一种距离测量方法、距离测量装置及存储介质与流程

1.本公开涉及测距技术领域，尤其涉及一种距离测量方法、距离测量装置及存储介质。


背景技术：

2.随着科技的进步，很多技术的实现依赖于两设备间的距离，例如目标探测、利用智能设备执行指定任务，以及无人驾驶等。而相关技术中基于信号的飞行时间(time of flight，tof)测量设备间距离的方式有很多，例如通过红外测距、电测波测距以及超声波测距。在测距过程中，准确的确定信号在设备间的tof对确定设备间距离起着关键作用，而相关技术中确定信号在设备间的tof的不准确，导致设备间的测距结果不准确。


技术实现要素：

3.为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种距离测量方法、距离测量装置及存储介质。
4.根据本公开实施例的第一方面，提供一种距离测量方法，应用于第一设备，所述距离测量方法包括：
5.控制第一设备发射第一检测信号；确定第一时间差，所述第一时间差为所述第一设备接收到所述第一检测信号的时间以及所述第一设备接收到第二检测信号的时间之间的时间差，所述第二检测信号为第二设备接收到所述第一检测信号后响应所述第一检测信号所发送；获取所述第二设备发送的第二时间差，所述第二时间差为所述第二设备接收所述第一检测信号的时间与所述第二设备接收到所述第二检测信号的时间之间的时间差；基于所述第一时间差和所述第二时间差，确定所述第一设备和所述第二设备间的距离。
6.在一种实施方式中，所述基于所述第一时间差和所述第二时间差，确定所述第一设备和所述第二设备间的距离，包括：
7.获取第一距离和第二距离，所述第一距离为所述第一设备的信号发射器和信号接收器间的距离，所述第二距离为所述第二设备的信号发射器和信号接收器间的第二距离；基于所述第一时间差和所述第二时间差确定所述第一设备和所述第二设备之间的飞行距离，并将所述飞行距离与所述第一距离和所述第二距离之和，确定为所述第一设备和所述第二设备间的距离。
8.在一种实施方式中，所述第一时间差为第一采样时刻差与第一采样频率之间的比值，所述第二时间差为第二采样时刻差与第二采样频率之间的比值；所述第一采样时刻差为第一采样时刻与第二采样时刻之间的差值，所述第一采样时刻为第一设备采用第一采样频率对所述第一检测信号进行采样得到的采样时刻，所述第二采样时刻为第一设备采用所述第一采样频率对所述第二检测信号进行采样得到的采样时刻；所述第二采样时刻差为第三采样时刻与第四采样时刻之间的差值，所述第三采样时刻为第二设备采用第二采样频率对所述第一检测信号进行采样得到的采样时刻，所述第四采样时刻为第二设备采用所述第
二采样频率对所述第二检测信号进行采样得到的采样时刻。
9.在一种实施方式中，所述第一检测信号由所述第一设备采用第一载波频率进行调制并发射；所述第二检测信号由所述第二设备采用第二载波频率进行调制并发射；所述第二时间差通过数据编码信号表征，所述数据编码信号由所述第二设备采用第三载波频率进行调制并发射；所述第一载波频率、所述第二载波频率以及所述第三载波频率，彼此不同；所述第一设备采用如下方式接收调制后的第一检测信号、调制后的第二检测信号，以及调制后的数据编码信号；通过带通滤波器分别接收调制后的第一检测信号、调制后的第二检测信号，以及调制后的数据编码信号。
10.在一种实施方式中，所述距离测量方法还包括：
11.响应于所述第一设备接收到所述第二检测信号，控制所述第一设备再次发射第一检测信号；和/或响应于所述第一设备未接收到所述第二检测信号，但所述第一设备中上一次发射第一检测信号的时间与当前时间之间的时间间隔大于发射周期，控制所述第一设备再次发射第一检测信号。
12.在一种实施方式中，发射第一检测信号，包括：
13.按照固定发射周期，发射第一检测信号。
14.在一种实施方式中，所述发射周期采用如下方式设置：
15.获取所述第一设备和所述第二设备间的最大距离，以及所述第一设备下发发射所述第一检测信号指令的时间与所述第一设备实际发射所述第一检测信号的时间之间的时间间隔；基于所述第一设备和所述第二设备间的最大距离，以及所述时间间隔，确定所述第一时间差的最大时间差；设置大于所述最大时间差的发射周期。
16.在一种实施方式中，所述第一设备和所述第二设备间的最大距离、所述时间间隔以及所述最大时间差之间满足如下关系：
[0017][0018]
式中：t
max
：表示最大时间差；d
max
：表示第一设备和第二设备间的最大距离；u：表示信号在介质中的传播速度；td：表示第一设备下发发射第一检测信号指令的时间与第一设备实际发射第一检测信号的时间之间的时间间隔。
[0019]
根据本公开实施例的第二方面，提供一种距离测量装置，应用于第一设备，所述距离测量装置包括：
[0020]
控制单元，用于控制第一设备发射第一检测信号；确定单元，用于确定第一时间差，所述第一时间差为所述第一设备接收到所述第一检测信号的时间以及所述第一设备接收到第二检测信号的时间之间的时间差，所述第二检测信号为第二设备接收到所述第一检测信号后响应所述第一检测信号所发送；获取单元，用于获取所述第二设备发送的第二时间差，所述第二时间差为所述第二设备接收所述第一检测信号的时间与所述第二设备接收到所述第二检测信号的时间之间的时间差；确定单元，还用于基于所述第一时间差和所述第二时间差，确定所述第一设备和所述第二设备间的距离。
[0021]
在一种实施方式中，所述确定单元，用于：
[0022]
获取第一距离和第二距离，所述第一距离为所述第一设备的信号发射器和信号接收器间的距离，所述第二距离为所述第二设备的信号发射器和信号接收器间的第二距离；
基于所述第一时间差和所述第二时间差确定所述第一设备和所述第二设备之间的飞行距离，并将所述飞行距离与所述第一距离和所述第二距离之和，确定为所述第一设备和所述第二设备间的距离。
[0023]
在一种实施方式中，所述第一时间差为第一采样时刻差与第一采样频率之间的比值，所述第二时间差为第二采样时刻差与第二采样频率之间的比值；所述第一采样时刻差为第一采样时刻与第二采样时刻之间的差值，所述第一采样时刻为第一设备采用第一采样频率对所述第一检测信号进行采样得到的采样时刻，所述第二采样时刻为第一设备采用所述第一采样频率对所述第二检测信号进行采样得到的采样时刻；所述第二采样时刻差为第三采样时刻与第四采样时刻之间的差值，所述第三采样时刻为第二设备采用第二采样频率对所述第一检测信号进行采样得到的采样时刻，所述第四采样时刻为第二设备采用所述第二采样频率对所述第二检测信号进行采样得到的采样时刻。
[0024]
在一种实施方式中，所述第一检测信号由所述第一设备采用第一载波频率进行调制并发射；所述第二检测信号由所述第二设备采用第二载波频率进行调制并发射；所述第二时间差通过数据编码信号表征，所述数据编码信号由所述第二设备采用第三载波频率进行调制并发射；所述第一载波频率、所述第二载波频率以及所述第三载波频率，彼此不同；所述第一设备采用如下方式接收调制后的第一检测信号、调制后的第二检测信号，以及调制后的数据编码信号；通过带通滤波器分别接收调制后的第一检测信号、调制后的第二检测信号，以及调制后的数据编码信号。
[0025]
在一种实施方式中，所述控制单元，用于：
[0026]
响应于所述第一设备接收到所述第二检测信号，控制所述第一设备再次发射第一检测信号；和/或响应于所述第一设备未接收到所述第二检测信号，但所述第一设备中上一次发射第一检测信号的时间与当前时间之间的时间间隔大于发射周期，控制所述第一设备再次发射第一检测信号。
[0027]
在一种实施方式中，所述控制单元，用于：
[0028]
按照固定发射周期，发射第一检测信号。
[0029]
在一种实施方式中，所述发射周期采用如下方式设置：
[0030]
获取所述第一设备和所述第二设备间的最大距离，以及所述第一设备下发发射所述第一检测信号指令的时间与所述第一设备实际发射所述第一检测信号的时间之间的时间间隔；基于所述第一设备和所述第二设备间的最大距离，以及所述时间间隔，确定所述第一时间差的最大时间差；设置大于所述最大时间差的发射周期。
[0031]
在一种实施方式中，所述第一设备和所述第二设备间的最大距离、所述时间间隔以及所述最大时间差之间满足如下关系：
[0032][0033]
式中：t
max
：表示最大时间差；d
max
：表示第一设备和第二设备间的最大距离；u：表示信号在介质中的传播速度；td：表示第一设备下发发射第一检测信号指令的时间与第一设备实际发射第一检测信号的时间之间的时间间隔。
[0034]
根据本公开实施例的第三方面，提供一种距离测量装置，包括：
[0035]
处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行第
一方面或第一方面中任意一种实施方式中所述的距离测量方法。
[0036]
根据本公开实施例的第四方面，提供一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由移动终端的处理器执行时，使得移动终端能够执行第一方面或第一方面中任意一种实施方式中所述的距离测量方法。
[0037]
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：通过第一设备接收到第一检测信号的时间以及第一设备接收到第二检测信号的时间之间的第一时间差，和第二设备接收第一检测信号的时间与第二设备接收到第二检测信号的时间之间的第二时间差，确定第一设备和第二设备间的距离。相比于，通过第一设备发送第一检测信号的时间以及第一设备接收到第二检测信号的时间之间的时间差，以及第二设备发送第二检测信号的时间与第二设备接收到第一检测信号的时间之间的时间差，确定第一设备和第二设备间的距离，排除了第一设备和/或第二设备因下发发射检测信号指令到实际发射检测信号之间的时间误差对飞行时间的影响，提高了设备间测量距离的准确性。
[0038]
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
[0039]
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
[0040]
图1是根据一示例性实施例示出的两设备间测距的信号传输示意图。
[0041]
图2是根据一示例性实施例示出的一种距离测量方法的流程图。
[0042]
图3是根据一示例性实施例示出的一种距离测量方法的流程图。
[0043]
图4是根据一示例性实施例示出的一次测距过程示意图。
[0044]
图5是根据一示例性实施例示出的一次测距过程示意图。
[0045]
图6是根据一示例性实施例示出的连续测距时序示意图。
[0046]
图7是根据一示例性实施例示出的改进后的连续测距时序示意图。
[0047]
图8是根据一示例性实施例示出的一种距离测量方法的流程图。
[0048]
图9是根据一示例性实施例示出的一种距离测量方法的流程图。
[0049]
图10是根据一示例性实施例示出的检测信号波形示意图。
[0050]
图11是根据一示例性实施例示出的数据编码信号波形示意图。
[0051]
图12是根据一示例性实施例示出的一种距离测量装置框图。
[0052]
图13是根据一示例性实施例示出的一种用于距离测量装置的框图。
具体实施方式
[0053]
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0054]
图1为一次测距过程的时序图。依据图1对相关技术中导致测距不准确的原因进行分析。图1中ma表征设备a对应本地时间的时间轴，mb表征设备b对应本地时间的时间轴，
表征设备a指示信号发射器发出检测信号a的时间；t
a0
表征设备a的信号发射器实际发射检测信号a的时间；t
a1
表征检测信号a到达设备a信号接收器的时间；表征设备a的信号接收器实际获得检测信号a的时间；t
b1
表征检测信号a到达设备b信号接收器的时间；表征设备b的信号接收器实际接收到检测信号a的时间；表征设备b指示信号发射器发射检测信号b的时间；t
b2
表征设备b的信号发射器实际发射检测信号b的时间；t
b3
表征检测信号b到达设备b信号接收器的时间；表征设备b的信号接收器实际接收到检测信号b的时间；t
a3
表征检测信号b到达设备a的信号接收器的时间；表征设备a的信号接收器实际接收到检测信号b的时间。
[0055]
相关技术中基于tof进行测距时，通过设备a指示信号发射器发出检测信号a的时间与设备a的信号接收器实际接收到检测信号b的时间之间的时间差tf，以及设备b指示信号发射器发出检测信号b的时间与设备b的信号接收器实际接收到检测信号a的时间之间的时间差tr，并根据(t
f-tr)/2确定检测信号在设备a和设备b之间的tof，进而确定设备a和设备b之间的距离。通过图1可知，设备a指示信号发射器发出检测信号a的时间与设备a的信号发射器实际发射检测信号a的时间t
a0
并不相等，且检测信号a到达设备b信号接收器的时间t
b1
与设备b的信号接收器实际接收到检测信号a的时间不相等。即，由于设备内资源的不同，导致设备下发指令到设备实际执行指令间存在误差，有些设备内因资源充足产生的误差小到几乎可以忽略不计，但有些设备内因资源不足导致的误差大到几十毫秒，甚至几秒，这种误差不能被忽略。但相关技术中将不能忽略的误差也采用了忽略的方式，导致最终设备a和设备b之间的距离不准确，而某些场景中技术的是否能实现完成依赖于设备间距离的准确度，例如无人驾驶技术的实现。
[0056]
为此，本公开实施例提供了一种距离测量方法，通过控制第一设备发射第一检测信号，并确定第一设备接收到第一检测信号的时间与第一设备接收到第二检测信号的时间之间的第一时间差，以及获取第二设备发送第二设备接收第一检测信号的时间与第二设备接收到第二检测信号的时间之间的第二时间差；根据第一时间差和第二时间差，确定第一设备和第二设备间的距离。排除了因第一设备和/或第二设备的计算资源导致时间差的计算误差，进而导致第一设备和第二设备间的距离确定不准确。为了清楚的解释本实施例中的距离测量方法与相关技术的不同，将第一设备采用设备a表征，将第一检测信号采用检测信号a表征，将第二设备采用设备b表征，将第二检测信号采用检测信号b表征，在图1中，第一时间差为检测信号b到达设备a的信号接收器的时间t
a3
与表征检测信号a到达设备a信号接收器的时间t
a1
之间的时间差。第二时间差为检测信号b到达设备b的信号接收器的时间t
b3
与检测信号a到达设备b的信号接收器的时间t
b1
之间的时间差。相比于相关技术提高了飞行时间的准确性，进而提高了第一设备和第二设备间距离的准确性。
[0057]
图2是根据一示例性实施例示出的一种距离测量方法的流程图。本实施例以距离测量方法用于第一设备为例，对距离测量方法进行说明，如图2所示，该距离测量方法包括以下步骤。
[0058]
在步骤s11中，控制第一设备发射第一检测信号。
[0059]
在本公开实施例中，第一检测信号可以是第一设备实时生成的检测信号，也可以预先存储在第一设备内的检测信号，还可以是其他设备发送给第一设备的检测信号。第一
检测信号作为第一设备和第二设备间进行测距时的约定信号，当第二设备接收到第一检测信号后，向第一设备发送与第一检测信号对应的应答信号，相比于，第一设备发射第一检测信号，接收第二设备反射的第一检测信号而言，增加测距目标间的唯一性，以及降低信号在一个往返传输中的损失。
[0060]
在步骤s12中，确定第一时间差。
[0061]
在该步骤中，第一时间差为第一设备接收到第一检测信号的时间以及第一设备接收到第二检测信号的时间之间的时间差。而第二检测信号为第二设备接收到第一检测信号后响应于检测到的第一检测信号发送的检测信号。相比于，相关技术中通过第一设备发射第一检测信号的时间以及第一设备接收到第二检测信号的时间之间的时间差，考虑了因第一设备中的资源导致下发发射第一检测信号指令到实际发射第一检测信号之间的时间误差对飞行时间的影响，增加了第一时间差的准确性。
[0062]
在步骤s13中，获取第二设备发送的第二时间差。
[0063]
在该步骤中，获取的第二时间差为第二设备接收第一检测信号的时间与第二设备接收到第二检测信号的时间之间的时间差。与相关技术中通过第二设备发射第二检测信号的时间以及第二设备接收到第一检测信号的时间之间的时间差相比，排除了第二设备中因资源导致下发发射第二检测信号指令到实际发射第二检测信号之间的时间误差对飞行时间的影响，增加了第二时间差的准确性。
[0064]
在本实施例中，第一设备可以获取第二设备接收第一检测信号的时间，以及第二设备接收到第二检测信号的时间，在第一设备内根据第二设备接收第一检测信号的时间与第二设备接收到第二检测信号的时间之间的时间差计算得到第二时间差。本实施例中并不限定第二时间差在哪个设备上进行计算，可以在第一设备计算中计算得到，也可以在第二设备中计算得到，还可以在其他设备中计算得到后发送给第一设备。
[0065]
在步骤s14中，基于第一时间差和第二时间差，确定第一设备和第二设备间的距离。
[0066]
在本实施例中，根据第一时间差与第二时间差之间差的绝对值的一半，确定检测信号在第一设备和第二设备间的飞行时间，根据该飞行时间和检测信号在第一设备和第二设备所处介质中的传播速度的乘积，得到第一设备和第二设备间的距离。
[0067]
在一种实施方式中，以声波测距为例，说明该实施例中的距离测量方法。将第一设备采用设备a表征，设备a和设备b都包括扬声器和麦克风，将第一检测信号采用检测信号a表征，第一检测信号采用超声信号a表征，第二超声信号采用超声信号b表征。在图1所示的时序图中，表征设备a指示扬声器发出超声信号a的时间；t
a0
表征设备a的扬声器实际发射超声信号a的时间；t
a1
表征超声信号a到达设备a麦克风的时间；表征设备a的麦克风实际获得超声信号a的时间；t
b1
表征超声信号a到达设备b麦克风的时间；表征设备b的麦克风实际接收到超声信号a的时间；表征设备b指示扬声器发射超声信号b的时间；t
b2
表征设备b的扬声器实际发射超声信号b的时间；t
b3
表征超声信号b到达设备b麦克风的时间；表征设备b的麦克风实际接收到超声信号b的时间；t
a3
表征超声信号b到达设备a的麦克风的时间；表征设备a的麦克风实际接收到超声信号b的时间。定义d
x，y
为设备x扬声器与设备y麦克风之间的距离，则有：
[0068]da，a
＝u
·
(t
a1-t
a0
)
[0069]
式中，d
a，a
表征设备a的扬声器与麦克风之间的距离，u为超声信号在空气中的声速。
[0070]da，b
＝u
·
(t
b1-t
a0
)
[0071]
式中，d
a，b
表征设备a的扬声器与设备b的麦克风之间的距离。
[0072]db，b
＝u
·
(t
b3-t
b2
)
[0073]
式中，d
b，b
表征设备b的扬声器与麦克风之间的距离。
[0074]db，a
＝u
·
(t
a3-t
b2
)
[0075]
式中，d
b，a
表征设备b的扬声器与设备a的麦克风之间的距离。
[0076]
本实施例中，设备a与设备b之间的距离d可由下式近似计算：
[0077][0078]
在公式(1)中，设备a与设备b之间的距离d通过设备a的扬声器与设备b的麦克风之间的距离d
a，b
，以及设备b的扬声器与设备a的麦克风之间的距离d
b，a
之和的一半表征。在公式(2)中，将以及代入公式(1)中，为了推导需要在等式中增加t
b3
和t
a1
，并减去t
b3
和t
a1
，对等式结果并不产生实质的影响。对公式(2)进行整理得到公式(3)，根据d
a，a
＝u
·
(t
a1-t
a0
)，以及d
b，b
＝u
·
(t
b3-t
b2
)得到公式(4)。在图1中可以看出，t
a3-t
a1
得到的差值与得到的差值与相等，且t
b3-t
b1
与的差值相等，因此得到最终用于计算设备a与设备b之间的距离d公式(5)。
[0079]
在利用公式(5)计算设备a与设备b之间的距离d时，由于某些设备的信号发射器和信号接收器之间距离非常近，因此将d
b，b
d
a，a
的和近似看作零，故按下式计算设备a与设备b之间的距离d：
[0080][0081]
在实际计算进行计算时，将得到的第一时间差采用第一采样时刻差与第一采样频率之间的比值表征，第一采样时刻差为第一采样时刻与第二采样时刻之间的差值。将得到的第二时间差采用第二采样时刻差与第二采样频率之间的比值表征，第二采样时刻差为第三采样时刻与第四采样时刻之间的差值。其中，第一采样时刻为第一设备采用第一采样频率对第一检测信号进行采样得到的采样时刻，第二采样时刻为第一设备采用第一采样频率对第二检测信号进行采样得到的采样时刻；第三采样时刻为第二设备采用第二采样频率对第一检测信号进行采样得到的采样时刻，第四采样时刻为第二设备采
用第二采样频率对第二检测信号进行采样得到的采样时刻。
[0082]
接续上述实施例中的设备a和设备b，通过采样时刻之差与采样率转换第一时间差：
[0083][0084]
式中，n
a3
为设备a以第一采样时刻录到检测信号b的采样点时刻，n
a1
为设备a以第一采样时刻录到检测信号a的采样点时刻，f
1s
为第一采样频率。
[0085]
同理，通过采样时刻之差与采样率转换第二时间差：
[0086][0087]
式中，n
b3
为设备b以第二采样时刻录到检测信号b的采样点时刻，n
b1
为设备b以第二采样时刻录到检测信号a的采样点时刻，f
2s
为第二采样频率。其中第一采样频率可以与第二采样频率相等。
[0088]
图3是根据一示例性实施例示出的一种距离测量方法的流程图。如图3所示，该距离测量方法包括以下步骤。
[0089]
在步骤s21中，获取第一距离和第二距离。
[0090]
在该步骤中，第一距离为第一设备的信号发射器和信号接收器间的距离，第二距离为第二设备的信号发射器和信号接收器间的第二距离。在设计某些第一设备或第二设备时，出于性能考虑将信号发射器和信号接收器设置相距较远，例如为了避免声波接收器对声波发射信号的干扰，将声波发射器与声波接收器设置在间隔一定距离的不同位置。
[0091]
在步骤s22中，基于第一时间差和第二时间差确定第一设备和第二设备之间的飞行距离，并将飞行距离与第一距离和第二距离之和，确定为第一设备和第二设备间的距离。
[0092]
在本实施例中，为了准确的测量第一设备和第二设备间的距离，考虑第一设备的信号发射器和信号接收器间的距离，以及第二设备的信号发射器和信号接收器间的第二距离。将第一设备采用设备a表征，将第一检测信号采用检测信号a表征，将第二设备采用设备b表征，按下式计算设备a与设备b之间的距离d：
[0093][0094]
采用上述公式计算设备a与设备b之间的距离d，确保了测距结果的准确性。
[0095]
进一步的，为了更清楚的说明本公开实施例中的距离测量方法，将待测距的两设备用设备a和设备b表征，设备a具备信号发射器和信号接收器，设备b具备信号发射器和信号接收器，通过图4，可以看出通过设备a和设备b互相发射和接收检测信号，并通过测量检测信号在介质中的飞行时间，进而实现设备a和设备b间距离的测量。在图4中以设备a和设备b为例说明设备a和设备b间的测距过程。设备a的信号发射器发射检测信号a，设备b的信号发射器发射检测信号b，设备b的信号接收器不仅接收检测信号a并记录接收到检测信号a的时刻，还接收检测信号b并记录接收到检测信号b的时刻，将设备b接收到检测信号b的时刻与接收到检测信号a的时刻之间的差值记作时间差t1。设备a的信号接收器不仅接收检测信号b并记录接收到检测信号b的时刻，还接收检测信号a并记录接收到检测信号a的时刻，将设备a接收到检测信号a的时刻与接收到检测信号b的时刻之间的差值记作时间差t2。将时间差t1与时间差t2之间差值绝对值的一半作为检测信号a或检测信号b在设备a与设备b之间的飞行时间，根据该飞行时间以及检测信号在介质中的传播速度确定设备a与设备b之
间的距离。
[0096]
在该实施例中，可以在设备a中计算设备a与设备b之间的距离，也可以在设备b中计算设备a与设备b之间的距离，还可以在除设备a和设备b之外具备计算功能的其他设备上计算设备a与设备b之间的距离。在图4中以在设备a上计算两设备间距离为例，在设备a上计算两设备间距离时，需要设备b对时间差t1进行编码生成数据编码信号，并通过设备b的信号发射器发送给设备a，设备a对接收到的数据编码信号进行解码到时间差t1，设备a基于时间差t1以及时间差t2得到检测信号的飞行时间，并基于飞行时间确定设备a与设备b之间的距离。另外，在除设备a和设备b之外具备计算功能的其他设备上计算设备a与设备b之间的距离时，需要设备a将时间差t2进行编码生成的数据编码信号，以及和设备b对时间差t1进行编码生成的数据编码信号发送到用于计算设备a与设备b之间距离的其他设备。
[0097]
图5是根据一示例性实施例示出的一次测距过程示意图。本实施例依照图2所示的测距过程对距离测量方法进行说明。在设备a中开启测距功能后，设备a发射检测信号a，经过介质传播后由设备a的信号接收器和设备b的信号接收器分别接收检测信号a，记录检测信号a被设备a的信号接收器接收到的时刻为t
aa
，记录检测信号a被设备b的信号接收器接收到的时刻为t
ab
。当设备b信号接收器接收并检测到检测信号a后，立刻发射检测信号b，经过介质传播后由设备a的信号接收器和设备b的信号接收器分别接收到检测信号b，记录检测信号b被设备a的信号接收器接收到的时刻为t
ba
，并记录检测信号b被设备b的信号接收器接收到的时刻为t
bb
，在设备b中按t1＝t
bb
–
t
ab
计算得到时间差t1，在设备a中t2＝t
ba
–
t
aa
计算得到时间差t2。设备b中计算出时间差t1后，对该时间差t1进行编码和调制生成数据编码信号，使数据编码信号携带编码信息，将数据编码信号由设备b的信号发射器发射给设备a。设备a的信号接收器接收到数据编码信号后进行解码得到时间差t1，按d＝u*(t2
–
t1)/2 d计算设备a和设备b之间的距离d，式中d为设备a的信号发射器与信号接收器之间的距离，以及为设备b的信号发射器与信号接收器之间的距离之和，u为检测信号在介质中传播的速度。
[0098]
以设备a和设备b通过声波测距为例，u为检测信号在空气中传播的速度，近似为340m/s。更精确地，不同温度条件下声速可由如下公式计算：
[0099]
u＝331.6 0.6t(m/s)
[0100]
其中，t为摄氏度，331.6m/s是声波在空气中温度为0摄氏度时的传播速度。
[0101]
图6是根据一示例性实施例示出的连续测距时序示意图。在图6中a1表示设备a发射的第一次检测信号a，b1表示设备b发射的第一次检测信号b，c1表示第一次数据编码信号c，a2表示设备a发射的第二次检测信号a，b2表示设备b发射的第二次检测信号b，c2表示第一次数据编码信号c，后续以此类推。通过图6可知在连续测距过程中，检测信号和数据编码信号到达设备a本地时间轴的时序，以及检测信号到达设备b本地时间轴上的时序。图6是连续测距的通用时序图，本实施例以设备a和设备b之间连续三次测距为例，但并不限于连续三次测距。由于存在数据编码信号c与再次发射的检测信号a会发生碰撞导致本次测距无法完成的缺陷，因此该测距时序要求一次测距完成后即设备a检测到数据编码信号c之后，计算出两设备间距离，再发射下一次检测信号a，使得每一次测距的完整过程都是时间上独立的，以此来减小数据编码信号c与再次发射的检测信号a发生碰撞导致本次测距无法完成的概率。但该方式导致测距频率低，不满足高频测距的场景，例如自动驾驶场景。
[0102]
图7是根据一示例性实施例示出的改进后的连续测距时序示意图。如图7所示，改
进后的连续测距过程中，设备a在接收到设备b发射的检测信号b1之后发射检测信号a2，就能够使相邻两次测距互不影响，以此有效地提高测距频率。即，设备a不关注数据编码信号c的到达时刻，只是判断是否检测到检测信号b，若检测到检测信号b则再次发射检测信号a。
[0103]
通过测试发现，设备a在接收到设备b发射的检测信号b之后再次发射检测信号a，依旧存在再次发射的检测信号a与数据编码信号发生碰撞的概率，若发生再次发射的检测信号a与数据编码信号发生碰撞则会导致连续两次测距失效。接上述实施例，在图7中可看出，检测信号a2和数据编码信号c1会发生碰撞，导致第一次测距和第二次测距失效。为解决此问题，本公开实施例为检测信号a，检测信号b，数据编码信号c分别设计不同载波频率的调制信号，并在检测阶段可以使用带通滤波手段将三个信号完全分离开。一方面，解决了检测信号a、检测信号b和数据编码信号c在时间上的碰撞问题，即使发生碰撞，通过带通滤波之后也可以正常检测，不影响检测精度和检测效率。另一方面，采用分频的手段将三个不同信号完全隔离开，也可以极大程度地降低误检测率，提高了测距过程的稳定性。
[0104]
在本公开实施例中，第一检测信号由第一设备采用第一载波频率进行调制并发射；第二检测信号由第二设备采用第二载波频率进行调制并发射；第二时间差通过数据编码信号表征，数据编码信号由第二设备采用第三载波频率进行调制并发射；且第一载波频率、第二载波频率以及第三载波频率，彼此不同。
[0105]
采用不同载波频率对第一检测信号、第二检测信号以及数据编码信号进行调制，能够实现第一检测信号、第二检测信号以及数据编码信号之间不发生碰撞，进而避免了因为信号碰撞导致当前测距失败。由于在发射端采用不同的载波频率的调制第一检测信号、第二检测信号以及数据编码信号，因此在接收端采用与载波频率对应的带通滤波器对接收到的调制后的第一检测信号、调制后的第二检测信号，以及调制后的数据编码信号进行过滤得到对应的第一检测信号、第二检测信号以及数据编码信号。即，第一设备采用如下方式接收调制后的第一检测信号、调制后的第二检测信号，以及调制后的数据编码信号；通过带通滤波器分别接收调制后的第一检测信号、调制后的第二检测信号，以及调制后的数据编码信号。
[0106]
本实施例设计了一种更高效的测距时序逻辑，通过分频的方式，将测距流程中所需的三种信号调制到不同的载波频率上，避免了信号碰撞问题，可以提高测距频率，降低信号误检测率，提高测距精度。该方案成本较低、精度高、可靠性好。
[0107]
在本实施例中，信号发射器包括信号生成单元、数模转换单元(dac)以及信号发射单元。其中，信号生成单元用于按约定的载波频率对检测信号进行调制，采用的调制方式可以选择现有的任意调制方式，例如psk、fsk以及ofdm，本实施例不作具体限定。信号接收器包括信号接收单元，模式转换单元(adc)以及声波信号检测单元。其中，声波信号检测单元包括带通滤波器，对接收到调制后的信号进行滤波分离出不同的信号。
[0108]
图8是根据一示例性实施例示出的一种距离测量方法的流程图。如图8所示，该距离测量方法包括以下步骤。
[0109]
在步骤s31中，检测第一设备接收到第二检测信号。
[0110]
在步骤s32中，响应于第一设备接收到第二检测信号，控制第一设备再次发射第一检测信号。
[0111]
在本公开实施例中，为了实现连续测距，需要在检测到第一设备接收到第二检测
信号后，控制第一设备立刻发射下一次的第一检测信号，以此实现连续测距。采用检测到第一设备接收到第二检测信号后，控制第一设备立刻发射下一次的第一检测信号能够提高测距频率，保证实时得到第一设备与第二设备间的距离。但存在受第一设备资源的影响导致再次发射第一检测信号指令，与实际再次发射第一检测信号之间有延时，例如第一设备下发发射第一检测信号指令，与第一设备实际发射第一检测信号存在0.1s的延时。
[0112]
图9是根据一示例性实施例示出的一种距离测量方法的流程图。如图9所示，该距离测量方法包括以下步骤。
[0113]
在步骤s41中，检测第一设备接收到第二检测信号。
[0114]
在步骤s42中，响应于第一设备未接收到第二检测信号，但第一设备中上一次发射第一检测信号的时间与当前时间之间的时间间隔大于发射周期，控制第一设备再次发射第一检测信号。
[0115]
在本实施例中，在控制第一设备发射下一次用于测距的第一检测信号时，在第一设备中记录当前发射第一检测信号的时间并开始计时得到时间间隔，若记录的时间间隔大于设定的发射周期，且未检测到第一设备接收到第二检测信号时，控制第一设备再次发射第一检测信号，或者若记录的时间间隔未达到发射周期时但接收到检测到第一设备接收到第二检测信号，则控制第一设备再次发射第一检测信号。通过该方式可以最大限度地提高测距频率，同时可以避免由于漏检测导致不在发射测距检测信号的问题。
[0116]
本实施例中的距离测量方法在发射第一检测信号时还可以按照固定发射周期，发射第一检测信号。
[0117]
其中发射周期采用如下方式设置：
[0118]
获取第一设备和第二设备间的最大距离，以及第一设备下发发射第一检测信号指令的时间与第一设备实际发射所述第一检测信号的时间之间的时间间隔。基于第一设备和第二设备间的最大距离，以及时间间隔，确定第一时间差的最大时间差；设置大于最大时间差的发射周期。
[0119]
在本实施例中发射周期t可以根据实际使用场景预估得到，假设需要测量的最大距离为d
max
，第一设备给出发射指令到设备真正发出声波信号的时间间隔为td，可以得到第一时间差(即信号b1与信号a1到达设备a的信号接收端的时间差)的最大时间差t
max
为：
[0120][0121]
式中，u为检测信号在介质中传播的速度，例如声速近似为340m/s，td可以是几毫秒至几百毫秒，d
max
可以是几十厘米、几米或者任意值，设定发射周期t需满足t＞t
max
。
[0122]
在一种实施方式中，将第一设备采用设备a表征，将第二设备采用设备b表征，本实施例中的距离测量方式包括设备a多次发射检测信号。设备a可以在接收到设备b发射的检测信号b1之后立刻发射检测信号a2。设备a也可以按固定周期发射检测信号a2。设备a还可以接收并检测到检测信号b1后立刻发射检测信号a2，若后续未检测到检测信号b，等到与上一次发射检测信号a1的时间间隔超过周期t时发射下一次检测信号a2。
[0123]
检测信号波形可以但不限于图10所示，数据编码信号波形可以单不限于图11所示，通过检测信号a的检测信号波形确定第一采样时刻与第二采样时刻，并通过第一采样时刻与第二采样时刻确定第一采样时刻差，根据检测信号b的检测信号波形确定第三采样时
刻与第四采样时刻，并根据第三采样时刻与第四采样时刻确定第二采样时刻差，第一设备将第二采样时刻差编码后发射给第一设备，第一设备从数据编码信号波形中确定第二采样时刻差，进而根据第一采样时刻差和第二采样时刻差确定第一设备和第二设备之间的距离。
[0124]
本实施例中的检测信号可以使任意自由设计的特定信号，可以通过包络检测、相关检测或者一些其他常用信号检测方式检测其到达时刻，数据编码信号可以采用诸如fsk、psk、ofdm等任意编码调制方式生成的信号，解码端以对应的解码手段进行检测，从而获得上述距离计算公式中所需各值，进而计算得到设备间距离。
[0125]
通过本实施例提供的距离测量方法进行室内定位。例如发射端为室内固定位置放置的声波发射器，例如音响、扬声器等，接收端为iot设备，例如扫地机器人。通过信号发射器发射周期信号并由iot设备接收，从而计算出iot设备在几何空间中的位置。
[0126]
通过本实施例提供的距离测量方法进行移动支付。例如发射端为收银机等收款设备，接收端为手机等支付终端。发射端发射周期信号，接收端接收后计算其与发射端的距离，当距离小于设定阈值范围时，唤醒支付界面。与传统扫码支付方案比无需打开相机扫码，用户只需将手机靠近收款设备即可自动唤起支付界面，操作更便捷。
[0127]
通过本实施例提供的距离测量方法进行wifi密码分享。例如发射端和接收端均为手机，发射端发射周期声波信号发送，接收端接收后计算其与发射端的距离，当距离小于设定阈值范围时，进行密码传输解码等操作。同样节约了现有扫一扫功能的打开相机扫码的动作，而且可以降低功耗减小误操作。
[0128]
通过本实施例提供的距离测量方法进行音箱接力。例如发射端为音箱设备，接收端为手机，发射端发射周期声波信号，接收端接收后计算其与发射端的距离，当距离小于设定阈值范围时，完成音箱接力，对比现行蓝牙音箱接力方式可降低误唤率，减小误操作。
[0129]
基于相同的构思，本公开实施例还提供一种距离测量装置。
[0130]
可以理解的是，本公开实施例提供的距离测量装置为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。结合本公开实施例中所公开的各示例的单元及算法步骤，本公开实施例能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同的方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开实施例的技术方案的范围。
[0131]
图12是根据一示例性实施例示出的一种距离测量装置框图。参照图12，该装置100包括控制单元101，确定单元102以及获取单元103，该距离测量装置100应用于第一设备，距离测量装置100包括：
[0132]
控制单元101，用于控制第一设备发射第一检测信号；确定单元102，用于确定第一时间差，第一时间差为第一设备接收到第一检测信号的时间以及第一设备接收到第二检测信号的时间之间的时间差，第二检测信号为第二设备接收到第一检测信号后响应第一检测信号所发送；获取单元103，用于获取第二设备发送的第二时间差，第二时间差为第二设备接收第一检测信号的时间与第二设备接收到第二检测信号的时间之间的时间差；确定单元102，还用于基于第一时间差和第二时间差，确定第一设备和第二设备间的距离。
[0133]
在一种实施方式中，确定单元102，用于：
[0134]
获取第一距离和第二距离，第一距离为第一设备的信号发射器和信号接收器间的距离，第二距离为第二设备的信号发射器和信号接收器间的第二距离；基于第一时间差和第二时间差确定第一设备和第二设备之间的飞行距离，并将飞行距离与第一距离和第二距离之和，确定为第一设备和第二设备间的距离。
[0135]
在一种实施方式中，第一时间差为第一采样时刻差与第一采样频率之间的比值，第二时间差为第二采样时刻差与第二采样频率之间的比值；第一采样时刻差为第一采样时刻与第二采样时刻之间的差值，第一采样时刻为第一设备采用第一采样频率对第一检测信号进行采样得到的采样时刻，第二采样时刻为第一设备采用所述第一采样频率对第二检测信号进行采样得到的采样时刻；第二采样时刻差为第三采样时刻与第四采样时刻之间的差值，第三采样时刻为第二设备采用第二采样频率对第一检测信号进行采样得到的采样时刻，第四采样时刻为第二设备采用第二采样频率对第二检测信号进行采样得到的采样时刻。
[0136]
在一种实施方式中，第一检测信号由第一设备采用第一载波频率进行调制并发射；第二检测信号由第二设备采用第二载波频率进行调制并发射；第二时间差通过数据编码信号表征，数据编码信号由第二设备采用第三载波频率进行调制并发射；第一载波频率、第二载波频率以及第三载波频率，彼此不同；第一设备采用如下方式接收调制后的第一检测信号、调制后的第二检测信号，以及调制后的数据编码信号；通过带通滤波器分别接收调制后的第一检测信号、调制后的第二检测信号，以及调制后的数据编码信号。
[0137]
在一种实施方式中，控制单元101，用于：
[0138]
响应于第一设备接收到第二检测信号，控制第一设备再次发射第一检测信号；和/或响应于第一设备未接收到第二检测信号，但第一设备中上一次发射第一检测信号的时间与当前时间之间的时间间隔大于发射周期，控制第一设备再次发射第一检测信号。
[0139]
在一种实施方式中，控制单元101，用于：
[0140]
按照固定发射周期，发射第一检测信号。
[0141]
在一种实施方式中，发射周期采用如下方式设置：
[0142]
获取第一设备和第二设备间的最大距离，以及第一设备下发发射第一检测信号指令的时间与第一设备实际发射第一检测信号的时间之间的时间间隔；基于第一设备和第二设备间的最大距离，以及时间间隔，确定第一时间差的最大时间差；设置大于最大时间差的发射周期。
[0143]
在一种实施方式中，第一设备和第二设备间的最大距离、时间间隔以及最大时间差之间满足如下关系：
[0144][0145]
式中：t
mmax
：表示最大时间差；d
max
：表示第一设备和第二设备间的最大距离；u：表示信号在介质中的传播速度；td：表示第一设备下发发射第一检测信号指令的时间与第一设备实际发射第一检测信号的时间之间的时间间隔。
[0146]
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
[0147]
图13是根据一示例性实施例示出的一种用于距离测量装置200的框图。例如，装置
200可以是移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等。
[0148]
参照图13，装置200可以包括以下一个或多个组件：处理组件202，存储器204，电力组件206，多媒体组件208，音频组件210，输入/输出(i/o)接口212，传感器组件214，以及通信组件216。
[0149]
处理组件202通常控制装置200的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件202可以包括一个或多个处理器220来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件202可以包括一个或多个模块，便于处理组件202和其他组件之间的交互。例如，处理组件202可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件208和处理组件202之间的交互。
[0150]
存储器204被配置为存储各种类型的数据以支持在装置200的操作。这些数据的示例包括用于在装置200上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器204可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(sram)，电可擦除可编程只读存储器(eeprom)，可擦除可编程只读存储器(eprom)，可编程只读存储器(prom)，只读存储器(rom)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
[0151]
电力组件206为装置200的各种组件提供电力。电力组件206可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为装置200生成、管理和分配电力相关联的组件。
[0152]
多媒体组件208包括在所述装置200和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(lcd)和触摸面板(tp)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件208包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当装置200处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。
[0153]
音频组件210被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件210包括一个麦克风(mic)，当装置200处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器204或经由通信组件216发送。在一些实施例中，音频组件210还包括一个扬声器，用于输出音频信号。
[0154]
i/o接口212为处理组件202和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。
[0155]
传感器组件214包括一个或多个传感器，用于为装置200提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件214可以检测到装置200的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为装置200的显示器和小键盘，传感器组件214还可以检测装置200或装置200一个组件的位置改变，用户与装置200接触的存在或不存在，装置200方位或加速/减速和装置200的温度变化。传感器组件214可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件214还可以包括光传感器，如cmos或ccd图像传感器，用于在成
像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件214还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。
[0156]
通信组件216被配置为便于装置200和其他设备之间有线或无线方式的通信。装置200可以接入基于通信标准的无线网络，如wifi，4g或5g，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件216经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件216还包括近场通信(nfc)模块，以促进短程通信。例如，在nfc模块可基于射频识别(rfid)技术，红外数据协会(irda)技术，超宽带(uwb)技术，蓝牙(bt)技术和其他技术来实现。
[0157]
在示例性实施例中，装置200可以被一个或多个应用专用集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)、数字信号处理设备(dspd)、可编程逻辑器件(pld)、现场可编程门阵列(fpga)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述方法。
[0158]
在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器204，上述指令可由装置200的处理器220执行以完成上述方法。例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是rom、随机存取存储器(ram)、cd-rom、磁带、软盘和光数据存储设备等。
[0159]
可以理解的是，本公开中“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
[0160]
进一步可以理解的是，术语“第一”、“第二”等用于描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开，并不表示特定的顺序或者重要程度。实际上，“第一”、“第二”等表述完全可以互换使用。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。
[0161]
进一步可以理解的是，除非有特殊说明，“连接”包括两者之间不存在其他构件的直接连接，也包括两者之间存在其他元件的间接连接。
[0162]
进一步可以理解的是，本公开实施例中尽管在附图中以特定的顺序描述操作，但是不应将其理解为要求按照所示的特定顺序或是串行顺序来执行这些操作，或是要求执行全部所示的操作以得到期望的结果。在特定环境中，多任务和并行处理可能是有利的。
[0163]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利范围指出。
[0164]
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利范围来限制。