不变的，说明应答器2与主机1之间的距离没有变化，则下次休眠状态的持续时间可以设置较长(比如1秒)；如果某次检测结果与上次的不同，则下次休眠状态的持续时间可以设置较短。

主机1发出的测距指令码既可以是一个简单的脉冲，也可以是包含各种命令的指令编码，例如，一个主机1可以同时监测多个应答器2，通过指令编码依次选择每个应答器2，分别进行测距；又例如，当应答器2与其他无线设备集成在一起共用无线收发模块时，可以通过指令编码来传递测距指令，用以区别其他的功能指令；再例如，主机1的声光报警信号也可以通过指令码发送给应答器2，在应答器2上进行显示和报警；等等，总之，指令码本身可以用来传递各种不同的信息。

本发明可以单独设计为独立的产品，也可以集成在现有的移动电话上。集成在移动电话上的既可以是主机，也可以是应答器。

作为实施本发明的一个典型范例，图1中的主机1可以在具有蓝牙功能的移动电话上实现，在硬件上只须对计时时钟(移动电话已经具有)的连接和触发稍加改动，这在电路设计上是一个微小的改动，不会影响成本；图1中的应答器2完全就是蓝牙耳机的一部分，只需要在软件中添加测距应答功能即可。

Claims (7)

1.一种具有距离检测功能的移动电话，包括主机(1)和应答器(2)，其特征在于：

所述主机(1)包括：

天线(10)；

射频收发器(11)，用于发送射频呼叫信号和接收射频应答信号；

射频调制器(12)，用于将扩频编码器(13)送来的数字呼叫信号调制到射频并送至射频收发器(11)；

扩频编码器(13)，用于对处理器(14)送来出的呼叫信号进行扩频编码并送至射频调制器(12)；

射频解调器(15)，用于解调由射频收发器(11)接收的、由应答器(2)发出的射频应答信号，并送至扩频解码器(16)；

扩频解码器(16)，用于扩频解码由射频解调器(15)发出的应答信号并送至处理器(14)和计时器(17)；

处理器(14)，用于向扩频编码器(13)输出呼叫信号，同时触发计时器(17)开始计时，还用于接收扩频解码器(16)送来的应答信号并读取计时器(17)的时间值；

计时器(17)，用于在处理器(14)输出呼叫信号后立即开始计时，在接收到扩频解码器(16)送来的应答信号后结束计时并将时间读数送给处理器(14)读取；

报警显示装置(18)，用于接收处理器(14)发出的测量结果或报警信号并显示或报警。

所述应答器(2)包括：

天线(20)；

射频收发器(21)，用于接收射频呼叫信号和发送射频应答信号；

射频调制器(22)，用于将扩频编码器(23)送来的数字应答信号调制到射频并送至射频收发器(21)；

扩频编码器(23)，用于对处理器(24)送来的应答信号进行扩频编码并送至射频调制器(22)；

射频解调器(25)，用于解调由射频收发器(21)接收的、由主机(1)发出的射频呼叫信号并送至扩频解码器(26)；

扩频解码器(26)，用于扩频解码由射频解调器(25)发出的呼叫信号并送至处理器(24)

处理器(24)，用于接收和解读扩频解码器(26)送来的呼叫信号，并根据解读结果向扩频编码器(23)输出应答信号。

2.根据权利要求1所述的具有距离检测功能的移动电话，其特征在于：所述处理器(14)根据下式计算出主机(1)与应答器(2)之间的距离L：

L＝C×τ/2

C为光速；

τ为主机(1)发出的射频呼叫信号与应答器(2)发出的射频应答信号依次在空间中传输所需的总时间。

3.根据权利要求2所述的具有距离检测功能的移动电话，其特征在于：所述的时间τ是由主机(1)中的计时器(17)测量的。

4.根据权利要求1所述的具有距离检测功能的移动电话，其特征在于：所述主机(1)以一定时间间隔发出呼叫信号。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的具有距离检测功能的移动电话，其特征在于：所述应答器(2)有多个。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的具有距离检测功能的移动电话，其特征在于：所述主机(1)发出的是指令编码。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的具有距离检测功能的移动电话，其特征在于：所述应答器(2)是根据收到的主机(1)发出的指令编码发出应答信号的。

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