TWI633323B - 距離偵測裝置及其距離偵測方法 - Google Patents

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TWI633323B
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Abstract

一種距離偵測裝置及其距離偵測方法。依據前次計算出的揚聲器與聲音接收器間的相對速度利用都普勒效應修正預設聲音信號的頻率值，將修正後的預設聲音信號與聲音接收器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，並依據交叉相關信號的封包振幅峰值所對應的時間與揚聲器輸出預設聲音信號的封包振幅峰值的時間來計算揚聲器與聲音接收器間的距離。

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，在計算訊號源與接收器間的相對距離時，辨別訊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。如此雖可在接收器與訊號源間的距離固定的情形下計算出相對距離，然當接收器與訊號源間的相對速度不等於0時，將無法精確地計算出接收器與訊號源間的相對距離。
本發明提供一種距離偵測裝置及其距離偵測方法，可在輸出信號源與接收信號器的相對速度不等於0時，準確地偵測出輸出信號源與接收信號器間的相對距離。
本發明的距離偵測裝置包括揚聲器、聲音接收器以及處理器。揚聲器於第m個時段輸出預設聲音信號，預設聲音信號具有時變的振幅與頻率，預設聲音信號經低通濾波後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，預設聲音信號的封包振幅峰值於第一時間被揚聲器輸出，其中m為大於1的整數，揚聲器輸出的預設聲音信號於第一時間具有第一頻率。處理器對聲音接收器所接收到的聲音信號進行低通濾波以產生第二低通濾波信號，處理器依據時間差值與第二低通濾波信號預估聲音接收器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，其中於第二時間被聲音接收器接收的聲音信號對應第二頻率，處理器依據前次計算出的揚聲器與聲音接收器間的相對速度利用都普勒效應修正預設聲音信號的頻率值，將修正後的預設聲音信號與聲音接收器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，依據交叉相關信號的封包振幅峰值所對應的時間與第一時間計算揚聲器與聲音接收器間的距離，以得到修正相對距離。
在本發明的一實施例中，上述的處理器依據對應第m個時段的揚聲器與聲音接收器間的修正相對距離與對應第m-1個時段的揚聲器與聲音接收器間的修正相對距離計算對應第m個時段的揚聲器與聲音接收器間的相對速度，並依據對應第m個時段的揚聲器與聲音接收器間的相對速度以及對應第m-1個時段的揚聲器與聲音接收器間的相對速度判斷對應第m個時段的揚聲器與聲音接收器間的相對速度是否已收斂至預設範圍內。
在本發明的一實施例中，當對應第m個時段的揚聲器與聲音接收器間的相對速度與對應第m-1個時段的揚聲器與聲音接收器間的相對速度的差值除以對應第m個時段的揚聲器與聲音接收器間的相對速度未超出預設範圍時，將對應第m個時段的揚聲器與聲音接收器間的相對距離作為最終確定相對距離。
在本發明的一實施例中，上述的處理器依據第一頻率與第二頻率利用都普勒效應計算揚聲器與聲音接收器間的初始相對速度。
在本發明的一實施例中，上述的處理器對以第二時間為中心的時間長度內的聲音接收器所接收到的聲音信號進行傅立葉轉換運算，以獲得第二頻率。
在本發明的一實施例中，上述的處理器更依據進行傅立葉轉換運算後所得到的多個頻域信號進行內插運算，以獲得第二頻率。
在本發明的一實施例中，上述的時間差值為第一低通濾波信號的封包振幅峰值所對應的第三時間與第一時間之間的差值。
在本發明的一實施例中，上述的揚聲器與聲音接收器配置於一空間中，用以輸出預設聲音信號的各個時段的時間長度等於，預設聲音信號傳遞揚聲器與聲音接收器在空間中能夠配置的最遠的相對距離所需的時間長度。
在本發明的一實施例中，上述的低通濾波為無限脈衝響應濾波。
在本發明的一實施例中，上述的交叉相關運算為快速交叉相關運算。
本發明還提供一種距離偵測裝置的距離偵測方法，距離偵測裝置包括揚聲器以及聲音接收器，揚聲器用以輸出預設聲音信號，預設聲音信號具有時變的振幅與頻率，預設聲音信號經低通濾波後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，預設聲音信號的封包振幅峰值於第一時間被揚聲器輸出，揚聲器輸出的預設聲音信號於第一時間具有第一頻率，距離偵測裝置的距離偵測方法包括下列步驟。於第m個時段輸出預設聲音信號，其中m為大於1的整數。對聲音接收器所接收到的聲音信號進行低通濾波以產生第二低通濾波信號。依據時間差值與第二低通濾波信號預估聲音接收器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，其中於第二時間被聲音接收器接收的聲音信號對應第二頻率。依據前次計算出的揚聲器與聲音接收器間的相對速度利用都普勒效應修正預設聲音信號的頻率值。將修正後的預設聲音信號與聲音接收器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。依據交叉相關信號的封包振幅峰值所對應的時間與第一時間計算揚聲器與聲音接收器間的距離，以得到修正相對距離。
在本發明的一實施例中，上述距離偵測裝置的距離偵測方法包括下列步驟。依據對應第m個時段的揚聲器與聲音接收器間的修正相對距離與對應第m-1個時段的揚聲器與聲音接收器間的修正相對距離計算對應第m個時段的揚聲器與聲音接收器間的相對速度。依據對應第m個時段的揚聲器與聲音接收器間的相對速度以及對應第m-1個時段的揚聲器與聲音接收器間的相對速度判斷對應第m個時段的揚聲器與聲音接收器間的相對速度是否已收斂至預設範圍內。
在本發明的一實施例中，其中當對應第m個時段的揚聲器與聲音接收器間的相對速度與對應第m-1個時段的揚聲器與聲音接收器間的相對速度的差值除以對應第m個時段的揚聲器與聲音接收器間的相對速度未超出預設範圍時，將對應第m個時段的揚聲器與聲音接收器間的相對距離作為最終確定相對距離。
在本發明的一實施例中，上述距離偵測裝置的距離偵測方法包括，依據第一頻率與第二頻率利用都普勒效應計算揚聲器與聲音接收器間的初始相對速度。
在本發明的一實施例中，上述距離偵測裝置的距離偵測方法包括，對以第二時間為中心的時間長度內的聲音接收器所接收到的聲音信號進行傅立葉轉換運算，以獲得第二頻率。
在本發明的一實施例中，上述距離偵測裝置的距離偵測方法包括，依據進行傅立葉轉換運算後所得到的多個頻域信號進行內插運算，以獲得第二頻率。
在本發明的一實施例中，上述的時間差值為第一低通濾波信號的封包振幅峰值所對應的第三時間與第一時間之間的差值。
在本發明的一實施例中，上述的揚聲器與聲音接收器配置於一空間中，用以輸出預設聲音信號的各個時段的時間長度等於，預設聲音信號傳遞揚聲器與聲音接收器在空間中能夠配置的最遠的相對距離所需的時間長度。
在本發明的一實施例中，上述的低通濾波為無限脈衝響應濾波。
在本發明的一實施例中，上述的交叉相關運算為快速交叉相關運算。
基於上述，本發明的實施例依據前次計算出的揚聲器與聲音接收器間的相對速度利用都普勒效應修正預設聲音信號的頻率值，將修正後的預設聲音信號與聲音接收器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，並依據交叉相關信號的封包振幅峰值所對應的時間與揚聲器輸出預設聲音信號的封包振幅峰值的時間來計算揚聲器與聲音接收器間的距離。如此便可在揚聲器與聲音接收器的相對速度不等於0時，準確地偵測出揚聲器與聲音接收器間的相對距離。
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以及處理器106，其中處理器106耦接聲音接收器104。揚聲器102用以輸出預設聲音信號，預設聲音信號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。進一步來說，揚聲器102可例如每隔一個時段輸出一個預設聲音信號，在本實施例中，預設聲音信號s(t)可以下列式子表示： (1)
其中t為時間，A(t)為預設聲音信號s(t)的振幅，而f(t)為預設聲音信號s(t)的頻率。每個時段的時間長度可例如設定為預設聲音信號s(t)的時間長度加上預設聲音信號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，如此可確保聲音接受器104在每個時段中皆可接收到揚聲器102所發出的預設聲音信號s(t)。
另外，聲音接收器104用以接收聲音信號，處理器106則可用以對預設聲音信號s(t)以及聲音接收器104所接收到的聲音信號進行信號處理。處理器106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，處理器106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，處理器106可例如與聲音接收器104整合在同一電子裝置(例如可攜式電子裝置)中，亦或是與聲音接收器104分別配置在不同的電子裝置中。在部分實施例中，處理器106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以及聲音接收器104進行信號傳輸。
進一步來說，處理器106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s(t)的時間點，其中預設聲音信號s(t)經低通濾波後(例如對預設聲音信號s(t)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s(t)之間具有時間差值。舉例來說，圖2A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2A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。
處理器106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s(t)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，處理器106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s(t)的封包振幅峰值時所對應的第二時間。舉例來說，圖2B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2B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，處理器106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。
假設在本實施例中，揚聲器102在第m個時段輸出預設聲音信號s(t)，其中m為大於1的整數，且預設聲音信號s(t)在預設聲音信號s(t)的封包振幅峰值對應時間t_Tx以及頻率f_TMax，另外聲音接收器104接收到的預設聲音信號y(t)在時間t_Max對應頻率f_TMax。其中頻率f_RMax可例如藉由處理器106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而求得。頻率f_RMax可例如為聲音信號y(t)在頻域中具有最大振幅的頻域信號的頻率值，然不以此為限。在部分實施例中，處理器106亦可進一步依據進行傅立葉轉換運算後所得到的多個頻域信號進行內插運算(例如多項式內差運算，然不以此為限)，以得到更精確的頻率f_RMax。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，以提高計算頻率的精確度，此外亦可減少處理器106的運算量。
處理器106可依據前次計算出的揚聲器102與聲音接收器104間的相對速度利用都普勒效應修正預設聲音信號s(t)的頻率值，舉例來說，處理器106例如以下列式子修正預設聲音信號s(t)的頻率f(t)： (2)
其中f’(t)為修正後的頻率， 為第m個時段第k-1階的揚聲器102與聲音接收器104間的初始相對速度，c為聲速，k為正整數。修正後的預設聲音信號x(t)可如下列式子所示： (3)
揚聲器102與聲音接收器104間的初始相對速度(k等於1時的相對速度)可由處理器106依據頻率f_RMax與頻率f_TMax計算而得，例如可依據下列式子計算而得。 (4)
其中 為第m個時段的揚聲器102與聲音接收器104間的初始相對速度。處理器106可將修正後的預設聲音信號x(t)與聲音接收器104所接收到的聲音信號y(t)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。處理器106可依據交叉相關信號的封包振幅峰值所對應的時間與預設聲音信號s(t)的封包振幅峰值對應的時間t_Tx計算揚聲器102與聲音接收器104間的距離R1。
舉例來說，第m個時段的第k階的修正相對距離 可如下列式子所示： (5)
處理器106可依據對應第m個時段的揚聲器102與聲音接收器104間的修正相對距離與對應第m-1個時段的揚聲器102與聲音接收器104間的修正相對距離計算對應第m個時段的揚聲器102與聲音接收器104間的相對速度。舉例來說，第m個時段的第k階的相對速度 可如下列式子所示： (6)
其中Td為各個時段的時間長度，R m-1為第m-1個時段所計算出的相對距離。處理器106可在得到初始相對速度 後，開始依據上述式子(2)、(3)、(5)、(6)遞回地計算揚聲器102與聲音接收器104間的相對速度，直到相對速度收斂至特定值。舉例來說，處理器106可依據對應第m個時段的揚聲器102與聲音接收器104間的相對速度以及對應第m-1個時段的揚聲器102與聲音接收器104間的相對速度判斷對應第m個時段的揚聲器102與聲音接收器104間的相對速度是否已收斂至預設範圍內。例如，處理器106可依據下列式子判斷相對速度是否已收斂： (7)
其中THV為預設的門檻值，當 的絕對值收斂至-THV與THV構成的預設範圍時，代表處理器106所計算出的第m個時段的第k階的修正相對距離 的精準度已達到要求，而可將其作為第m個時段最終確定相對距離。同理，第m個時段的第k階的相對速度 也可被作為第m個時段的最終確定相對速度。此外，第m個時段的揚聲器102與聲音接收器104間的最終確定相對加速度a m可如以下列式子所示： (8)
圖3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3。在本實施例中，距離偵測裝置包括一個揚聲器以及一個聲音接收器，揚聲器輸出的預設聲音信號具有時變的振幅與頻率，預設聲音信號經低通濾波後所得到的第一低通濾波信號與預設聲音信號之間具有一個時間差值，預設聲音信號的封包振幅峰值於第一時間被揚聲器輸出，且揚聲器輸出的預設聲音信號於第一時間具有第一頻率，其中低通濾波處理可例如為無限脈衝響應濾波處理，然不以此為限。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，於第m個時段輸出預設聲音信號(步驟S302)，其中m為大於1的整數。另外，用以輸出預設聲音信號的各個時段的時間長度可例如為等於，預設聲音信號傳遞揚聲器與聲音接收器所在空間中能夠配置的最遠的相對距離所需的時間長度。
接著，對聲音接收器所接收到的聲音信號進行低通濾波以產生第二低通濾波信號(步驟S304)。之後，依據時間差值與第二低通濾波信號預估聲音接收器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(步驟S306)，其中，於第二時間被聲音接收器接收的聲音信號對應第二頻率，第二頻率可例如藉由對以第二時間為中心的一斷時間長度內的聲音接收器所接收到的聲音信號進行傅立葉轉換運算而獲得，在部分實施例中，可進一步依據進行傅立葉轉換運算後所得到的多個頻域信號進行內插運算，以獲得第二頻率。另外，時間差值可例如為第一低通濾波信號的封包振幅峰值所對應的第三時間與第一時間之間的差值。然後，依據前次計算出的揚聲器與聲音接收器間的相對速度利用都普勒效應修正預設聲音信號的頻率值(步驟S308)，再將修正後的預設聲音信號與聲音接收器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(步驟S310)，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。之後，依據交叉相關信號的封包振幅峰值所對應的時間與第一時間計算揚聲器與聲音接收器間的距離，以得到修正相對距離(步驟S312)。
舉例來說，在步驟S312中，可先依據對應第m個時段的揚聲器與該聲音接收器間的修正相對距離與對應第m-1個時段的揚聲器與該聲音接收器間的修正相對距離計算對應第m個時段的揚聲器與聲音接收器間的相對速度(步驟S312A)，其中揚聲器與聲音接收器間的初始相對速度可依據第一頻率與第二頻率利用都普勒效應計算而得。然後再依據對應第m個時段的揚聲器與聲音接收器間的相對速度以及對應第m-1個時段的該揚聲器與聲音接收器間的相對速度判斷對應第m個時段的揚聲器與該聲音接收器間的相對速度是否已收斂至預設範圍內(步驟S312B)。若收斂至預設範圍內，則將對應第m個時段的揚聲器與聲音接收器間的相對距離作為最終確定相對距離(步驟S312C)。相反地，若未收斂至預設範圍內，則可回到步驟S308，依據最新計算出的相對速度再調整預設聲音信號的頻率值，並繼續進行後續計算相對距離的步驟，直到獲得可作為最終確定相對距離的結果。
綜上所述，本發明的實施例依據前次計算出的揚聲器與聲音接收器間的相對速度利用都普勒效應修正預設聲音信號的頻率值，將修正後的預設聲音信號與聲音接收器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，並依據交叉相關信號的封包振幅峰值所對應的時間與揚聲器輸出預設聲音信號的封包振幅峰值的時間來計算揚聲器與聲音接收器間的距離。如此便可在揚聲器與聲音接收器的相對速度不等於0時，準確地偵測出揚聲器與聲音接收器間的相對距離。
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‧‧‧揚聲器
104‧‧‧聲音接收器
106‧‧‧處理器
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、TC、TN‧‧‧時間長度
Tx_IIR‧‧‧第一低通濾波信號
Rx_IIR‧‧‧第二低通濾波信號
R1‧‧‧距離
y(t)‧‧‧聲音信號
S302~S312C‧‧‧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2A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2B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3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。

Claims (20)

  1. 一種距離偵測裝置，包括： 一揚聲器，於第m個時段輸出一預設聲音信號，該預設聲音信號具有時變的振幅與頻率，該預設聲音信號經一低通濾波後所得到的一第一低通濾波信號與該預設聲音信號之間具有一時間差值，該預設聲音信號的封包振幅峰值於一第一時間被該揚聲器輸出，其中m為大於1的整數，其中該揚聲器輸出的該預設聲音信號於該第一時間具有一第一頻率； 一聲音接收器；以及 一處理器，對該聲音接收器所接收到的聲音信號進行該低通濾波以產生一第二低通濾波信號，該處理器依據該時間差值與該第二低通濾波信號預估該聲音接收器接收到該預設聲音信號的封包振幅峰值時所對應的一第二時間，其中於該第二時間被該聲音接收器接收的聲音信號對應一第二頻率，該處理器依據前次計算出的該揚聲器與該聲音接收器間的相對速度利用都普勒效應修正該預設聲音信號的頻率值，將修正後的該預設聲音信號與該聲音接收器所接收到的聲音信號進行交叉相關運算，以產生一交叉相關信號，依據該交叉相關信號的封包振幅峰值所對應的時間與該第一時間計算該揚聲器與該聲音接收器間的距離，以得到一修正相對距離。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的距離偵測裝置，其中該處理器依據對應該第m個時段的該揚聲器與該聲音接收器間的該修正相對距離與對應第m-1個時段的該揚聲器與該聲音接收器間的修正相對距離計算對應該第m個時段的該揚聲器與該聲音接收器間的相對速度，並依據對應該第m個時段的該揚聲器與該聲音接收器間的相對速度以及對應該第m-1個時段的該揚聲器與該聲音接收器間的相對速度判斷對應該第m個時段的該揚聲器與該聲音接收器間的相對速度是否已收斂至一預設範圍內。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的距離偵測裝置，當對應該第m個時段的該揚聲器與該聲音接收器間的相對速度與對應該第m-1個時段的該揚聲器與該聲音接收器間的相對速度的差值除以對應該第m個時段的該揚聲器與該聲音接收器間的相對速度未超出該預設範圍時，將對應該第m個時段的該揚聲器與該聲音接收器間的相對距離作為最終確定相對距離。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的距離偵測裝置，其中該處理器依據該第一頻率與該第二頻率利用都普勒效應計算該揚聲器與該聲音接收器間的一初始相對速度。
  5. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的距離偵測裝置，其中該處理器對以該第二時間為中心的一時間長度內的該聲音接收器所接收到的聲音信號進行傅立葉轉換運算，以獲得該第二頻率。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的距離偵測裝置，其中該處理器更依據進行傅立葉轉換運算後所得到的多個頻域信號進行內插運算，以獲得該第二頻率。
  7. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的距離偵測裝置，其中該時間差值為該第一低通濾波信號的封包振幅峰值所對應的一第三時間與該第一時間之間的差值。
  8. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的距離偵測裝置，其中該揚聲器與該聲音接收器配置於一空間中，用以輸出該預設聲音信號的各個時段的時間長度等於，該預設聲音信號傳遞該揚聲器與該聲音接收器在該空間中能夠配置的最遠的相對距離所需的時間長度。
  9. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的距離偵測裝置，其中該低通濾波為無限脈衝響應濾波。
  10. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的距離偵測裝置，其中該交叉相關運算為快速交叉相關運算。
  11. 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揚聲器以及一聲音接收器，該揚聲器用以輸出一預設聲音信號，該預設聲音信號具有時變的振幅與頻率，該預設聲音信號經一低通濾波後所得到的一第一低通濾波信號與該預設聲音信號之間具有一時間差值，該預設聲音信號的封包振幅峰值於一第一時間被該揚聲器輸出，該揚聲器輸出的該預設聲音信號於該第一時間具有一第一頻率，該距離偵測裝置的距離偵測方法包括： 於第m個時段輸出一預設聲音信號，m為大於1的整數； 對該聲音接收器所接收到的聲音信號進行該低通濾波以產生一第二低通濾波信號； 依據該時間差值與該第二低通濾波信號預估該聲音接收器接收到該預設聲音信號的封包振幅峰值時所對應的一第二時間，其中於該第二時間被該聲音接收器接收的聲音信號對應一第二頻率； 依據前次計算出的該揚聲器與該聲音接收器間的相對速度利用都普勒效應修正該預設聲音信號的頻率值； 將修正後的該預設聲音信號與該聲音接收器所接收到的聲音信號進行交叉相關運算，以產生一交叉相關信號；以及 依據該交叉相關信號的封包振幅峰值所對應的時間與該第一時間計算該揚聲器與該聲音接收器間的距離，以得到一修正相對距離。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的距離偵測裝置的距離偵測方法，包括： 依據對應該第m個時段的該揚聲器與該聲音接收器間的該修正相對距離與對應第m-1個時段的該揚聲器與該聲音接收器間的修正相對距離計算對應該第m個時段的該揚聲器與該聲音接收器間的相對速度；以及 依據對應該第m個時段的該揚聲器與該聲音接收器間的相對速度以及對應該第m-1個時段的該揚聲器與該聲音接收器間的相對速度判斷對應該第m個時段的該揚聲器與該聲音接收器間的相對速度是否已收斂至一預設範圍內。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的距離偵測裝置的距離偵測方法，其中當對應該第m個時段的該揚聲器與該聲音接收器間的相對速度與對應該第m-1個時段的該揚聲器與該聲音接收器間的相對速度的差值除以對應該第m個時段的該揚聲器與該聲音接收器間的相對速度未超出該預設範圍時，將對應該第m個時段的該揚聲器與該聲音接收器間的相對距離作為最終確定相對距離。
  14. 如申請專利範圍第11項至第13項中任一項所述的距離偵測裝置的距離偵測方法，包括： 依據該第一頻率與該第二頻率利用都普勒效應計算該揚聲器與該聲音接收器間的一初始相對速度。
  15. 如申請專利範圍第11項至第13項中任一項所述的距離偵測裝置的距離偵測方法，包括： 對以該第二時間為中心的一時間長度內的該聲音接收器所接收到的聲音信號進行傅立葉轉換運算，以獲得該第二頻率。
  16. 如申請專利範圍第11項至第13項中任一項所述的距離偵測裝置的距離偵測方法，包括： 依據進行傅立葉轉換運算後所得到的多個頻域信號進行內插運算，以獲得該第二頻率。
  17. 如申請專利範圍第11項至第13項中任一項所述的距離偵測裝置的距離偵測方法，其中該時間差值為該第一低通濾波信號的封包振幅峰值所對應的一第三時間與該第一時間之間的差值。
  18. 如申請專利範圍第11項至第13項中任一項所述的距離偵測裝置的距離偵測方法，其中該揚聲器與該聲音接收器配置於一空間中，用以輸出該預設聲音信號的各個時段的時間長度等於，該預設聲音信號傳遞該揚聲器與該聲音接收器在該空間中能夠配置的最遠的相對距離所需的時間長度。
  19. 如申請專利範圍第11項至第13項中任一項所述的距離偵測裝置的距離偵測方法，其中該低通濾波為無限脈衝響應濾波。
  20. 如申請專利範圍第11項至第13項中任一項所述的距離偵測裝置的距離偵測方法，其中該交叉相關運算為快速交叉相關運算。
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