TW201915432A - 距離偵測裝置及其距離偵測方法 - Google Patents

Abstract

一種距離偵測裝置及其距離偵測方法。依據第一聲音接收器接收到第一揚聲器輸出的預設聲音信號的第一接收時間以及第一聲音接收器與第一揚聲器間的距離計算聲音傳遞速度。依據聲音傳遞速度計算與其對應的空氣溫度。依據空氣溫度修正預設聲音信號，以修正可移動聲音接收器接收到預設聲音信號的時間，而得到修正接收時間。依據修正接收時間計算可移動聲音接收器與第一揚聲器間的距離。

Description

距離偵測裝置及其距離偵測方法

本發明是有關於一種偵測裝置，且特別是有關於一種距離偵測裝置及其距離偵測方法。

一般來說，在計算信號源與接收器間的相對距離時，辨別信號源輸出的信號與接收器接收到的信號的時間差可藉由計算每一個時間點接收信號與原輸出信號的交叉相關(Cross-Correlation)來得到，其中交叉相關信號最大值所對應的時間為接收到信號的時間，而輸出信號的時間為已知，因此可依據接收到信號的時間與輸出信號的時間差距來計算相對距離。習知的距離偵測方式雖可計算出接收器與信號源間的距離，然由於隨著空氣溫度的變化，傳播的聲音波形和聲音的速度也會改變，如此將使得聲音的信號波形改變，進而影響距離偵測的精準度。

本發明提供一種距離偵測裝置及其距離偵測方法，可提高偵測輸出信號源與接收信號器間的相對距離的精準度。

本發明的距離偵測裝置包括第一揚聲器、第一聲音接收器、可移動聲音接收器以及處理電路。第一揚聲器輸出預設聲音信號。第一聲音接收器與第一揚聲器相距第一距離。處理電路依據第一聲音接收器接收到預設聲音信號的第一接收時間以及第一距離計算聲音傳遞速度。處理電路依據聲音傳遞速度計算與其對應的空氣溫度，並依據空氣溫度修正預設聲音信號，以修正可移動聲音接收器接收到預設聲音信號的時間，而得到修正接收時間。處理電路依據修正接收時間計算可移動聲音接收器與第一揚聲器間的距離。

在本發明的一實施例中，上述的第一揚聲器對應第一頻率響應函數，第一聲音接收器對應第二頻率響應函數，空氣溫度對應空氣溫度頻率響應函數，處理電路更計算第一頻率響應函數、第二頻率響應函數、空氣溫度頻率響應函數以及預設聲音信號的乘積，以修正預設聲音信號。

在本發明的一實施例中，上述的處理電路計算修正接收時間減去第一揚聲器輸出預設聲音信號的時間後所得到的差值，並計算此差值與聲音傳遞速度的乘積，以得到可移動聲音接收器與第一揚聲器間的距離。

在本發明的一實施例中，上述的距離偵測裝置更包括第一揚聲裝置以及第二聲音接收器。第一揚聲裝置包括第一揚聲器與第一聲音接收器。第二聲音接收器與第一揚聲器相距第二距離，處理電路更依據第一接收時間、第一距離、第二距離以及第二聲音接收器接收到預設聲音信號的第二接收時間，計算聲音傳遞速度以及預設聲音信號於第一揚聲裝置與第二揚聲裝置中傳遞的信號延遲時間，處理電路更依據信號延遲時間、修正接收時間計算可移動聲音接收器與第一揚聲器間的距離。

在本發明的一實施例中，上述的第一揚聲器對應第一頻率響應函數，第一聲音接收器、第二聲音接收器以及可移動聲音接收器對應第二頻率響應函數，空氣溫度對應空氣溫度頻率響應函數，處理電路更計算第一頻率響應函數、第二頻率響應函數、空氣溫度頻率響應函數以及預設聲音信號的乘積，以修正預設聲音信號。

在本發明的一實施例中，上述的處理電路將預設聲音信號分別與第一聲音接收器以及第二聲音接收器所接收到的聲音信號進行交叉相關運算，以得到第一接收時間以及第二接收時間。

在本發明的一實施例中，上述的處理電路計算修正接收時間減去第一揚聲器輸出預設聲音信號的時間以及信號延遲時間的和後所得到的差值，並計算此差值與聲音傳遞速度的乘積，以得到可移動聲音接收器與第一揚聲器間的距離。

在本發明的一實施例中，上述的距離偵測裝置更包括第二揚聲裝置，第二揚聲裝置包括第二揚聲器與第二聲音接收器。

在本發明的一實施例中，上述的處理電路將修正後的預設聲音信號與可移動聲音接收器接收到的聲音信號進行交叉相關運算，以得到修正接收時間。

本發明還提供一種距離偵測裝置的距離偵測方法，距離偵測裝置包括第一揚聲器、第一聲音接收器以及可移動聲音接收器，第一揚聲器與第一聲音接收器相距第一距離，距離偵測裝置的距離偵測方法包括下列步驟。依據第一聲音接收器接收到預設聲音信號的第一接收時間以及第一距離計算聲音傳遞速度。依據聲音傳遞速度計算與其對應的空氣溫度。依據空氣溫度修正預設聲音信號，以修正可移動聲音接收器接收到預設聲音信號的時間，而得到修正接收時間。依據修正接收時間計算可移動聲音接收器與第一揚聲器間的距離。

在本發明的一實施例中，上述的第一揚聲器對應第一頻率響應函數，第一聲音接收器以及可移動聲音接收器對應第二頻率響應函數，空氣溫度對應空氣溫度頻率響應函數，距離偵測裝置的距離偵測方法包括，計算第一頻率響應函數、第二頻率響應函數、空氣溫度頻率響應函數以及預設聲音信號的乘積，以修正預設聲音信號。

在本發明的一實施例中，上述的距離偵測裝置的距離偵測方法包括，計算修正接收時間減去第一揚聲器輸出預設聲音信號的時間後所得到的差值，以及計算差值與聲音傳遞速度的乘積，以得到可移動聲音接收器與第一揚聲器間的距離。

在本發明的一實施例中，上述的距離偵測裝置更包括第一揚聲裝置以及第二聲音接收器，第一揚聲裝置包括第一揚聲器與第一聲音接收器，第二聲音接收器與第一揚聲器相距第二距離，距離偵測裝置的距離偵測方法包括下列步驟。依據第一接收時間、第一距離、第二距離以及第二聲音接收器接收到預設聲音信號的第二接收時間，計算聲音傳遞速度以及預設聲音信號於第一揚聲裝置與第二揚聲裝置中傳遞的信號延遲時間。依據信號延遲時間、修正接收時間計算可移動聲音接收器與第一揚聲器間的距離。

在本發明的一實施例中，上述的第一揚聲器對應第一頻率響應函數，第一聲音接收器、第二聲音接收器以及可移動聲音接收器對應第二頻率響應函數，空氣溫度對應空氣溫度頻率響應函數，距離偵測裝置的距離偵測方法包括，計算第一頻率響應函數、第二頻率響應函數、空氣溫度頻率響應函數以及預設聲音信號的乘積，以修正預設聲音信號。

在本發明的一實施例中，上述的距離偵測裝置的距離偵測方法包括，將預設聲音信號分別與第一聲音接收器以及第二聲音接收器所接收到的聲音信號進行交叉相關運算，以得到第一接收時間以及第二接收時間。

在本發明的一實施例中，上述的距離偵測裝置的距離偵測方法包括，計算修正接收時間減去第一揚聲器輸出預設聲音信號的時間以及信號延遲時間的和後所得到的差值，以及計算此差值與聲音傳遞速度的乘積，以得到可移動聲音接收器與第一揚聲器間的距離。

在本發明的一實施例中，上述的距離偵測裝置包括第二揚聲裝置，第二揚聲裝置包括第二揚聲器與第二聲音接收器。

在本發明的一實施例中，上述的距離偵測裝置的距離偵測方法包括，將修正後的預設聲音信號與可移動聲音接收器接收到的聲音信號進行交叉相關運算，以得到修正接收時間。

基於上述，本發明的實施例依據第一聲音接收器接收到預設聲音信號的第一接收時間以及第一距離計算聲音傳遞速度，依據聲音傳遞速度計算與其對應的空氣溫度，並依據空氣溫度修正預設聲音信號，以修正可移動聲音接收器接收到預設聲音信號的時間，進而準確地計算出揚聲器與聲音接收器間的相對距離，避免空氣溫度影響第一揚聲器與可移動聲音接收器間的距離的偵測精準度。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是依照本發明一實施例之距離偵測裝置的示意圖，請參照圖1。距離偵測裝置包括揚聲器102、聲音接收器104、可移動聲音接收器106以及處理電路108，其中處理電路108耦接可移動聲音接收器106，聲音接收器104與揚聲器102相距距離。在本實施例中，揚聲器102與聲音接收器104為整合設置在一揚聲裝置SP1上，然不以此為限，在其它實施例中，揚聲器102與聲音接收器104也可分別地設置於不同的電子裝置中，或獨立地被設置，惟聲音接收器104與揚聲器102間的距離須為固定已知。揚聲器102用以輸出預設聲音信號，聲音接收器104與可移動聲音接收器106用以接收聲音信號，處理電路108則可用以對預設聲音信號以及聲音接收器104與可移動聲音接收器106所接收到的聲音信號進行信號處理。處理電路108可例如包括中央處理器、或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器(Microprocessor)、數位訊號處理器(Digital Signal Processor, DSP)、控制器、特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)、可程式化邏輯裝置(Programmable Logic Device, PLD)或其他類似裝置或這些裝置的組合。此外，處理電路108中可配置有隨機存取記憶體(RAM)或唯讀記憶體(ROM)等揮發性儲存媒體，處理電路108可例如與可移動聲音接收器106整合在同一電子裝置(例如可攜式電子裝置)中，亦或是與可移動聲音接收器106分別配置在不同的電子裝置中。在部分實施例中，處理電路108也可透過網路或其它方式以有線或無線的方式與揚聲器102、聲音接收器104以及可移動聲音接收器106進行信號傳輸。

處理電路108可依據聲音接收器104接收到預設聲音信號的接收時間以及距離計算聲音傳遞速度，並依據聲音傳遞速度計算與其對應的空氣溫度，以及依據空氣溫度修正預設聲音信號，以修正可移動聲音接收器106接收到預設聲音信號的時間點，而得到修正接收時間。如此，處理電路108便可依據修正接收時間準確地計算出可移動聲音接收器106與揚聲器間102的距離d1，而不受到空氣溫度的影響。

詳細來說，處理電路108可將聲音接收器104所接收到的聲音信號與預設聲音信號進行交叉相關運算(例如快速交叉相關運算，然不以此為限)，以獲得聲音接收器104接收到預設聲音信號的接收時間。在部分實施例中，處理電路108可依據揚聲器102與聲音接收器104對應的頻率響應函數修正預設聲音信號。例如，修正後的預設聲音信號可以下列式子得到。(1)

其中為未修正的預設聲音信號，為揚聲器102對應的頻率響應函數，為聲音接收器104與可移動聲音接收器106對應的頻率響應函數。處理電路108可依據下列式子計算聲音傳遞速度。(2)

其中為揚聲器102輸出預設聲音信號的時間點，處理電路108可依據聲音傳遞速度計算空氣溫度T，例如以下列式子計算空氣溫度T。(3)

在獲得空氣溫度T後，處理電路108可例如利用查表的方式獲得對應空氣溫度T的空氣溫度頻率響應函數，其中空氣溫度T與空氣溫度頻率響應函數的查找表可例如儲存於處理電路108或應用處理電路108的電子裝置中(例如儲存於電子裝置的儲存電路中)。

處理電路108可依據揚聲器102與聲音接收器104對應的頻率響應函數以及計算出的空氣溫度對應的空氣溫度頻率響應函數來修正預設聲音信號。舉例來說，修正後的預設聲音信號可如下式所示：(4)

處理電路108可將修正後的預設聲音信號與可移動聲音接收器106所接收到的聲音信號進行交叉相關運算(例如快速交叉相關運算，然不以此為限)，以獲得修正接收時間。如此處理電路108便可利用修正接收時間準確地計算可移動聲音接收器106與揚聲器間102的距離d1，距離d1可例如以下列式子獲得。(5)

圖2是依照本發明另一實施例之距離偵測裝置的示意圖，請參照圖2。本實施例的距離偵測裝置相較於圖1的距離偵測裝置更包括揚聲裝置SP2，揚聲裝置SP2可包括揚聲器202以及聲音接收器204，聲音接收器204與揚聲器102相距距離。在本實施例中，揚聲器202與聲音接收器204為整合設置在揚聲裝置SP2上，然不以此為限，在其它實施例中，聲音接收器204也可獨立地設置，距離偵測裝置也可不包括揚聲器202，惟聲音接收器204與揚聲器102間的距離須為固定已知。

在本實施例中，處理電路108可更依據聲音接收器104接收到預設聲音信號的接收時間、距離、聲音接收器204接收到預設聲音信號的接收時間以及距離，計算聲音傳遞速度以及預設聲音信號於揚聲裝置SP1與揚聲裝置SP2中傳遞的信號延遲時間。其中信號延遲時間可例如為預設聲音信號在揚聲裝置SP1與揚聲裝置SP2中的電路(例如數位轉類比電路、類比轉數位電路…等等)傳遞時所造成的延遲時間。處理電路108可更依據信號延遲時間修正可移動聲音接收器106接收到預設聲音信號的時間，以更精確地計算可移動聲音接收器106與揚聲器間102的距離d1。

詳細來說，處理電路108可將聲音接收器204所接收到的聲音信號與預設聲音信號進行交叉相關運算(例如快速交叉相關運算，然不以此為限)，以獲得聲音接收器104接收到預設聲音信號的接收時間。類似地，處理電路108可依據揚聲器102與聲音接收器104對應的頻率響應函數修正預設聲音信號，在本實施例中，聲音接收器204所對應的頻率響應函數亦為，因此處理電路108亦可利用式(1)所示的修正後的預設聲音信號與預設聲音信號進行交叉相關運算而得到。

聲音傳遞速度以及預設聲音信號於揚聲裝置SP1與揚聲裝置SP2中傳遞的信號延遲時間可依據下述式(6)與式(7)獲得。(6)(7)

其中為揚聲器102輸出預設聲音信號的時間點，處理電路108可依據式(6)與式(7)計算出聲音傳遞速度如下所示。(8)

另外，信號延遲時間的解可如下式所示。(9)

類似地，處理電路108可依據式(8)計算所獲得的聲音傳遞速度利用上述式(3)計算獲得空氣溫度T，而與空氣溫度T對應的空氣溫度頻率響應函數也可藉由查表求出。此外，處理電路108也可利用上述式(4)計算修正後的預設聲音信號，並將修正後的預設聲音信號與可移動聲音接收器106所接收到的聲音信號進行交叉相關運算(例如快速交叉相關運算，然不以此為限)，以獲得修正接收時間。如此，處理電路108便可依據修正接收時間與信號延遲時間計算可移動聲音接收器106與揚聲器102間的距離d1，例如可依據下式計算可移動聲音接收器106與揚聲器102間的距離d1。(10)

利用式(5)準確地計算可移動聲音接收器106與揚聲器間102的距離d1。在本實施例中，由於處理電路108在計算距離d1時更考慮了預設聲音信號於揚聲裝置SP1與揚聲裝置SP2中傳遞的信號延遲時間，因此可更進一步地準確偵測出可移動聲音接收器106與揚聲器間102的距離d1。

此外，上述的聲音接收器104接收到預設聲音信號的接收時間可例如以下述實施例的方式獲得。在本實施例中，預設聲音信號可具有時變的振幅與頻率，也就是說，預設聲音信號在不同時間點可對應不同的振幅與頻率。處理電路108可例如透過網路傳輸的方式與揚聲器102進行資料傳輸，以得知揚聲器102輸出預設聲音信號的時間點，其中預設聲音信號經低通濾波後(例如對預設聲音信號進行無限脈衝響應濾波，然不以此為限)所得到的第一低通濾波信號與預設聲音信號之間具有時間差值。舉例來說，圖3A是依照本發明一實施例的揚聲器輸出的預設聲音信號的波形示意圖。在圖3A中，預設聲音信號s(t)的封包振幅峰值對應時間t_Tx，而預設聲音信號s(t)經低通濾波後所得到的第一低通濾波信號Tx_IIR(如虛線所示)的振幅峰值對應時間t_Tx_IIR，則第一低通濾波信號Tx_IIR與預設聲音信號s(t)之間的時間差值t1等於t_Tx_IIR-t_Tx。

此外，處理電路108還可對聲音接收器104所接收到的聲音信號進行低通濾波(例如進行與預設聲音信號所進行的低通濾波相同的低通濾波處理)以產生第二低通濾波信號，處理電路108依據時間差值與第二低通濾波信號預估聲音接收器104接收到預設聲音信號的封包振幅峰值時所對應的第二時間。舉例來說，圖3B是依照本發明一實施例的聲音接收器所接收到的聲音信號的波形示意圖。在圖3B中，聲音接收器104所接收到的聲音信號y(t)經低通濾波後所得到的第二低通濾波信號Rx_IIR(如虛線所示)的振幅峰值對應時間t_Rx_IIR，處理電路108可將時間t_Rx_IIR減去時間差值t1，以預估聲音接收器104接收到預設聲音信號的封包振幅峰值時所對應的時間t_Max。

進一步來說，處理電路108可判斷對應時間t_Max的聲音接收器104接收到的聲音信號y(t)的頻率值與對應時間t_Tx的揚聲器102輸出的預設聲音信號s(t)的頻率值間的差值是否超出預設範圍。詳細來說，處理電路108可對以時間t_Max為基準(例如以時間t_Max為中心，然不以此為限)的時間長度T_C內的聲音接收器104所接收到的聲音信號y(t)進行傅立葉轉換運算，並判斷在以時間t_Tx為基準(例如以時間t_Tx為中心，然不以此為限)的時間長度T_C內聲音接收器104所接收到的聲音信號y(t)在頻域中具有最大振幅的頻域信號的頻率值與對應時間t_Tx的揚聲器102輸出的預設聲音信號s(t)的頻率值間的差值是否超出預設範圍。當對應時間t_Max的聲音接收器104接收到的聲音信號y(t)的頻率值與對應時間t_Tx的揚聲器102輸出的預設聲音信號s(t)的頻率值間的差值未超出預設範圍時，代表聲音接收器104已接收到預設聲音信號s(t)。其中時間長度T_C可例如設定為對應預設聲音信號s(t)的封包振幅小於預設值的時間長度，也就是說僅利用預設聲音信號s(t)中封包振幅較大的部分來進行頻率值的比較，以提高比較結果的精確度，此外亦可減少處理電路108的運算量。

處理電路108可在對應時間t_Max的聲音接收器104接收到的聲音信號y(t)的頻率值與對應時間t_Tx的揚聲器102輸出的預設聲音信號s(t)的頻率值間的差值未超出預設範圍時，將以時間t_Tx為基準的時間長度T_C內的揚聲器102輸出的預設聲音信號s(t)與以時間t_Max為基準的時間長度T_N內的聲音接收器104所接收到的聲音信號進行交叉相關運算，以產生交叉相關信號，其中交叉相關運算可例如為快速交叉相關運算，然不以此為限。交叉相關信號的振幅峰值所對應的時間t_Rx即為聲音接收器104接收到預設聲音信號s(t)的封包振幅峰值的時間。此外，上述的時間長度T_N大於時間長度T_C，時間長度T_N可例如設定為大於等於預設聲音信號s(t)的時間長度TA，但須小於預設聲音信號s(t)傳遞揚聲器102與聲音接收器104在使用空間中能夠配置的最遠的相對距離所需的時間。

值得注意的是，在部分實施例中，時間長度T_N亦可被設定為小於時間長度TA，例如將時間長度T_N設定為對應預設聲音信號s(t)的封包振幅小於另一預設值的時間長度。如此將時間長度T_N設定為小於預設聲音信號s(t)傳遞揚聲器102與聲音接收器104在使用空間中能夠配置的最遠的相對距離所需的時間，處理電路108便不需如習知技術般對預設聲音信號s(t)與聲音接收器104在長時間(至少需時間長度TA加上預設聲音信號s(t)傳遞揚聲器102與聲音接收器104在使用空間中能夠配置的最遠的相對距離所需的時間)內所接收到的聲音信號y(t)進行交叉相關運算，而可大幅地減少處理電路108將預設聲音信號s(t)與聲音信號y(t)進行交叉相關運算的時間。而且，由於處理電路108已經先判斷出以時間t_Tx為基準的時間長度T_C內聲音接收器104所接收到的聲音信號y(t)在頻域中具有最大振幅的頻域信號的頻率值與對應時間t_Tx的揚聲器102輸出的預設聲音信號s(t)的頻率值間的差值未超出預設範圍，因此亦可確保聲音接收器104已接收到預設聲音信號s(t)，而可得到聲音接收器104接收到預設聲音信號s(t)的封包振幅峰值的時間t_Rx。

此時間t_Rx即可做為上述實施例中，聲音接收器104接收到預設聲音信號的接收時間，類似地，聲音接收器204接收到預設聲音信號的接收時間亦可以相同的方式獲得，因此在此不再贅述。

圖4是依照本發明一實施例的距離偵測裝置的距離偵測方法的流程圖，請參照圖4。在本實施例中，距離偵測裝置包括一個第一揚聲器、一個第一聲音接收器以及一個可移動聲音接收器，第一揚聲器與第一聲音接收器相距一段第一距離。其中，第一揚聲器與第一聲音接收器可例如整合設置在第一揚聲裝置上，然不以此為限，在其它實施例中，第一揚聲器與第一聲音接收器也可分別地設置於不同的電子裝置中，或獨立地被設置，惟第一揚聲器與第一聲音接收器間的距離須為固定已知。由上述實施例可知，距離偵測裝置的距離偵測方法可至少包括下列步驟，首先，依據第一聲音接收器接收到預設聲音信號的第一接收時間以及第一距離計算聲音傳遞速度(步驟S402)，例如將第一距離除以第一接收時間減去第一揚聲器輸出預設聲音信號的時間所得到的差值，以得到聲音傳遞速度，其中第一接收時間可例如藉由將預設聲音信號與第一聲音接收器所接收到的聲音信號進行交叉相關運算而獲得。接著，依據聲音傳遞速度計算與其對應的空氣溫度(步驟S404)。之後，依據空氣溫度修正預設聲音信號，以修正可移動聲音接收器接收到預設聲音信號的時間，而得到修正接收時間(步驟S406)。其中，依據空氣溫度修正預設聲音信號的方式可例如為，計算對應第一揚聲器的第一頻率響應函數、對應第一聲音接收器與可移動聲音接收器的第二頻率響應函數、對應空氣溫度的空氣溫度頻率響應函數以及預設聲音信號的乘積，以修正預設聲音信號。然後，依據修正接收時間計算可移動聲音接收器與第一揚聲器間的距離(步驟S408)，例如，可計算修正接收時間減去第一揚聲器輸出預設聲音信號的時間後所得到的差值，並計算差值與聲音傳遞速度的乘積，以得到可移動聲音接收器與第一揚聲器間的距離。

圖5是依照本發明另一實施例的距離偵測裝置的距離偵測方法的流程圖，請參照圖5。在本實施例中，距離偵測裝置包括一個第一揚聲器、一個第一聲音接收器、一個第二揚聲器、一個第二聲音接收器以及一個可移動聲音接收器，其中揚聲器與第一聲音接收器以及第二聲音接收器分別相距一段第一距離與一段第二距離，第一揚聲器與第一聲音接收器可例如配置於第一揚聲裝置上，然不以此為限，在其它實施例中，第一揚聲器與第一聲音接收器也可分別地設置於不同的電子裝置中，或獨立地被設置，惟第一揚聲器與第一聲音接收器間的距離須為固定已知。此外，第二揚聲器與第二聲音接收器可例如整合設置在第二揚聲裝置上，然亦不以此為限，第二聲音接收器也可例如獨立地設置或設置於其他的電子裝置中，且距離偵測裝置也可不包括第二揚聲器，惟第一揚聲器與第二聲音接收器間的距離須為固定已知。

在本實施例中，距離偵測裝置的距離偵測方法的的步驟包括，先依據第一聲音接收器接收到預設聲音信號的第一接收時間、第一距離、第二聲音接收器接收到預設聲音信號的第二接收時間以及第二距離，計算聲音傳遞速度以及預設聲音信號於第一揚聲裝置與第二揚聲裝置中傳遞的信號延遲時間(步驟S502)，其中第一接收時間與第二接收時間可例如藉由將預設聲音信號分別與第一聲音接收器以及第二聲音接收器所接收到的聲音信號進行交叉相關運算(例如快速交叉相關運算，然不以此為限)而獲得。然後，依據聲音傳遞速度計算與其對應的空氣溫度(步驟S504)，並依據空氣溫度修正預設聲音信號，以修正可移動聲音接收器接收到預設聲音信號的時間，而得到修正接收時間(步驟S506)。其中，依據空氣溫度修正預設聲音信號的方式可例如為，計算對應揚聲器的第一頻率響應函數、對應第一聲音接收器、第二聲音接收器與可移動聲音接收器的第二頻率響應函數、對應空氣溫度的空氣溫度頻率響應函數以及預設聲音信號的乘積，以修正預設聲音信號，而修正可移動聲音接收器接收到預設聲音信號的時間的方式可例如為，將修正後的預設聲音信號與可移動聲音接收器所接收到的聲音信號進行交叉相關運算(例如快速交叉相關運算，然不以此為限)，以獲得修正接收時間。之後，再依據修正接收時間與信號延遲時間計算可移動聲音接收器與第一揚聲器間的距離(步驟S508)，例如可將修正接收時間減去揚聲器102輸出預設聲音信號的時間以及信號延遲時間所得到的差值乘以聲音傳遞速度，以得到可移動聲音接收器與第一揚聲器間的距離。

綜上所述，本發明的實施例依據第一聲音接收器接收到預設聲音信號的第一接收時間以及第一距離計算聲音傳遞速度，依據聲音傳遞速度計算與其對應的空氣溫度，並依據空氣溫度修正預設聲音信號，以修正可移動聲音接收器接收到預設聲音信號的時間，進而準確地計算出揚聲器與聲音接收器間的相對距離，避免空氣溫度影響第一揚聲器與可移動聲音接收器間的距離的偵測精準度。在部分實施例中，更可進一步依據預設聲音信號於揚聲裝置與揚聲裝置中傳遞時的信號延遲時間計算第一揚聲器與可移動聲音接收器間的距離，而可更精確地偵測可移動聲音接收器與揚聲器間的距離。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

102、202‧‧‧揚聲器

104、204‧‧‧聲音接收器

106‧‧‧可移動聲音接收器

108‧‧‧處理電路

SP1、SP2‧‧‧揚聲裝置

s(t)‧‧‧預設聲音信號

t_Tx、t_Max、t_Tx_IIR、t_Rx_IIR‧‧‧時間

t1‧‧‧時間差值

TA、T_C、T_N‧‧‧時間長度

Tx_IIR‧‧‧第一低通濾波信號

Rx_IIR‧‧‧第二低通濾波信號

d1、d₀₀、d₀₁‧‧‧距離

y(t)‧‧‧聲音信號

S402~S408、S502~S508‧‧‧距離偵測裝置的距離偵測方法步驟

圖1是依照本發明一實施例之距離偵測裝置的示意圖。 圖2是依照本發明另一實施例之距離偵測裝置的示意圖。 圖3A是依照本發明一實施例的揚聲器輸出的預設聲音信號的波形示意圖。 圖3B是依照本發明一實施例的聲音接收器所接收到的聲音信號的波形示意圖。 圖4是依照本發明一實施例的距離偵測裝置的距離偵測方法的流程圖。 圖5是依照本發明另一實施例的距離偵測裝置的距離偵測方法的流程圖。

Claims (18)

1. 一種距離偵測裝置，包括： 一第一揚聲器，輸出一預設聲音信號； 一第一聲音接收器，與該第一揚聲器相距一第一距離； 一可移動聲音接收器；以及 一處理電路，依據該第一聲音接收器接收到該預設聲音信號的一第一接收時間以及該第一距離計算一聲音傳遞速度，依據該聲音傳遞速度計算與其對應的一空氣溫度，並依據該空氣溫度修正該預設聲音信號，以修正該可移動聲音接收器接收到該預設聲音信號的時間，而得到一修正接收時間，依據該修正接收時間計算該可移動聲音接收器與該第一揚聲器間的距離。
2. 如申請專利範圍第1項所述的距離偵測裝置，其中該第一揚聲器對應一第一頻率響應函數，該第一聲音接收器對應一第二頻率響應函數，該空氣溫度對應一空氣溫度頻率響應函數，該處理電路更計算該第一頻率響應函數、該第二頻率響應函數、該空氣溫度頻率響應函數以及該預設聲音信號的乘積，以修正該預設聲音信號。
3. 如申請專利範圍第1項所述的距離偵測裝置，其中該處理電路計算該修正接收時間減去該第一揚聲器輸出該預設聲音信號的時間後所得到的差值，並計算該差值與該聲音傳遞速度的乘積，以得到該可移動聲音接收器與該第一揚聲器間的距離。
4. 如申請專利範圍第1項所述的距離偵測裝置，更包括： 一第一揚聲裝置，包括該第一揚聲器與該第一聲音接收器；以及 一第二聲音接收器，該第二聲音接收器與該第一揚聲器相距一第二距離，該處理電路更依據該第一接收時間、該第一距離、該第二聲音接收器接收到該預設聲音信號的一第二接收時間以及該第二距離，計算該聲音傳遞速度以及該預設聲音信號於該第一揚聲裝置與該第二揚聲裝置中傳遞的信號延遲時間，處理電路更依據該信號延遲時間、該修正接收時間計算該可移動聲音接收器與該第一揚聲器間的距離。
5. 如申請專利範圍第4項所述的距離偵測裝置，其中該第一揚聲器對應一第一頻率響應函數，該第一聲音接收器、該第二聲音接收器以及該可移動聲音接收器對應一第二頻率響應函數，該空氣溫度對應一空氣溫度頻率響應函數，該處理電路更計算該第一頻率響應函數、該第二頻率響應函數、該空氣溫度頻率響應函數以及該預設聲音信號的乘積，以修正該預設聲音信號。
6. 如申請專利範圍第4項或第5項所述的距離偵測裝置，其中該處理電路將該預設聲音信號分別與該第一聲音接收器以及該第二聲音接收器所接收到的聲音信號進行交叉相關運算，以得到該第一接收時間以及該第二接收時間。
7. 如申請專利範圍第4項或第5項所述的距離偵測裝置，其中該處理電路計算該修正接收時間減去該第一揚聲器輸出該預設聲音信號的時間以及該信號延遲時間的和後所得到的差值，並計算該差值與該聲音傳遞速度的乘積，以得到該可移動聲音接收器與該第一揚聲器間的距離。
8. 如申請專利範圍第4項所述的距離偵測裝置，更包括： 一第二揚聲裝置，包括一第二揚聲器與該第二聲音接收器。
9. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的距離偵測裝置，其中該處理電路將修正後的該預設聲音信號與該可移動聲音接收器接收到的聲音信號進行交叉相關運算，以得到該修正接收時間。
10. 一種距離偵測裝置的距離偵測方法，該距離偵測裝置包括一第一揚聲器、一第一聲音接收器以及一可移動聲音接收器，該第一揚聲器與該第一聲音接收器相距一第一距離，該距離偵測裝置的距離偵測方法包括： 依據該第一聲音接收器接收到該預設聲音信號的一第一接收時間以及該第一距離計算一聲音傳遞速度； 依據該聲音傳遞速度計算與其對應的一空氣溫度； 依據該空氣溫度修正該預設聲音信號，以修正該可移動聲音接收器接收到該預設聲音信號的時間，而得到一修正接收時間；以及 依據該修正接收時間計算該可移動聲音接收器與該第一揚聲器間的距離。
11. 如申請專利範圍第10項所述的距離偵測裝置的距離偵測方法，其中該第一揚聲器對應一第一頻率響應函數，該第一聲音接收器以及該可移動聲音接收器對應一第二頻率響應函數，該空氣溫度對應一空氣溫度頻率響應函數，該距離偵測裝置的距離偵測方法包括： 計算該第一頻率響應函數、該第二頻率響應函數、該空氣溫度頻率響應函數以及該預設聲音信號的乘積，以修正該預設聲音信號。
12. 如申請專利範圍第10項所述的距離偵測裝置的距離偵測方法，包括： 計算該修正接收時間減去該第一揚聲器輸出該預設聲音信號的時間後所得到的差值；以及 計算該差值與該聲音傳遞速度的乘積，以得到該可移動聲音接收器與該第一揚聲器間的距離。
13. 如申請專利範圍第10項所述的距離偵測裝置的距離偵測方法，其中該距離偵測裝置更包括一第一揚聲裝置以及一第二聲音接收器，該第一揚聲裝置包括該第一揚聲器與該第一聲音接收器，該第二聲音接收器與該第一揚聲器相距一第二距離，該距離偵測裝置的距離偵測方法包括： 依據該第一接收時間、該第一距離、該第二聲音接收器接收到該預設聲音信號的一第二接收時間以及該第二距離，計算該聲音傳遞速度以及該預設聲音信號於該第一揚聲裝置與該第二揚聲裝置中傳遞的信號延遲時間；以及 依據該信號延遲時間、該修正接收時間計算該可移動聲音接收器與該第一揚聲器間的距離。
14. 如申請專利範圍第13項所述的距離偵測裝置的距離偵測方法，其中該第一揚聲器對應一第一頻率響應函數，該第一聲音接收器、該第二聲音接收器以及該可移動聲音接收器對應一第二頻率響應函數，該空氣溫度對應一空氣溫度頻率響應函數，該距離偵測裝置的距離偵測方法包括： 計算該第一頻率響應函數、該第二頻率響應函數、該空氣溫度頻率響應函數以及該預設聲音信號的乘積，以修正該預設聲音信號。
15. 如申請專利範圍第13項或第14項所述的距離偵測裝置的距離偵測方法，包括： 將該預設聲音信號分別與該第一聲音接收器以及該第二聲音接收器所接收到的聲音信號進行交叉相關運算，以得到該第一接收時間以及該第二接收時間。
16. 如申請專利範圍第13項或第14項所述的距離偵測裝置的距離偵測方法，包括： 計算該修正接收時間減去該第一揚聲器輸出該預設聲音信號的時間以及該信號延遲時間的和後所得到的差值；以及 計算該差值與該聲音傳遞速度的乘積，以得到該可移動聲音接收器與該第一揚聲器間的距離。
17. 如申請專利範圍第13項所述的距離偵測裝置的距離偵測方法，其中該距離偵測裝置包括一第二揚聲裝置，該第二揚聲裝置包括一第二揚聲器與該第二聲音接收器。
18. 如申請專利範圍第10項至第14項中任一項所述的距離偵測裝置的距離偵測方法，包括： 將修正後的該預設聲音信號與該可移動聲音接收器接收到的聲音信號進行交叉相關運算，以得到該修正接收時間。