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CN107807360A - 具有距离检测功能的电子装置及其距离检测方法 - Google Patents

具有距离检测功能的电子装置及其距离检测方法 Download PDF

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CN107807360A CN201710961197.9A CN201710961197A CN107807360A CN 107807360 A CN107807360 A CN 107807360A CN 201710961197 A CN201710961197 A CN 201710961197A CN 107807360 A CN107807360 A CN 107807360A
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Abstract

一种具有距离检测功能的电子装置及其距离检测方法，其中具有距离检测功能的电子装置包括一主装置以及一从装置。主装置包括一第一收发器以及一超音波接收器，从装置包括一第二收发器以及一超音波发射器。第一收发器与第二收发器以射频进行双向通讯及配对，超音波接收器接收由超音波发射器发出的一超音波，以供主装置根据超音波飞行时间计算主装置与从装置的相对距离。

Description

具有距离检测功能的电子装置及其距离检测方法
技术领域
本发明涉及一种电子装置，尤其涉及一种具有距离检测功能的电子装置及其距离检测方法。
背景技术
近年来，随着科技的进步，现代人随身携带各种电子装置，但常常发生遗失或找不到的情形，造成极大的困扰。另外，失智老人、小孩、宠物走失也会带来紧张及不安，因此针对防丢寻物开发的携带式电子装置因应而生，然而，这些携带式电子装置虽可达到警示的功效，但仅能概略得知待测物正处在遗失的范围外，却无法精确得知实际的距离。此外，现有技术以射频功率衰减量进行距离检测时，常会受到天线辐射场型的影响，造成距离检测的准确度降低，因此，如何解决现有技术的问题及开发更可靠的防丢寻物装置，为业界亟待克服的课题。
发明内容
本发明有关于一种具有距离检测功能的电子装置及其距离检测方法，根据超音波飞行时间计算相对距离，以提高精确度。
根据本发明之一方面，提出一种具有距离检测功能的电子装置，包括一主装置以及一从装置。主装置包括一第一收发器以及一超音波接收器，从装置包括一第二收发器以及一超音波发射器。第一收发器与第二收发器以射频进行双向通讯及配对，超音波接收器接收由超音波发射器发出的一超音波，以供主装置根据超音波飞行时间计算主装置与从装置的相对距离。
根据本发明之一方面，提出一种距离检测方法，用于一电子装置，电子装置包括一主装置以及一从装置，距离检测方法包括下列步骤。主装置以及从装置以射频进行双向通讯及配对。设定进行距离检测的一触发条件。当符合触发条件时，主装置接收从装置发出的一超音波。主装置根据超音波飞行时间计算主装置与从装置的相对距离。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合附图详细说明如下。
附图说明
图1为依照本发明的一个实施例的具有距离检测功能的电子装置的示意图。
图2为依照本发明的一个实施例的距离检测方法的流程图。
图3为依照本发明的另一实施例的具有距离检测功能的电子装置的示意图。
图4为依照图3的具有距离检测功能的电子装置的操作流程的时间轴示意图。
附图标记：
10、10’：具有距离检测功能的电子装置
11：主装置
12：从装置
110、120：主控制器
111：第一收发器
111’：第一蓝牙收发器
112：超音波接收器
113、123：设定模组
114、124：提示模组
115、125：天线模组
121：第二收发器
121’：第二蓝牙收发器
122：超音波发射器
126：时间同步单元
RF：射频讯号
SD：超音波
具体实施方式
以下提出实施例进行详细说明，实施例仅用以作为范例说明，并非用以限缩本发明欲保护的范围。以下是以相同/类似的符号表示相同/类似的组件做说明。
请参照图1，依照本发明一个实施例的具有距离检测功能的电子装置10包括一主装置11以及一从装置12。主装置11与从装置12分别具有一主控制器110、120，例如是微处理器，用以执行逻辑运算及软件的设定，且主装置11可包括与主控制器110电性连接的一第一收发器111、一超音波接收器112、一设定模组113以及一提示模组114，从装置12可包括与主控制器120电性连接的一第二收发器121、一超音波发射器122、一设定模组123以及一提示模组124。
在本实施例中，主装置11及从装置12可以是以射频波段进行通讯的手机、外围装置或防丢寻物产品，例如通过蓝牙、WiFi、Zigbee等技术进行无线通信，只要经由配对完成，即可进行双向通讯。
第一收发器111与第二收发器121分别具有一天线模组115、125，用以分别传输及接收射频讯号RF，并对射频讯号RF分别进行编码及译码，以使主装置11与从装置12进行双向通讯及配对，且主装置11或从装置12并可依据一特定触发条件发起测距请求。在本实施例中，从装置12不限定为只有一个，当从装置12的数量为一个以上时，需先经配对完成，以确认配对身份。例如：在进行测距之前，第一收发器111发射一射频询问码至第二收发器121，从装置12确认射频询问码后告知主装置11以完成配对，接着，超音波发射器122可发出一超音波回答码至超音波接收器112，以供主装置11进行距离检测，其中射频询问码中包括代表配对的从装置12身份的辨识码。如此，可避免其他从装置12误答，以降低干扰及节省功耗。
超音波接收器112可包括一麦克风单元，而超音波发射器122可包括一音源放大单元，超音波接收器112用以接收由超音波发射器122发出的一超音波SD，以供主装置11计算超音波SD的飞行时间。其中，超音波SD的传输速度例如一毫秒行进34.3厘米。当主装置11与从装置12相距5米时，超音波SD的飞行时间大约14.6毫秒。
在本实施例中，射频讯号RF的传输速度远高于超音波SD的传输速度，因此，主装置11可根据第一收发器111测距发起指令时间与超音波接收器112接收时间来推估超音波SD的发射时间以及到达时间，以供主装置11根据超音波SD飞行时间(也即超音波SD的发射时间与到达时间的时间差)计算主装置11与从装置12的相对距离。在本实施例中，射频讯号RF产生的时间延迟非常的小(约数十纳秒ns)，可以忽略不计射频传输产生的距离误差。以主装置11与从装置12的相对距离为5米为例，若射频讯号RF以外的讯号链路总延迟控制在1ms以内，主装置11与从装置12之间的距离误差可控制在30厘米内，射频讯号RF在空间中传输延迟程度不影响其准确度。
此外，以超音波SD飞行时间计算主装置11与从装置12的相对距离的好处是准确度高，不受射频天线场型影响，以避免现有技术以射频功率衰减量进行距离检测时，常会受到天线辐射场型的影响，造成距离检测的准确度降低。
接着，请参照图1，设定模组113、123用以设定进行距离检测的一触发条件，而提示模组114、124可根据主装置11与从装置12的相对距离大于一距离设定值的结果，进行提示。例如：在一实施例中，当主装置11或从装置12从用户身上掉落或待测物(例如小孩或宠物)远离用户时，主装置11或从装置12依据接收讯号强度指示(RSSI)读值判断，先发起距离检测请求，从装置12或主装置11对应接收到测距请求后，从装置12发射超音波SD，主装置11接受到超音波SD后开始计算超音波SD飞行时间，以得知主装置11与从装置12的相对距离。当主装置11与从装置12的相对距离小于一距离设定值，持续进行距离检测至少一次，以监控待测物品相对距离状态。当主装置11与从装置12的相对距离大于一距离设定值，提示模组114、124提示用户，例如通过发出警报声、震动、指示灯闪烁、字幕内容显示等至少一种方式进行提示。用户得到警报的提示之后，可减少主装置11或从装置12从用户身上掉落而遗失的风险或待测物(例如小孩或宠物)远离使用者的风险，以达到防丢的功效。
上述的设定模组113可包括一加速度传感器(G sensor，图未示出)，用以检测主装置11或从装置12的重力加速度是否符合触发条件。例如：当主装置11或从装置12从用户身上掉落而撞击到地面时，主装置11或从装置12的加速度传感器检测重力加速度大于一设定值，从而启动主装置11或从装置12发起距离检测。
在另一实施例中，上述的设定模组113可包括一射频功率传感器(图未示出)，用以检测主装置11或从装置12发出的射频功率的衰减量是否符合触发条件。例如：射频功率传感器可根据接收讯号强度指示(RSSI)测距方法来评估主装置11与从装置12之间的粗略距离与其变化，也即随着主装置11与从装置12之间的距离增加，射频功率的衰减量也会随之增加。因此，当检测到主装置11或从装置12的射频功率的衰减量大于一设定值时，启动主装置11或从装置12发起距离检测，以进行超音波距离检测，取得更精确的距离信息。
请参照图1及2，其中图2为依照本发明一实施例的距离检测方法的流程图。首先，在步骤S11中，主装置11与从装置12以射频进行双向通讯及配对，在步骤S12中，判断是否符合一触发条件。例如：检测主装置11或从装置12的重力加速度是否符合触发条件或是检测主装置11或从装置12发出的射频功率的衰减量是否符合触发条件。在步骤S12中，若符合触发条件，则进入步骤S13，若不符合触发条件，则持续进行检测至少一次。
接着，在步骤S13中，主装置11确认配对的从装置12身份。例如，在进行测距之前，主装置11发射一射频询问码至从装置12，从装置12确认射频询问码后告知主装置11以完成配对，接着，从装置12发出一超音波回答码至主装置11，以供主装置11进行距离检测。如此，可避免其他从装置12误答，以降低干扰及节省功耗。在步骤S13中，若配对身份已确认，则进行步骤S14，若无法确认配对身份，则重新回到步骤S11中进行双向通讯及配对。
接着，在步骤S14中，从装置12发射超音波SD，以供主装置11进行距离检测。其中，主装置11可根据测距发起指令时间以及超音波到达时间计算超音波SD飞行时间，进而得知主装置11与从装置12的相对距离。接着，在步骤S15中，判断主装置11与从装置12的相对距离是否超过距离设定值。若否，则回到步骤S11中进行双向通讯及配对。在步骤S15中，若超过距离设定值，则进行步骤S16，提示使用者。例如通过发出警报声、震动、指示灯闪烁、字幕内容显示等至少一种方式进行提示。
当然，使用者也可设定提示的强度或类型，例如可根据主装置11与从装置12的相对距离超过距离设定值的程度(例如超过1米、2米、3米等等)来设定提示的强度(低强度、中强度、高强度等等)。此外，提示模组还可包括一显示屏幕，用以显示以超音波检测的主装置11与从装置12的相对距离，如此可更精确寻找到待测物。
由以上的操作流程可知，当用户得到提示之后，可减少主装置11或从装置12从用户身上掉落而遗失的风险，以达到防丢的功效。此外，在另一实施例中，当从装置12位于待测物(例如小孩或宠物)上，主装置11在用户身上，由以上的操作流程可知，当用户得到提示之后，可减少从装置12离开主装置11一预定距离(例如5米)之外的风险，进而防止待测物(例如小孩或宠物)走丢。
请参照图3，依照本发明另一实施例的具有距离检测功能的电子装置10’包括一主装置11以及一从装置12。与上述实施例不同之处在于：本实施例以蓝牙收发器来执行双方通讯及配对，其余相同组件例如主控制器110、120、超音波接收器112、超音波发射器122、设定模组113、123以及提示模组114、124将不再重复论述。如图3所示，第一蓝牙收发器111’与第二蓝牙收发器121’分别具有一天线模组115、125，用以分别传输及接收2.4GHz至2.485GHz频段的射频讯号RF，当主装置11或从装置12依据一触发条件发起测距请求时，第一蓝牙收发器111’发射一射频询问码至第二蓝牙收发器121’，从装置12确认射频询问码后告知主装置11以完成配对，接着，超音波发射器122发出一超音波回答码至超音波接收器112，以供主装置11计算相对距离。
在本实施例中，主装置11及从装置12可以是具有蓝牙功能的手机、外围装置或防丢寻物产品，只要经由配对完成，即可进行双向通讯。但主装置11及从装置12也可以WIFI或zigbee进行无线通信，本发明对此不加以限制。
在本实施例中，虽然射频讯号RF的传输速度远高于超音波SD的传输速度，但蓝牙收发器之间无法实时传输与响应测距发起指令而造成时间延迟，延迟时间可达100毫秒等级，因而本实施例采用时间同步方式使蓝牙收发器的时间延迟不至于影响距离检测的精准度。
请参照图3及4，图4为依照图3的具有距离检测功能的电子装置10’的操作流程的时间轴示意图。从装置12包括一时间同步单元126，用以进行主装置11与从装置12的时间同步(精确度可达100微秒等级)。当主装置11或从装置12依据一触发条件发起距离检测时，时间同步单元126可通过第一蓝牙收发器111’与第二蓝牙收发器121’分别传输及接收射频讯号RF以进行时间同步。接着，从装置12记录超音波SD的发射时间(以时间点A表示)。接着，超音波接收器112接收由超音波发射器122发出的超音波SD并记录超音波SD到达时间(以时间点B表示)。接着，经过若干蓝牙讯号时间延迟后，从装置12经由第二蓝牙收发器121’，将先前记录的超音波SD的发射时间，在时间点C回传至主装置11。
如此，主装置11可根据从装置12回传的发射时间(时间点A)及超音波SD到达时间(时间点B)计算超音波SD飞行时间。
在本实施例中，虽然第二蓝牙收发器121’无法实时告知超音波SD发射时间而造成时间延迟(以时间点C表示)，但时间同步单元126已经先完成时间同步，故主装置仍可在事后得到时间点A信息并据此计算超音波SD飞行时间，不至于因蓝牙收发器的时间延迟而影响距离检测的精准度。
本发明上述实施例所揭露的具有距离检测功能的电子装置及其距离检测方法，根据超音波飞行时间计算相对距离，以提高精确度。本发明通过超音波进行距离检测，可减少距离误差，并可避免受到天线辐射场型的影响。
综上所述，虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰。因此，本发明的保护范围当以本发明的权利要求书所界定的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种具有距离检测功能的电子装置，其特征在于，包括：
一主装置，包括一第一收发器以及一超音波接收器；以及
一从装置，包括一第二收发器以及一超音波发射器，该第一收发器与该第二收发器以射频进行双向通讯及配对，该超音波接收器接收由该超音波发射器发出的一超音波，以供该主装置根据该超音波飞行时间计算该主装置与该从装置的相对距离。
2.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，
该从装置还包括一时间同步单元，该时间同步单元用以进行该主装置与该从装置的时间同步，该从装置记录该超音波发射器的一发射时间，并将该发射时间经由该第二收发器回传至该主装置，该超音波接收器接收由该超音波发射器发出的该超音波并记录该超音波到达时间，该主装置根据回传的该发射时间及该超音波到达时间计算该超音波飞行时间。
3.如权利要求1或2所述的电子装置，其特征在于，该主装置及该从装置还包括一设定模组，用以设定进行距离检测的一触发条件。
4.如权利要求3所述的电子装置，其特征在于，该设定模组包括一加速度传感器，用以检测该主装置或该从装置的重力加速度是否符合该触发条件。
5.如权利要求3所述的电子装置，其特征在于，该设定模组包括一射频功率传感器，用以检测该主装置或该从装置发出的射频功率的衰减量是否符合该触发条件。
6.如权利要求3所述的电子装置，其特征在于，该主装置或该从装置依据该触发条件发起距离检测时，该第一收发器发出一射频询问码至该第二收发器，该从装置确认该射频询问码后告知该主装置，该超音波发射器发出一超音波回答码至该超音波接收器，以供该主装置进行距离检测。
7.如权利要求1或2所述的电子装置，其特征在于，该主装置及该从装置还分别包括一提示模组，该提示模组根据该主装置与该从装置的相对距离大于一距离设定值的结果，进行提示。
8.一种距离检测方法，用于一电子装置，其特征在于，该电子装置包括一主装置以及一从装置，该距离检测方法包括：
该主装置以及该从装置以射频进行双向通讯及配对；
设定进行距离检测的一触发条件；
当符合该触发条件时，该主装置接收该从装置发出的一超音波；以及
该主装置根据该超音波飞行时间计算该主装置与该从装置的相对距离。
9.如权利要求8所述的距离检测方法，其特征在于，当主装置或该从装置依据该触发条件发起距离检测时，还包括进行该主装置与该从装置的时间同步，其中该从装置记录该超音波的发射时间并将该发射时间回传至该主装置，该主装置记录该超音波到达时间，以供该主装置根据该超音波发射时间及该超音波到达时间计算该超音波飞行时间。
10.如权利要求8或9所述的距离检测方法，其特征在于，还包括以一加速度传感器检测该主装置或该从装置的重力加速度是否符合该触发条件。
11.如权利要求8或9所述的距离检测方法，其特征在于，还包括以一射频功率传感器检测该主装置或该从装置发出的射频功率的衰减量是否符合该触发条件。
12.如权利要求8或9所述的距离检测方法，其特征在于，该主装置或该从装置依据该触发条件发起距离检测时，该主装置发出一射频询问码至该从装置，该从装置确认该射频询问码后告知该主装置，该从装置发出一超音波回答码至该主装置，以供该主装置进行距离检测。
13.如权利要求8或9所述的距离检测方法，其特征在于，该主装置与该从装置的相对距离大于一距离设定值时，还包括通过发出警报声、震动、指示灯闪烁以及字幕内容显示的至少一种方式进行一提示。
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