一种终端设备及目标探测方法与流程

1.本技术涉及超声探测
技术领域：
：，尤其涉及一种终端设备及目标探测方法。
背景技术：
：：2.超声探测是利用超声波(频率20khz以上的声波)作为探测源进行目标探测，通过超声发送器发射一段超声波信号，超声波信号遇到目标反射回来的回波信号被超声接收器收到，根据超声波信号的发射时间和回波信号的接收时间之间的时间差可以计算出超声发送器发射点到目标的实际距离。3.然而，上述超声探测仅能探测目标的距离，不能探测目标的方位和速度。为了探测目标的方位，可以设置两个超声探测器进行探测，但当探测空间内目标较多时，通过两个超声探测器探测目标的距离，存在假数据的干扰，降低探测准确性。技术实现要素：4.本技术提供了一种终端设备及目标探测方法，以解决超声探测准确性低的问题。5.第一方面，本技术一些实施例提供一种终端设备，包括超声发送器和超声接收阵列，其中，所述超声发送器被配置为发送声波信号，所述超声接收阵列包括至少两个超声接收器，所述超声接收器被配置为接收待测目标基于所述声波信号反射的回波信号，所述控制器被配置为执行以下程序步骤：6.获取声波信号和回波信号；7.对所述声波信号和所述回波信号执行信号混合处理，以生成阵列信号；8.根据所述阵列信号计算所述待测目标的探测信息，所述探测信息包括目标距离、目标方位和目标速度，所述目标距离根据所述阵列信号中频率的频率波峰值计算得到，所述目标方位根据至少两束相同频率的阵列信号的相位差计算得到，所述目标速度根据同频率的阵列信号的相位变化序列计算得到。9.第二方面，本技术一些实施例还提供一种目标探测方法，包括：10.获取声波信号和回波信号，所述回波信号为待测目标基于所述声波信号反射的声波信号；11.对所述声波信号和所述回波信号执行信号混合处理，以生成阵列信号；12.根据所述阵列信号计算所述待测目标的探测信息，所述探测信息包括目标距离、目标方位和目标速度，所述目标距离根据所述阵列信号中频率的频率波峰值计算得到，所述目标方位根据至少两束相同频率的阵列信号的相位差计算得到，所述目标速度根据同频率的阵列信号的相位变化序列计算得到。13.由以上技术方案可知，本技术提供一种终端设备及目标探测方法，所述方法可以在发送声波信号后，接收待测目标基于声波信号反射的回波信号，对声波信号和回波信号执行信号混合处理，以生成阵列信号，再根据阵列信号计算待测目标的探测信息，其中，探测信息包括目标距离、目标方位和目标速度，目标距离根据阵列信号中频率的频率波峰值计算得到，目标方位根据至少两束相同频率的阵列信号的相位差计算得到，目标速度根据同频率的阵列信号的相位变化序列计算得到。所述方法通过接收至少两个回波信号，根据信号频率确定同一探测目标，并根据至少两个同频率信号的相位差计算方位，根据同频率信号的相位变化计算速度，不仅可以探测目标的距离，还可以探测目标的方位和速度，提高目标探测的准确性。附图说明14.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。15.图1为本技术一些实施例提供的终端设备与控制装置之间操作场景的示意图；16.图2为本技术一些实施例提供的控制装置的硬件配置示意图；17.图3为本技术一些实施例提供的终端设备的硬件配置示意图；18.图4为本技术一些实施例提供的终端设备的软件配置示意图；19.图5为本技术一些实施例提供的3个目标距离相等的示意图；20.图6为本技术一些实施例提供的存在假目标时的探测示意图；21.图7为本技术一些实施例提供的一种超声发送器和三个超声接收器的安装示意图；22.图8为本技术一些实施例提供的另一种超声发送器和三个超声接收器的安装示意图；23.图9为本技术一些实施例提供的目标探测方法的流程示意图；24.图10为本技术一些实施例提供的声波信号的反射示意图；25.图11为本技术一些实施例提供的终端设备的系统框图；26.图12为本技术一些实施例提供的信号时域图；27.图13为本技术一些实施例提供的信号频域图；28.图14为本技术一些实施例提供的信号混合的示意图；29.图15为本技术一些实施例提供的阵列信号的频域示意图；30.图16为本技术一些实施例提供的待测目标相对于超声接收器的方位示意图。具体实施方式31.为使本技术示例性实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术示例性实施例中的附图，对本技术示例性实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的示例性实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。32.基于本技术中示出的示例性实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。此外，虽然本技术中公开内容按照示范性一个或几个实例来介绍，但应理解，可以就这些公开内容的各个方面也可以单独构成一个完整技术方案。33.应当理解，本技术中说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，例如能够根据本技术实施例图示或描述中给出那些以外的顺序实施。34.此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖但不排他的包含，例如，包含了一系列组件的产品或设备不必限于清楚地列出的那些组件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它组件。35.本技术实施方式提供的终端设备可以具有多种实施形式，例如，可以是电视、智能电视、激光投影设备、显示器(monitor)、电子白板(electronicbulletinboard)、电子桌面(electronictable)等。图1和图2为本技术的终端设备的一种具体实施方式。36.图1为根据实施例中终端设备与控制装置之间操作场景的示意图。如图1所示，用户可通过智能设备300或控制装置100操作终端设备200。37.在一些实施例中，控制装置100可以是遥控器，遥控器和终端设备的通信包括红外协议通信或蓝牙协议通信，及其他短距离通信方式等，通过无线或其他有线方式来控制终端设备200。用户可以通过遥控器上按键，语音输入、控制面板输入等输入用户指令，来控制终端设备200。如：用户可以通过遥控器上音量加减键、频道控制键、上/下/左/右的移动按键、语音输入按键、菜单键、开关机按键等输入相应控制指令，来实现控制终端设备200的功能。38.在一些实施例中，也可以使用智能设备300(如移动终端、平板电脑、计算机、笔记本电脑等)以控制终端设备200。例如，使用在智能设备上运行的应用程序控制终端设备200。该应用程序通过配置可以在与智能设备关联的屏幕上，在直观的用户界面(ui)中为用户提供各种控制。39.在一些实施例中，终端设备可以不使用上述的智能设备或控制设备接收指令，而是通过触摸或者手势等接收用户的控制。40.在一些实施例中，终端设备200还可以采用除了控制装置100和智能设备300之外的方式进行控制，例如，可以通过终端设备200设备内部配置的获取语音指令的模块直接接收用户的语音指令控制，也可以通过终端设备200设备外部设置的语音控制装置来接收用户的语音指令控制。41.在一些实施例中，移动终端300可与终端设备200安装软件应用，通过网络通信协议实现连接通信，实现一对一控制操作的和数据通信的目的。如：可以实现用移动终端300与终端设备200建立控制指令协议，将遥控控制键盘同步到移动终端300上，通过控制移动终端300上用户界面，实现控制终端设备200的功能。也可以将移动终端300上显示音视频内容传输到终端设备200上，实现同步显示功能。42.在一些实施例中，终端设备200还与服务器400进行数据通信。可允许终端设备200通过局域网(lan)、无线局域网(wlan)和其他网络进行通信连接。示例的，终端设备200通过发送和接收信息，以及电子节目指南(epg)互动，接收软件程序更新，或访问远程储存的数字媒体库。服务器400可以向终端设备200提供各种内容和互动。服务器400可以是一个集群，也可以是多个集群，可以包括一类或多类服务器。43.图2示例性示出了根据示例性实施例中控制装置100的配置框图。如图2所示，控制装置100包括控制器110、通信接口130、用户输入/输出接口140、存储器、供电电源。控制装置100可接收用户的输入操作指令，且将操作指令转换为终端设备200可识别和响应的指令，起到用户与终端设备200之间交互中介作用。44.如图3所示，终端设备200包括调谐解调器210、通信器220、检测器230、外部装置接口240、控制器250、显示器260、音频输出接口270、存储器、供电电源、用户接口中的至少一种。45.在一些实施例中控制器包括处理器，视频处理器，音频处理器，图形处理器，ram，rom，用于输入/输出的第一接口至第n接口。46.显示器260包括用于呈现画面的显示屏组件，以及驱动图像显示的驱动组件，用于接收源自控制器输出的图像信号，进行显示视频内容、图像内容以及菜单操控界面的组件以及用户操控ui界面。47.显示器260可为液晶显示器、oled显示器、以及投影显示器，还可以为一种投影装置和投影屏幕。48.通信器220是用于根据各种通信协议类型与外部设备或服务器进行通信的组件。例如：通信器可以包括wifi模块，蓝牙模块，有线以太网模块等其他网络通信协议芯片或近场通信协议芯片，以及红外接收器中的至少一种。终端设备200可以通过通信器220与控制装置100或服务器400建立控制信号和数据信号的发送和接收。49.用户接口，可用于接收控制装置100(如：红外遥控器等)的控制信号。50.检测器230用于采集外部环境或与外部交互的信号。例如，检测器230包括光接收器，用于采集环境光线强度的传感器；或者，检测器230包括图像采集器，如摄像头，可以用于采集外部环境场景、用户的属性或用户交互手势，再或者，检测器230包括声音采集器，如麦克风等，用于接收外部声音。51.外部装置接口240可以包括但不限于如下：高清多媒体接口(hdmi)、模拟或数据高清分量输入接口(分量)、复合视频输入接口(cvbs)、usb输入接口(usb)、rgb端口等任一个或多个接口。也可以是上述多个接口形成的复合性的输入/输出接口。52.调谐解调器210通过有线或无线接收方式接收广播电视信号，以及从多个无线或有线广播电视信号中解调出音视频信号，如以及epg数据信号。53.在一些实施例中，控制器250和调谐解调器210可以位于不同的分体设备中，即调谐解调器210也可在控制器250所在的主体设备的外置设备中，如外置机顶盒等。54.控制器250，通过存储在存储器上中各种软件控制程序，来控制终端设备的工作和响应用户的操作。控制器250控制终端设备200的整体操作。例如：响应于接收到用于选择在显示器260上显示ui对象的用户命令，控制器250便可以执行与由用户命令选择的对象有关的操作。55.在一些实施例中控制器包括中央处理器(centralprocessingunit，cpu)，视频处理器，音频处理器，图形处理器(graphicsprocessingunit，gpu)，ramrandomaccessmemory，ram)，rom(read-onlymemory，rom)，用于输入/输出的第一接口至第n接口，通信总线(bus)等中的至少一种。56.用户可在显示器260上显示的图形用户界面(gui)输入用户命令，则用户输入接口通过图形用户界面(gui)接收用户输入命令。或者，用户可通过输入特定的声音或手势进行输入用户命令，则用户输入接口通过传感器识别出声音或手势，来接收用户输入命令。[0057]“用户界面”，是应用程序或操作系统与用户之间进行交互和信息交换的介质接口，它实现信息的内部形式与用户可以接受形式之间的转换。用户界面常用的表现形式是图形用户界面(graphicuserinterface，gui)，是指采用图形方式显示的与计算机操作相关的用户界面。它可以是在电子设备的显示屏中显示的一个图标、窗口、控件等界面元素，其中控件可以包括图标、按钮、菜单、选项卡、文本框、对话框、状态栏、导航栏、widget等可视的界面元素。[0058]如图4所示，在一些实施例中，将系统分为四层，从上至下分别为应用程序(applications)层(简称“应用层”)，应用程序框架(applicationframework)层(简称“框架层”)，安卓运行时(androidruntime)和系统库层(简称“系统运行库层”)，以及内核层。[0059]在一些实施例中，应用程序层中运行有至少一个应用程序，这些应用程序可以是操作系统自带的窗口(window)程序、系统设置程序、时钟程序、相机应用等；也可以是第三方开发者所开发的应用程序，比如嗨见程序、k歌程序、魔镜程序等。在具体实施时，应用程序层中的应用程序包不限于以上举例，实际还可以包括其它应用程序包，本技术实施例对此不做限制。[0060]框架层为应用程序提供应用编程接口(applicationprogramminginterface，api)和编程框架。应用程序框架层包括一些预先定义的函数。应用程序框架层相当于一个处理中心，这个中心决定让应用层中的应用程序做出动作。应用程序通过api接口，可在执行中访问系统中的资源和取得系统的服务。[0061]如图4所示，本技术实施例中应用程序框架层包括管理器(managers)，内容提供者(contentprovider)等，其中管理器包括以下模块中的至少一个：活动管理器(activitymanager)用与和系统中正在运行的所有活动进行交互；位置管理器(locationmanager)用于给系统服务或应用提供了系统位置服务的访问；文件包管理器(packagemanager)用于检索当前安装在设备上的应用程序包相关的各种信息；通知管理器(notificationmanager)用于控制通知消息的显示和清除；窗口管理器(windowmanager)用于管理用户界面上的图标、窗口、工具栏、壁纸和桌面部件。[0062]在一些实施例中，活动管理器用于：管理各个应用程序的生命周期以及通常的导航回退功能，比如控制应用程序的退出(包括将显示窗口中当前显示的用户界面切换到系统桌面)、打开、后退(包括将显示窗口中当前显示的用户界面切换到当前显示的用户界面的上一级用户界面)等。[0063]在一些实施例中，窗口管理器用于管理所有的窗口程序，比如获取显示屏大小，判断是否有状态栏，锁定屏幕，截取屏幕，控制显示窗口变化(例如将显示窗口缩小显示、抖动显示、扭曲变形显示等)等。[0064]在一些实施例中，系统运行库层为上层即框架层提供支撑，当框架层被使用时，安卓操作系统会运行系统运行库层中包含的c/c++库以实现框架层要实现的功能。[0065]在一些实施例中，内核层是硬件和软件之间的层。如图4所示，内核层至少包含以下驱动中的至少一种：音频驱动、显示驱动、蓝牙驱动、摄像头驱动、wifi驱动、usb驱动、hdmi驱动、传感器驱动(如指纹传感器，温度传感器，压力传感器等)、以及电源驱动等。[0066]部分终端设备200还具有目标探测功能，目标探测功能可以扩充终端设备200的交互方式，并且可以根据目标探测结果实现设备控制。在一些实施例中，终端设备200还包括超声发送器500和超声接收器600，根据超声发送器500和超声接收器600可以进行超声探测。其中，超声发送器500用于发送声波信号，声波信号传播过程中遇到障碍物会反射回来，超声接收器600用于接收声波信号遇到障碍物反射回来的回波信号。[0067]其中，超声发送器500、超声接收器600可以是内置在终端设备200上，或者超声发送器500、超声接收器600通过有线或者无线的方式与终端设备200相连接。当然，本技术实施例对超声发送器500、超声接收器600在终端设备200上的位置不作限定。或者，终端设备200可以通过外部装置接口240(如usb接口、uar接口)外接超声发送器500、超声接收器600。例如，超声发送器500(如扬声器)可以内置在终端设备200中，超声接收器600可以通过usb接口与终端设备200连接。[0068]在进行超声探测时，控制器250可以控制超声发送器500按照预设方向发送预置的声波信号，并控制超声接收器600接收声波信号被目标反射回来的回波信号，声波信号的超声波波速为已知的，根据超声波信号的发射时间和回波信号的接收时间之间的时间差可以计算出超声发送器发射点到目标的实际距离，即探测目标的距离为超声波波速与发送至接收时间数值一半的乘积，进而实现超声测距。[0069]在一些实施例中，超声发送器500和超声接收器600可以为收发分开型，即超声发送器500和超声接收器600为两个单独的元件，并分别设置在不同的位置。超声发送器500向预设方向发送声波信号，在发送信号时刻的同时基于计数器开始计时，在超声接收器600接收到回波信号时停止计时，计时器记录的时间即超声波信号的发射时间和回波信号的接收时间之间的时间差。[0070]在一些实施例中，超声发送器500和超声接收器600还可以为收发一体型，即超声发送器500和超声接收器600可以集成为超声波传感器，超声波传感器可以基于压电传感器设置收发一体模式，在进行超声探测时，首先开启超声波传感器的发送模式，向预设方向发送声波信号后，基于计数器开始计时，然后将超声波传感器由发送模式切换至接收模式，接收回波信号，根据发出后的声波信号在发射点至目标往返的飞行时间计算发射点到目标的实际距离。[0071]在一些实施例中，终端设备200可以进行单目标探测，也可以进行多目标探测，以上述超声波传感器进行多目标探测为例，开启超声波传感器的发送模式，向预设方向发送声波信号后，基于计数器开始计时，然后将超声波传感器由发送模式切换至接收模式，接收回波信号，当接收到第一目标反射的第一束回波信号时，记录接收时间为t1，当接收到第二目标反射的第二束回波信号时，记录接收时间为t2，这样每接收到一束回波信号，均记录对应的接收时间。由此，可以得到发出后的声波信号在发射点至不同目标往返的飞行时间，例如，开始计时的时间为t0，则发出后的声波信号至第一目标的飞行时间为t1-t0，发出后的声波信号至第二目标的飞行时间为t2-t0。根据飞行时间计算发射点到目标的实际距离，进而实现超声测距。[0072]然而，上述超声探测仅能探测目标的距离，不能探测目标的方位，例如，如图5所示，探测空间内包括3个目标，分别为目标1、目标2和目标3，3个目标位于以超声波传感器为圆心的同一圆上，即3个目标距离超声波传感器的距离相等，由此，基于上述超声波传感器进行超声探测时，可以测得3个目标对应的距离相等，不能准确定位3个目标的位置。[0073]为了探测目标的方位，在一些实施例中，终端设备200可以设置两个超声波传感器进行探测，通过两个超声波传感器定位目标的方位，但当探测空间内目标较多时，通过两个超声波传感器探测目标的距离，存在假数据的干扰，导致探测准确性较低。例如，如图6所示，终端设备200设置两个超声波传感器，探测空间内包括2个目标，分别为目标1和目标2，基于上述两个超声波传感器进行超声探测时，两个超声波传感器均会探测到两个距离。通过分析两个超声波传感器测得的距离，定位目标的方位时。由于存在假目标的干扰，会存在不同的定位结果。例如，如图6所示的假目标，分别为目标3和目标4，进而使得定位到的方位可能为目标3和目标4所在的位置，当探索空间内存在更多的目标时，相应的假目标也会增多，进而无法准确定位目标的方位。[0074]为了探测目标的方位和速度，本技术部分实施例中还提供一种目标探测方法，应用于终端设备200，以探测目标的距离、方位和速度。其中，能够应用所述目标探测方法的终端设备200包括：超声发送器500、超声接收阵列和控制器250。所述超声发送器500被配置为发送声波信号，所述超声接收阵列包括至少两个超声接收器600，所述超声接收器600被配置为接收待测目标基于声波信号反射的回波信号，所述控制器250则被配置为执行上述目标探测方法。[0075]其中，超声发送器500和至少两个超声接收器600可以是内置在终端设备200上，或者超声发送器500和至少两个超声接收器600通过有线或者无线的方式与终端设备200相连接。例如，如图7所示，超声发送器500(如扬声器)内置在终端设备200中，三个超声接收器600通过外部装置接口240(如usb接口)与终端设备200连接。又例如，如图8所示，超声发送器500和三个超声接收器600可以集成为独立的感知模块，通过外部装置接口240与终端设备200连接。超声发送器500发送声波信号，三个超声接收器600待测目标反射的声波信号对应的回波信号。控制器250则根据获得的声波信号和3束回波信号计算待测目标的距离、方位和速度。[0076]需要说明的是，本技术实施例提供的目标探测方法可以应用于多种目标探测领域，例如，可以应用于待机唤醒功能。以图8所示的终端设备200为例，终端设备200可以以超声信号作为探测源对终端设备200屏幕前的预设范围进行目标探测，当检测到用户靠近时，由待机状态切换至开机状态，并点亮屏幕。[0077]图9为本技术实施例中目标探测方法的流程示意图，如图9所示，控制器250被配置为执行如下步骤：[0078]s100：获取声波信号和回波信号。[0079]本技术实施例通过超声发送器500和至少两个超声接收器600对探测空间内的待测目标进行探测。进行超声探测时，控制器250可以启动超声接收器，开始接收数据，控制器250将预置的声波信号发送至超声发送器500，控制超声发送器500按照预设方向发送预置的声波信号，并接收超声接收器600采集到的待测目标反射的声波信号对应的回波信号。在探测结束后，即声波信号发送完成，并且回波信号接收完成，根据声波信号和至少两束回波信号计算待测目标的距离、方位和速度。[0080]例如，如图10所示，终端设备200包括超声发送器500和两个超声接收器600，探测空间内包括两个待测目标，分别为目标1和目标1。超声发送器500按照预设方向发送预置的声波信号，分别投射至目标1和目标2上，并经过目标1和目标2反射，由超声接收器600接收，由此，得到两束回波信号，其中，回波信号为存在时间延迟的声波信号，控制器250根据声波信号和两束回波信号计算待测目标的距离、方位和速度。[0081]为了便于存储和处理，声波信号可以为数字信号，存储在终端设备200中，当进行超声探测时，控制器250可以获取预置的声波信号，将声波信号转换成模拟声波信号，对模拟声波信号执行信号放大处理，并将执行信号放大处理后的模拟声波信号发送至超声发送器500，以及控制超声发送器500发送模拟声波信号。[0082]相应的，超声接收器600可以采集待测目标反射的模拟声波信号对应的模拟回波信号，为了便于分析处理，控制器250接收到超声接收器600采集的模拟回波信号后，滤除模拟回波信号中的低频分量，低频分量为模拟回波信号中频率低于频率阈值的信号。再对模拟回波信号执行信号放大处理，以及将执行信号放大处理后的模拟回波信号转换成回波信号，回波信号为与声波信号存在时间延迟的数字信号。[0083]如图11所示，为本技术实施例提供的终端设备200的系统框图，终端设备200可以包括一个超声发送器500、两个超声接收器600、高通滤波器、信号放大器、模数转换器(adc)，数模转换器(dac)和控制器250。用户可以预先制作一段频率随时间线性变化的声波信号，例如超声正弦波数字信号，存储在终端设备200中。进行超声探测时，以超声正弦波数字信号为例，控制器250可以将超声正弦波数字信号输入dac数模转换器，进行数模转换，将超声正弦波数字信号转换成超声正弦波模拟信号，再通过信号放大器将超声正弦波模拟信号进行信号放大处理后，发送至超声发送器500，由超声发送器500发送该超声正弦波模拟信号。[0084]该超声正弦波模拟信号遇到待测目标后反射回来，由两个超声接收器600接收，以其中一个超声接收器600进行阐述，超声接收器600接收到的模拟回波信号也是频率随时间线性变化的超声波正弦模拟信号，只是相较于发送的超声正弦波模拟信号存在时间延迟。将接收到的超声波正弦模拟信号输入高通滤波器，滤除模拟信号中非超声的低频部分，再通过信号放大器将超声正弦波模拟信号进行信号放大处理后输入adc模数转换器，进行模数转换，将超声正弦波模拟信号转换成超声正弦波数字信号，并发送至控制器250。[0085]其中，对于两个超声接收器600，在对超声正弦波模拟信号进行高通滤波后，可以采用同一个采样时钟进行采样，进而使超声接收器600采集的信号在时间上对齐。[0086]s200：对声波信号和回波信号执行信号混合处理，以生成阵列信号。[0087]获取到声波信号和回波信号后，可以对声波信号和回波信号执行信号混合处理。为了提高目标探测的准确性，在对声波信号和回波信号执行信号混合处理之前，需要将声波信号和回波信号中的信号数据序列按照时间对齐。[0088]但由于预置的线性调频超声波信号经过控制器调度、dac转换、信号放大再发送的时间不可控，也就是说，声波信号从超声发送器500发送出来的起始时间点难以准确确定。而超声接收器600接收的回波信号中，包括通过待测目标反射的声波信号，还包括声波信号没有经过反射直接到达超声接收器600的直达信号，为经过最短路径到达的声波信号。如图12、13所示，分别为本技术实施例提供的信号时域图和信号频域图，如图12、13所示，声波信号和回波信号均是频率随时间线性变化，第一回波信号和第二回波信号分别为两个超声接收器600采集到的待测目标反射的声波信号对应的回波信号。由于超声发送器500和超声接收器600之间的距离远小于超声发送器500(或超声接收器600)与目标之间的距离，因此，声波信号发送的起始时间点和直达信号的接收时间点之间时间差可以忽略。[0089]因此，在一些实施例中，可以将直达信号的接收时间点作为基准时间。控制器250在获取到至少两个超声接收器600采集的回波信号后，可以获取直达信号的接收时间点，其中，直达信号为超声接收器600接收到的未经过反射的声波信号。并滤除回波信号中接收时间点之前的信号，即认为直达信号的接收时间点为超声发送器500开始发送声波信号的起始时间点。然后可以基于信号相关性算法定位声波信号和回波信号之间的对齐点，并按照信号数据序列将声波信号和滤除信号后的回波信号执行相乘运算，以生成阵列信号。[0090]如图14所示，为本技术实施例提供的信号混合的示意图。以两束回波信号为例，分别为第一回波信号和第二回波信号，每个信号包括多个单位时间内的信号数据组成的数列，以第4个信号数据为对齐点为例，阴影部分为回波信号中被滤除的数据示例，执行信号混合处理时，控制器250可以将预置的线性调频声波信号对应的信号数列分别与滤除信号后的第一回波信号和第二回波信号对应的信号数列逐一进行相乘运算。进而得到第一回波信号对应的第一阵列信号和第二回波信号对应的第二阵列信号。[0091]例如，对于第一回波信号，将声波信号对应的信号数列分别与滤除信号后的第一回波信号对应的信号数列逐一进行相乘运算：tx[1]*rx1[4]＝rx1-if[1]，tx[2]*rx2[5]＝rx1-if[2]，……，其中，tx[1]表示声波信号中第1个信号数据，rx1[4]表示第一回波信号中第4个信号数据，rx1-if[1]表示第一阵列信号中第1个信号数据，由此，得到rx1-if数列，即第一回波信号对应的第一阵列信号。同理，将声波信号对应的信号数列分别与滤除信号后的第二回波信号对应的信号数列逐一进行相乘运算：tx[1]*rx2[4]＝rx2-if[1]，tx[2]*rx2[5]＝rx2-if[2]，……，得到rx2-if数列，即第二回波信号对应的第二阵列信号。[0092]s300：根据阵列信号计算待测目标的探测信息。[0093]其中，探测信息包括目标距离、目标方位和目标速度，目标距离根据阵列信号中频率的频率波峰值计算得到，目标方位根据至少两束相同频率的阵列信号的相位差计算得到，目标速度根据同频率的阵列信号的相位变化序列计算得到。[0094]计算目标距离时，为了分析阵列信号中的频率特征，控制器250可以将阵列信号执行傅里叶变换，以将阵列信号由时域信号转换至频域信号。如图15所示，为本技术实施例提供的阵列信号的频域示意图，以上述第一阵列信号为例，将rx1-if数列的时域数据转换为频域数据后，在频域上rx1-if数列包括多个频率波峰，每个频率波峰对应一个目标，靠近原点的频率波峰则为距离声波信号发射点较近的目标。由于距离声波信号发射点较近的目标对应的信号较强，距离较远的目标对应的信号较弱，因此，控制器250可以采用预置的阶梯能量阈值对阵列信号中的低频信号进行滤波，滤除噪声信号。[0095]控制器250可以沿阵列信号的频率方向将阵列信号划分为多个阵列区域，为多个阵列区域分别设置能量阈值，其中，多个阵列区域的能量阈值沿频率递增的方向按照预设递减幅度递减，使得靠近频域上原点的阵列区域的能量阈值较高，远离频域上原点的阵列区域的能量阈值较低。基于能量阈值在阵列区域中滤除噪声信号，其中，噪声信号为阵列区域中波能小于能量阈值的信号。例如，图15所示的3个阵列区域中，3个阵列区域的能量阈值分别为th1、th2和th3，其中，th1》th2》th3。基于3个能量阈值可以滤除阵列区域中波能小于对应能量阈值的噪声信号，即可以滤除图15所示的距离原点较近的一个频率波峰。[0096]滤除噪声信号后，可以基于波峰寻找算法在阵列信号中搜索频率波峰，以及读取频率波峰的频率波峰值，其中，频率波峰值为声波信号与回波信号的频率差。再获取声波信号中频率与时间之间的线性斜率，根据频率波峰值和线性斜率计算时间差，其中，时间差为频率波峰值与线性斜率的乘积。最后根据时间差计算目标距离，即信号的频率波峰值与目标距离具有关联关系，根据频率波峰值可以计算出目标距离。[0097]同理，根据上述第二阵列信号也可以计算出目标距离，即将rx2-if数列的时域数据转换为频域数据后，搜索频率波峰，并根据频率波峰值和线性斜率计算时间差，最后根据时间差计算目标距离。可以理解的是，由于两个超声接收器600设置的距离较近，当两个超声接收器600之间的距离小于或等于半个波长时，根据rx2-if数列得到的目标距离与根据rx1-if数列得到的目标距离相同，即频率波峰没有差别。[0098]在计算目标方位时，由于两个超声接收器600之间的距离较近，当两个超声接收器600之间的距离小于或等于声波信号的最低频率的波长的1/2时，对于同一个目标，超声发声器500发送声波信号后到两个超声接收器600接收到回波信号的时间小于1个周期，这样使得两个阵列信号(rx1-if数列和rx2-if数列)上的频率波峰相同，即频率相同。因此，根据相同的频率波峰可以确定是同一目标，根据相同频率波峰的阵列信号的相位差可以计算目标角度。[0099]因此，在一些实施例中，控制器250可以将两束相同频率的阵列信号转换为相位谱，计算两个相位谱上同频率信号之间的相位差，根据相位差计算目标方位，其中，目标方位为待测目标相对于超声接收器600的相对角度。例如，以上述第一阵列信号和第二阵列信号为例，将rx1-if数列和rx2-if数列对应的信号转换为相位谱，计算同频率的信号(同一目标)的相位差，并根据相位差计算目标方位。[0100]可以根据两个超声接收器600和待测目标构建直角三角形，并根据相位差计算构建的直角三角形中的直角边长度，进而基于角度与直角边边长的关系计算待测目标相对于超声接收器的相对角度。例如，如图16所示，以两个超声接收器600之间的连线作为斜边，以一个超声接收器600为起始点向另一个超声接收器600与待测目标的连接线作垂线，进而构建直角三角形，其中，该直角三角形的斜边l的长度为两个超声接收器600之间的距离，垂直距离d为根据两个超声接收器600和待测目标构建的直角三角形中的直角边，角度θ即为待测目标相对于超声接收器600的相对角度。[0101]因此，在一些实施例中，控制器250计算得到相位差后，可以获取声波信号的波长以及两个超声接收器600之间的距离，根据相位差和波长计算垂直距离，其中，垂直距离为根据两个超声接收器600和待测目标构建的直角三角形中的直角边长度，再根据两个超声接收器600之间的距离和垂直距离计算相对角度。例如，以图16所示的待测目标为例，根据下式计算待测目标的相对角度：[0102][0103]θ＝sin-1(d/l)[0104]其中，d表示垂直距离，表示相位差，λ表示声波信号的波长，l表示两个超声接收器600之间的距离，θ表示待测目标的相对角度。[0105]计算目标速度时，由于目标产生运动，会使得目标对应信号产生相位变化，因此，根据频率确定一个目标后，可以根据同频率(对应同一个目标)信号的相位变化的频率，得到目标的微动频率，即目标速度。因此，在一些实施例中，控制器250可以间隔预设目标探测时间控制超声发送器500发送声波信号，以及接收超声接收器600采集的待测目标反射的声波信号对应的回波信号。获取每次发送声波信号后反射的回波信号，并进行时间对齐、信号混合处理后，生成阵列信号。计算预设目标探测次数内同频率的阵列信号的相位变化序列。将相位变化序列执行傅里叶变换，以生成目标速度，其中，目标速度为同频率的阵列信号的相位变化频率。[0106]对于相位变化序列的计算，可以通过计算预设目标探测次数内相邻目标探测中同频率的阵列信号的相位差，将预设目标探测次数内的相位差组合，进而生成相位变化序列。[0107]例如，控制器250间隔预设目标探测时间控制超声发送器500发送n次声波信号，以及接收超声接收器600采集的待测目标反射的声波信号对应的回波信号，对每次目标探测后的阵列信号做相位计算，记录同频率(对应同一个目标)阵列信号的相位，以得到n次目标探测内同频率阵列信号的相位，分别为计算相邻目标探测中同频率阵列信号的相位差，进而得到相位变化序列：对该相位变化序列执行傅里叶变换，生成同频率的阵列信号的相位变化频率，即目标速度。[0108]基于上述目标探测方法，在本技术的部分实施例中还提供一种终端设备200，包括：超声发送器和超声接收阵列。其中，超声发送器被配置为发送声波信号，超声接收阵列包括至少两个超声接收器，超声接收器被配置为接收待测目标基于所述声波信号反射的回波信号，控制器250被配置为执行以下程序步骤：[0109]s100：获取声波信号和回波信号。[0110]s200：对声波信号和回波信号执行信号混合处理，以生成阵列信号。[0111]s300：根据阵列信号计算待测目标的探测信息。[0112]其中，探测信息包括目标距离、目标方位和目标速度，目标距离根据阵列信号中频率的频率波峰值计算得到，目标方位根据至少两束相同频率的阵列信号的相位差计算得到，目标速度根据同频率的阵列信号的相位变化序列计算得到。[0113]由以上技术方案可知，上述实施例提供的终端设备及音频定位方法，可以在获取到待定位音频信号后，计算待定位音频信号的动态阈值，以及对待定位音频信号执行平滑处理，以生成平滑信号，并基于预设时长窗口在平滑信号上定位有效音频信号的位置坐标，其中，动态阈值用于表征待定位音频信号中有效音频信号的信号幅值，有效音频信号的位置坐标包括起始坐标和结束坐标，起始坐标为时长窗口内平滑信号的信号幅值均大于动态阈值时的窗口起始位置坐标，结束坐标为时长窗口内平滑信号的信号幅值均小于动态阈值时的窗口起始位置坐标。所述方法可以通过计算待定位音频信号中有效音频的触发阈值，以定位具有不同噪声的音频数据，并且可以通过时长窗口直接在时域信号上定位有效音频，进而规避频率的限制，提高有效音频的定位准确性。[0114]最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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技术各实施例技术方案的范围。[0115]为了方便解释，已经结合具体的实施方式进行了上述说明。但是，上述示例性的讨论不是意图穷尽或者将实施方式限定到上述公开的具体形式。根据上述的教导，可以得到多种修改和变形。上述实施方式的选择和描述是为了更好的解释原理以及实际的应用，从而使得本领域技术人员更好的使用所述实施方式以及适于具体使用考虑的各种不同的变形的实施方式。当前第1页12当前第1页12
技术特征：
1.一种终端设备，其特征在于，包括：超声发送器，被配置为发送声波信号；超声接收阵列，包括至少两个超声接收器，所述超声接收器被配置为接收待测目标基于所述声波信号反射的回波信号；控制器，被配置为：获取声波信号和回波信号；对所述声波信号和所述回波信号执行信号混合处理，以生成阵列信号；根据所述阵列信号计算所述待测目标的探测信息，所述探测信息包括目标距离、目标方位和目标速度，所述目标距离根据所述阵列信号中频率的频率波峰值计算得到，所述目标方位根据至少两束相同频率的阵列信号的相位差计算得到，所述目标速度根据同频率的阵列信号的相位变化序列计算得到。2.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述控制器还被配置为：获取预置的声波信号，所述声波信号为频率随时间线性变化的数字信号；将所述声波信号转换成模拟声波信号；对所述模拟声波信号执行信号放大处理；将执行信号放大处理后的所述模拟声波信号发送至所述超声发送器，以及控制所述超声发送器发送所述模拟声波信号；接收所述超声接收器采集的模拟回波信号；滤除所述模拟回波信号中的低频分量，所述低频分量为所述模拟回波信号中频率低于频率阈值的信号；对所述模拟回波信号执行信号放大处理，以及将执行信号放大处理后的所述模拟回波信号转换成所述回波信号。3.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述控制器执行对所述声波信号和所述回波信号执行信号混合处理，被配置为：获取直达信号的接收时间点，所述直达信号为所述超声接收器接收到的未经过反射的声波信号；滤除所述回波信号中所述接收时间点之前的信号；按照信号数据序列将所述声波信号和滤除信号后的所述回波信号执行相乘运算，以生成阵列信号。4.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述控制器还被配置为：将所述阵列信号执行傅里叶变换，以将所述阵列信号由时域信号转换至频域信号；在所述阵列信号中搜索频率波峰，以及读取所述频率波峰的频率波峰值，所述频率波峰值为所述声波信号与所述回波信号的频率差；获取所述声波信号中频率与时间之间的线性斜率；根据所述频率波峰值和所述线性斜率计算时间差，所述时间差为所述频率波峰值与所述线性斜率的乘积；根据所述时间差计算所述目标距离。5.根据权利要求4所述的终端设备，其特征在于，所述控制器执行将所述阵列信号执行傅里叶变换后，还被配置为：
沿所述阵列信号的频率方向将所述阵列信号划分为多个阵列区域；为多个所述阵列区域分别设置能量阈值，多个所述阵列区域的能量阈值沿频率递增的方向按照预设递减幅度递减；基于所述能量阈值在所述阵列区域中滤除噪声信号，所述噪声信号为所述阵列区域中波能小于所述能量阈值的信号。6.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述控制器还被配置为：将两束相同频率的所述阵列信号转换为相位谱；计算两个所述相位谱上同频率信号之间的相位差；根据所述相位差计算目标方位，所述目标方位为所述待测目标相对于所述超声接收器的相对角度。7.根据权利要求6所述的终端设备，其特征在于，所述控制器执行根据所述相位差计算目标方位，还被配置为：获取所述声波信号的波长以及两个所述超声接收器之间的距离；根据所述相位差和所述波长计算垂直距离，所述垂直距离为根据两个所述超声接收器和所述待测目标构建的直角三角形中的直角边长度；根据所述距离和所述垂直距离计算所述相对角度。8.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述控制器还被配置为：间隔预设目标探测时间控制所述超声发送器发送所述声波信号，以及接收所述超声接收器采集的所述待测目标反射的所述声波信号对应的回波信号；计算预设目标探测次数内同频率的所述阵列信号的相位变化序列；将所述相位变化序列执行傅里叶变换，以生成目标速度，所述目标速度为同频率的所述阵列信号的相位变化频率。9.根据权利要求8所述的终端设备，其特征在于，所述控制器执行计算预设目标探测次数内同频率的所述阵列信号的相位变化序列，还被配置为：计算预设目标探测次数内相邻目标探测中同频率的所述阵列信号的相位差；将预设目标探测次数内的所述相位差组合，以生成相位变化序列。10.一种目标探测方法，其特征在于，包括：获取声波信号和回波信号，所述回波信号为待测目标基于所述声波信号反射的声波信号；对所述声波信号和所述回波信号执行信号混合处理，以生成阵列信号；根据所述阵列信号计算所述待测目标的探测信息，所述探测信息包括目标距离、目标方位和目标速度，所述目标距离根据所述阵列信号中频率的频率波峰值计算得到，所述目标方位根据至少两束相同频率的阵列信号的相位差计算得到，所述目标速度根据同频率的阵列信号的相位变化序列计算得到。

技术总结
本申请提供一种终端设备及目标探测方法，所述方法可以在发送声波信号后，接收待测目标基于声波信号反射的回波信号，对声波信号和回波信号执行信号混合处理，以生成阵列信号，再根据阵列信号计算待测目标的探测信息，其中，探测信息包括目标距离、目标方位和目标速度，目标距离根据阵列信号中频率的频率波峰值计算得到，目标方位根据至少两束相同频率的阵列信号的相位差计算得到，目标速度根据同频率的阵列信号的相位变化序列计算得到。所述方法不仅可以探测目标的距离，还可以探测目标的方位和速度，提高目标探测的准确性。提高目标探测的准确性。提高目标探测的准确性。


技术研发人员：王宏斌
受保护的技术使用者：海信视像科技股份有限公司
技术研发日：2023.05.29
技术公布日：2023/10/7