TWI646341B - 距離偵測裝置及其距離偵測方法 - Google Patents

距離偵測裝置及其距離偵測方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI646341B
TWI646341B TW106135729A TW106135729A TWI646341B TW I646341 B TWI646341 B TW I646341B TW 106135729 A TW106135729 A TW 106135729A TW 106135729 A TW106135729 A TW 106135729A TW I646341 B TWI646341 B TW I646341B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
distance
sound
speaker
sound receiver
sound signal
Prior art date
Application number
TW106135729A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201917410A (zh
Inventor
杜博仁
張嘉仁
曾凱盟
Original Assignee
宏碁股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 宏碁股份有限公司 filed Critical 宏碁股份有限公司
Priority to TW106135729A priority Critical patent/TWI646341B/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI646341B publication Critical patent/TWI646341B/zh
Publication of TW201917410A publication Critical patent/TW201917410A/zh

Links

Landscapes

  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

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與第二聲音接收器所接收到的雜訊的比值、預設聲音信號、第一聲音接收器與第二聲音接收器接收到的聲音信號以及揚聲器與第一聲音接收器、第二聲音接收器間的距離的比值計算吸收損耗參考值。依據吸收損耗參考值修正該預設聲音信號，以修正可移動聲音接收器接收到預設聲音信號的時間。

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，辨別訊號源輸出的聲音信號與接收器接收到的聲音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聲音信號的交叉相關(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，因此可依據接收到聲音信號的時間與輸出聲音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，然由於環境條件(如溫度、溼度、壓力…等)的變化將影響傳播的聲音信號波形，而使接收到聲音信號的時間出現誤差，進而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，可大幅地降地環境條件變化對距離偵測所造成的影響，而提高距離偵測的準確度。
本發明的距離偵測裝置包括第一揚聲裝置、第二聲音接收器、可移動聲音接收器以及處理電路。其中第一揚聲裝置包括第一揚聲器與第一聲音接收器，第一揚聲器於第m個時段輸出預設聲音信號，第一聲音接收器與第一揚聲器相距第一距離，m為大於1的整數。第二聲音接收器與第一揚聲器相距第二距離。處理電路計算第一聲音接收器與第二聲音接收器於第m個時段內所分別接收到的第一雜訊與第二雜訊的比值，以得到雜訊比。處理電路依據雜訊比、預設聲音信號、第一聲音接收器與第二聲音接收器接收到的聲音信號以及第一距離與第二距離的比值計算吸收損耗參考值。處理電路依據吸收損耗參考值修正預設聲音信號，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，並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，上述的處理電路依據下列式子計算吸收損耗參考值：
其中f為頻率，d00為第一距離，d01為第二距離，α為吸收係 數，為第一聲音接收器於第m個時段接收到的聲音信號，為第二聲音接收器於第m個時段接收到的聲音信號，γ(f)為雜訊比，X(f)為預設聲音信號，H d (d 01)為傳播損失，H d (d 01)等於第一距離與第二距離的比值，H A (d 00,α)為吸收損耗參考值。
在本發明的一實施例中，上述的處理電路更依據對應第m-1個時段的第一揚聲器與可移動聲音接收器間的相對距離、相對速度以及相對加速度預估第m個時段的第一揚聲器與可移動聲音接收器間的相對距離，以得到預估相對距離，處理電路依據預估相對距離預估傳播損失，而得到預估傳播損失值，並依據預估傳播損失值、吸收損耗參考值修正預設聲音信號。
在本發明的一實施例中，上述修正後的預設聲音信號如下所示：
其中為修正後的預設聲音信號，為預估傳播損失值。
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，處理電路更計算第一頻率響應函數、第二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，上述修正後的預設聲音信號如下所示：
其中為修正後的預設聲音信號，B(f)=H R (f)．H T (f)．X(f)，H T (f)為第一揚聲器對應的第一頻率響應函數，H R (f)為第一聲音接收器、第二聲音接收器以及可移動聲音接收器對應的第二頻率響應函數，為預估傳播損失值。
在本發明的一實施例中，上述的處理電路更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。
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。
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裝置以及第二聲音接收器、第一揚聲裝置包括第一揚聲器以及第一聲音接收器，第一揚聲器與第一聲音接收器相距第一距離，第一揚聲器與第二聲音接收器相距第二距離，距離偵測裝置的距離偵測方法包括下列步驟。利用第一揚聲器於第m個時段輸出預設聲音信號，其中m為大於1的整數。計算第一聲音接收器與第二聲音接收器於第m個時段內所分別接收到的第一雜訊與第二雜訊的比值，以得到雜訊比。依據雜訊比、 預設聲音信號、第一聲音接收器與第二聲音接收器接收到的聲音信號以及第一距離與第二距離的比值計算吸收損耗參考值。依據吸收損耗參考值修正預設聲音信號，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，上述的距離偵測裝置的距離偵測方法包括，依據下列式子計算吸收損耗參考值：
其中f為頻率，d00為第一距離，d01為第二距離，α為吸收係數，為第一聲音接收器於第m個時段接收到的聲音信號，為第二聲音接收器於第m個時段接收到的聲音信號，γ(f)為雜訊比，X(f)為預設聲音信號，H d (d 01)為傳播損失，H d (d 01)等於第一距離與第二距離的比值，H A (d 00,α)為吸收損耗參考值。
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下列步驟。依據對應第m-1個時段的第一揚聲器與可移動聲音接收器間的相對距離、相對速度以及相對加速度預估第m個時段的第一揚聲器與可移動聲音接收器間的相對距離，以得到預估相對距離。依據預估相對距離預估傳播損失，而得到預估傳播損失值，並依據預估傳播損失值、吸收損耗參考值修正預設聲音信號。
在本發明的一實施例中，上述修正後的預設聲音信號如 下所示：
其中為修正後的預設聲音信號，為預估傳播損失值。
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，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，上述的修正後的預設聲音信號如下所示：
其中為修正後的該預設聲音信號，B(f)=H R (f)．H T (f)．X(f)，H T (f)為第一揚聲器對應的第一頻率響應函數，H R (f)為第一聲音接收器、第二聲音接收器以及可移動聲音接收器對應的第二頻率響應函數，為預估傳播損失值。
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。
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。
基於上述，本發明的實施例依據第一聲音接收器與第二聲音接收器所接收到的雜訊的比值、第一揚聲器輸出的預設聲音信號、第一聲音接收器與第二聲音接收器接收到的聲音信號以及第一揚聲器與第一聲音接收器、第二聲音接收器間的距離的比值計算吸收損耗參考值，並依據吸收損耗參考值修正該預設聲音信號，以修正可移動聲音接收器接收到預設聲音信號的時間，如此便可依據修正接收時間精確地計算出可移動聲音接收器與第一揚聲器間的距離，大幅地降地環境條件變化對距離偵測所造成的影響，而提高距離偵測的準確度。
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。
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、Td、T_N、TN1、TN2‧‧‧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~S410‧‧‧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是依照本發明一實施例的聲音接收器在第m個時段所接收到的聲音信號的波形示意圖。
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。距離偵測裝置包括具有揚聲器102、聲音接收器104的揚聲裝置SP1、具有揚聲器202、聲音接收器204的揚聲裝置SP2、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d 00，聲音接收器204與揚聲器102相距距離d 01。在本實施例中，揚聲器102與聲音接收器104為整合設置在揚聲裝置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。此外，揚聲器202與聲音接收器204為整合設置在揚聲裝置SP2上，然亦不以此為限，在部分實施例中，聲音接收器204也可獨立地設置或設置於其他的電子裝置中，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。
其中，揚聲器102用以輸出預設聲音信號，聲音接收器 104、204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、204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、204以及可移動聲音接收器106進行信號傳輸。
揚聲器102可例如每隔一個時段輸出一個預設聲音信號，每個時段的時間長度可例如設定為預設聲音信號的時間長度加上預設聲音信號傳遞揚聲器102與可移動聲音接收器106在使用空間中能夠配置的最遠的相對距離所需的時間，如此可確保可移動聲音接收器106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。
假設揚聲器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，處理電路108可計算聲音接收器104於第m個時段內所接收到的第一雜訊與聲音接收器204於第m個時段內所接收到的第二雜訊的比值，並依據第一雜訊與第二雜訊的比值、預設聲音信號、聲音接收器104與聲音接收器204接收到的聲音信號以及距離d 00與距離d 01的比值計算吸收損耗參考值。處理電路108可依據吸收損耗參考值修正預設聲音信號，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，並依據修正接收時間計算可移動聲音接收器106與揚聲器102間的距離。如此藉由吸收損耗參考值修正預設聲音信號，可在計算可移動聲音接收器106與揚聲器102間的距離時，一併考慮預設聲音信號頻率、聲源距離、空氣溫度、溼度和壓力等會影響預設聲音信號接收時間的判斷的因素，進而有效地提高距離偵測的精準度。
詳細來說，聲音接收器104於第m個時段接收到的聲音信號可以下列式子表示：
其中f為頻率，H A (d 00,α)為吸收損耗參考值，α為吸收係數，吸收係數與頻率、溫度、濕度以及壓力有關，B(f)=H R (f)．H T (f)．X(f)，H T (f)為揚聲器102對應的頻率響應函數，H R (f)為聲音接收器104、204與可移動聲音接收器106對應的頻率響應函數，X(f)為未修正的預設聲音信號，為第一雜訊。在部分實施例中，經修正的預設聲音信號B(f)亦可由未修正的預設聲 音信號X(f)來取代。另外，聲音接收器204於第m個時段接收到的聲音信號可以下列式子表示：
其中H d (d 01)為傳播損失，其等於距離d 00與距離d 01的比值，則為第二雜訊，第一雜訊與第二雜訊可例如藉由處理電路108擷取聲音接收器104與聲音接收器204在第m個時段所接收到的聲音信號中未包括預設聲音信號的信號。舉例來說，圖2是依照本發明一實施例的聲音接收器(例如聲音接收器104或聲音接收器204)在第m個時段所接收到的聲音信號的波形示意圖，其中Td為各個時段的時間長度，TA為預設聲音信號的信號時間長度，TN1與TN2為未包括預設聲音信號的信號的信號時間長度，處理電路108可擷取對應時間區段TN1以及TN2至少其一的信號來作為聲音接收器在第m個時段內所接收到的雜訊。
由於同一雜訊源對於聲音接收器104與聲音接收器204的影響程度的比值為固定，處理電路108可利用式(1)與式(2)計算吸收損耗參考值H A (d 00,α)，詳細來說處理電路108可依據下列式子計算吸收損耗參考值H A (d 00,α)：
其中γ(f)為第一雜訊與第二雜訊的比值。在獲得吸收損耗參考值H A (d 00,α)後，處理電路108還可依據對應第m-1個時段的揚聲器102與可移動聲音接收器106間的相對距離、相 對速度以及相對加速度預估該第m個時段的揚聲器102與可移動聲音接收器106間的相對距離，以得到預估相對距離。詳細來說，預估相對距離可如下式所示：
其中d m-1為對應第m-1個時段的揚聲器102與可移動聲音接收器106間的相對距離，v m-1為對應第m-1個時段的揚聲器102與可移動聲音接收器106間的相對速度，a m-1為對應第m-1個時段的揚聲器102與可移動聲音接收器106間的相對加速度。此外處理電路108還可依據預估相對距離預估傳播損失，而得到預估傳播損失值，預估傳播損失值可如下式所示：
處理電路108可依據預估傳播損失值、吸收損耗參考值H A (d 00,α)修正預設聲音信號。詳細來說，修正後的預設聲音信號可如下式所示：
在部分實施例中，可不依據揚聲器102對應的頻率響應函數H T (f)以及聲音接收器104、204與可移動聲音接收器106對應的頻率響應函數H R (f)對預設聲音信號X(f)進行修正，如此可將上述經修正的預設聲音信號B(f)取代為未修正的預設聲音信號X(f)，例如式(6)將經修正的預設聲音信號B(f)取代為未修正的預設聲音信號X(f)後，在不考慮頻率響應函數H T (f)以及H R (f)的情形下的修正後的預設聲音信號可如下式所示：
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)，以得到修正接收時間t Rx 。如此處理電路108便可利用修正接收時間t Rx 準確地計算可移動聲音接收器106與揚聲器102間的距離d1，距離d1可例如以下列式子獲得。
d1=v c ．(t Rx -t Tx ) (8)
其中v c 為聲音傳遞速度，tTx為揚聲器102輸出預設聲音信號X(f)的輸出時間，而修正接收時間tRx為可移動聲音接收器106接收到修正後預設聲音信號B0 A(f)的接收時間。如此藉由將修正後的預設聲音信號與可移動聲音接收器106接收到的聲音信號進行交叉相關運算，可避免環境條件變化影響所計算出的聲音接收器106接收到的預設聲音信號的接收時間，且可不需偵測空氣溫度、溼度和壓力…等環境條件，即可對應環境條件的變化修正預設聲音信號，而可計算出精確的預設聲音信號的接收時間(例如可藉由交叉相關運算計算出預設聲音信號的接收時間，進而準確地偵測出可移動聲音接收器106與揚聲器102間的距離。
此外，處理器106可依據對應第m個時段的揚聲器102與可移動聲音接收器106間的相對距離與對應第m-1個時段的揚聲器102與可移動聲音接收器106間的相對距離計算對應第m個時段的揚聲器102與可移動聲音接收器106間的相對速度。舉例來說，第m個時段的相對速度Vm可如下列式子所示： v m =(R m -R m-1)/Td (9)
其中Rm為第m個時段所計算出的相對距離，Rm-1為第m-1個時段所計算出的相對距離。另外，第m個時段的揚聲器102與可移動聲音接收器106間的相對加速度am可如以下列式子所示：a m =(v m -v m-1)/Td (10)
其中Vm為第m個時段所計算出的相對速度，Vm-1為第m-1個時段所計算出的相對速度。此外，在部份實施例中，若將預設聲音信號B(f)取代為預設聲音信號X(f)，處理電路108亦可將修正後的預設聲音信號與可移動聲音接收器106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)，以得到修正接收時間t Rx ，並接著進行上述式(8)~式(10)的計算，以獲得距離d1、相對速度Vm以及相對加速度am。
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及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，距離偵測裝置包括具有第一揚聲器以及第一聲音接收器的第一揚聲裝置、具有第二揚聲器以及第二聲音接收器的第二揚聲裝置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一段第一距離，第一揚聲器與第二聲音接收器相距一段第二距離。其中第一揚聲器與第一聲音接收器可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。此外，第二揚聲器與第二聲音接收器為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。
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，利用第一揚聲器於第m個時段輸出預設聲音信號(步驟S402)，其中m為大於1的整數。接著，計算第一聲音接收器與第二聲音接收器於第m個時段內所分別接收到的第一雜訊與第二雜訊的比值，以得到雜訊比(步驟S404)。之後，依據雜訊比、預設聲音信號、第一聲音接收器與第二聲音接收器接收到的聲音信號以及第一距離與第二距離的比值計算吸收損耗參 考值(步驟S406)，詳細來說，吸收損耗參考值得計算方式可例如藉由上述式(3)算出。然後，依據吸收損耗參考值修正預設聲音信號，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S408)。舉例來說，可依據對應第m-1個時段的第一揚聲器與可移動聲音接收器間的相對距離、相對速度以及相對加速度預估第m個時段的第一揚聲器與該可移動聲音接收器間的相對距離，以得到預估相對距離，依據預估相對距離預估傳播損失，而得到預估傳播損失值，並依據預估傳播損失值、吸收損耗參考值修正預設聲音信號。例如，可依據上述式(4)~(6)或修正預設聲音信號，其中，在部分實施例中，亦可不依據頻率響應函數H T (f)以及頻率響應函數H R (f)對預設聲音信號X(f)進行修正，如此可將上述經修正的預設聲音信號B(f)取代為未修正的預設聲音信號X(f)，如此可得到如上式(7)所示的經修正的預設聲音信號(f)。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(例如快速交叉相關運算，然不以此為限)，以得到修正接收時間。接著，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S410)。舉例來說，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。
綜上所述，本發明的實施例依據第一聲音接收器與第二聲音接收器所接收到的雜訊的比值、預設聲音信號、第一聲音接 收器與第二聲音接收器接收到的聲音信號以及第一揚聲器與第一聲音接收器、第二聲音接收器間的距離的比值計算吸收損耗參考值，並依據吸收損耗參考值修正該預設聲音信號，以修正可移動聲音接收器接收到預設聲音信號的時間，如此便可依據修正接收時間精確地計算出可移動聲音接收器與第一揚聲器間的距離，大幅地降地環境條件變化對距離偵測所造成的影響，而提高距離偵測的準確度。
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。

Claims (11)

  1. 一種距離偵測裝置，包括：一第一揚聲裝置，包括一第一揚聲器與一第一聲音接收器，該第一揚聲器於第m個時段輸出一預設聲音信號，該第一聲音接收器與該第一揚聲器相距一第一距離，m為大於1的整數；一第二聲音接收器，與該第一揚聲器相距一第二距離；一可移動聲音接收器；以及一處理電路，計算該第一聲音接收器與該第二聲音接收器於該第m個時段內所分別接收到的一第一雜訊與一第二雜訊的比值，以得到一雜訊比，依據該雜訊比、該預設聲音信號、該第一聲音接收器與該第二聲音接收器接收到的聲音信號以及該第一距離與該第二距離的比值計算一吸收損耗參考值，依據該吸收損耗參考值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，並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，其中該處理電路依據下列式子計算該吸收損耗參考值： 其中f為頻率，d00為該第一距離，d01為該第二距離，α為吸收係數，為該第一聲音接收器於該第m個時段接收到的聲音信號，為該第二聲音接收器於該第m個時段接收到的聲音信 號，γ(f)為該雜訊比，X(f)為該預設聲音信號，H d (d 01)為傳播損失，H d ( d01)等於該第一距離與該第二距離的比值，H A (d 00,α)為該吸收損耗參考值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的距離偵測裝置，其中該處理電路更依據對應第m-1個時段的該第一揚聲器與該可移動聲音接收器間的相對距離、相對速度以及相對加速度預估該第m個時段的該第一揚聲器與該可移動聲音接收器間的相對距離，以得到一預估相對距離，該處理電路依據該預估相對距離預估該傳播損失，而得到一預估傳播損失值，並依據該預估傳播損失值、該吸收損耗參考值修正該預設聲音信號。
  3. 如申請專利範圍第2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以及該預設聲音信號的乘積，以修正該預設聲音信號。
  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，其中該處理電路更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。
  5. 如申請專利範圍第4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所得到的差值，並計算該差值與一聲音傳遞速度的乘 積，以得到該可移動聲音接收器與該第一揚聲器間的距離。
  6. 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。
  7. 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裝置以及一第二聲音接收器、該第一揚聲裝置包括一第一揚聲器以及一第一聲音接收器，該第一揚聲器與該第一聲音接收器相距一第一距離，該第一揚聲器與該第二聲音接收器相距一第二距離，該距離偵測裝置的距離偵測方法包括：利用該第一揚聲器於第m個時段輸出一預設聲音信號，其中m為大於1的整數；計算該第一聲音接收器與該第二聲音接收器於該第m個時段內所分別接收到的一第一雜訊與一第二雜訊的比值，以得到一雜訊比；依據該雜訊比、該預設聲音信號、該第一聲音接收器與該第二聲音接收器接收到的聲音信號以及該第一距離與該第二距離的比值計算一吸收損耗參考值，其中該吸收損耗參考值是依據下列式子來計算： 其中f為頻率，d00為該第一距離，d01為該第二距離，α為吸收係數，為該第一聲音接收器於該第m個時段接收到的聲音 信號，為該第二聲音接收器於該第m個時段接收到的聲音信號，γ(f)為該雜訊比，X(f)為該預設聲音信號，H d (d 01)為傳播損失，H d (d 01)等於該第一距離與該第二距離的比值，H A (d 00,α)為該吸收損耗參考值；依據該吸收損耗參考值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。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的距離偵測裝置的距離偵測方法，包括：依據對應第m-1個時段的該第一揚聲器與該可移動聲音接收器間的相對距離、相對速度以及相對加速度預估該第m個時段的該第一揚聲器與該可移動聲音接收器間的相對距離，以得到一預估相對距離；以及依據該預估相對距離預估該傳播損失，而得到一預估傳播損失值，並依據該預估傳播損失值、該吸收損耗參考值修正該預設聲音信號。
  9. 如申請專利範圍第8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以及該預設聲音信號的乘積，以修正該預設聲音信號。
  10. 如申請專利範圍第7項至第9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。
  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，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所得到的差值；以及計算該差值與一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。
TW106135729A 2017-10-18 2017-10-18 距離偵測裝置及其距離偵測方法 TWI646341B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW106135729A TWI646341B (zh) 2017-10-18 2017-10-18 距離偵測裝置及其距離偵測方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW106135729A TWI646341B (zh) 2017-10-18 2017-10-18 距離偵測裝置及其距離偵測方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI646341B true TWI646341B (zh) 2019-01-01
TW201917410A TW201917410A (zh) 2019-05-01

Family

ID=65803591

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106135729A TWI646341B (zh) 2017-10-18 2017-10-18 距離偵測裝置及其距離偵測方法

Country Status (1)

Country Link
TW (1) TWI646341B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113534118A (zh) * 2020-04-17 2021-10-22 北京小米移动软件有限公司 移动距离确定方法、装置及存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103454643A (zh) * 2013-09-10 2013-12-18 浙江工商大学 恒定声压fsk超声波渡越时间精确测量方法
CN105190347A (zh) * 2013-03-15 2015-12-23 耐克斯特纳威公司 用于提供传送分集以对抗位置估算中的多路径效应的系统和方法
TW201708840A (zh) * 2015-07-14 2017-03-01 駕駛管理系統公司 使用射頻無線及超音波信號以偵測電話的位置
TW201727259A (zh) * 2016-01-19 2017-08-01 Mitsubishi Electric Corp 測位系統及測位方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105190347A (zh) * 2013-03-15 2015-12-23 耐克斯特纳威公司 用于提供传送分集以对抗位置估算中的多路径效应的系统和方法
CN103454643A (zh) * 2013-09-10 2013-12-18 浙江工商大学 恒定声压fsk超声波渡越时间精确测量方法
TW201708840A (zh) * 2015-07-14 2017-03-01 駕駛管理系統公司 使用射頻無線及超音波信號以偵測電話的位置
TW201727259A (zh) * 2016-01-19 2017-08-01 Mitsubishi Electric Corp 測位系統及測位方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113534118A (zh) * 2020-04-17 2021-10-22 北京小米移动软件有限公司 移动距离确定方法、装置及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
TW201917410A (zh) 2019-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10365166B2 (en) Environmental parameter sensor
KR101172946B1 (ko) 지연 라인 교정
TWI757600B (zh) 揚聲器調整方法與使用此方法的電子裝置
KR20090089410A (ko) 지연 라인 교정
US9883303B2 (en) Sound field measuring device, method and program
WO2016208167A1 (ja) 音源位置検出装置、音源位置検出方法、音源位置検出プログラムおよび記憶媒体
JP2019066192A5 (zh)
US20190033438A1 (en) Distance detection device and distance detection method thereof
TWI646341B (zh) 距離偵測裝置及其距離偵測方法
US7949139B2 (en) Technique for subwoofer distance measurement
JP2010258935A (ja) 移動速度検出装置及び移動速度検出方法
WO2019227353A1 (en) Method and device for estimating a direction of arrival
TWI633323B (zh) 距離偵測裝置及其距離偵測方法
TWI633276B (zh) 距離偵測裝置及其距離偵測方法
TWI633275B (zh) 距離偵測裝置及其距離偵測方法
TW201915432A (zh) 距離偵測裝置及其距離偵測方法
CN109387170B (zh) 距离检测装置及其距离检测方法
CN109375199B (zh) 距离检测装置及其距离检测方法
US9264277B2 (en) Apparatus and method for detecting null symbols
TWI683534B (zh) 等化處理的調整系統及其調整方法
WO2017004881A1 (zh) 一种参数调整方法、装置及计算机存储介质
CN109387829B (zh) 距离检测装置及其距离检测方法
CN111201712B (zh) 自适应滤波器
US20220240040A1 (en) Method and system for room calibration in a speaker system
CN109696668A (zh) 距离检测装置及其距离检测方法