[发明专利]一种超声导盲方法及其便携式超声导盲装置

权利要求书

1.一种超声导盲方法，包括如下步骤：

1)通过发射换能器向环境中发射宽带线性调频的超声探测信号；所述的超声探测信号在空气中传播，经障碍物反射，产生回波信号；

2)再由接收换能器接收回波信号；所述步骤1)中的发射换能器和步骤2)中的接收换能器相邻放置，并指向同一个方向；

3)对回波信号进行处理，得到音频提示声；

4)将音频提示声通过耳机输出，反馈给使用者。

2.根据权利要求1所述的超声导盲方法，其特征在于，所述步骤1)中的超声探测信号由微控制器操作信号发生器产生并放大其功率。

3.根据权利要求1所述的超声导盲方法，其特征在于，所述步骤1)中的超声探测信号为带宽40kHz～80kHz，周期为0.1s或0.2s的线性调频信号，当探测距离在2.5m以内时，周期为0.1s，当探测距离为2.5m至5m时，周期切换到0.2s。

4.根据权利要求1所述的超声导盲方法，其特征在于，所述步骤3)中，对回波信号的处理方法包括步骤：

3a)放大回波信号的幅度；

3b)对放大后的回波信号采用解线性调频方法进行解调，用信号产生单元中的信号发生器产生的线性调频信号在时域上与放大后的回波信号相乘，得到包含有差频与和频的解调信号；

3c)对解调信号低通滤波滤除解调信号中的和频信号，得到与障碍物距离成正比的差频信号，输出到音频反馈模块。

5.根据权利要求1所述的超声导盲方法，其特征在于，所述步骤4)中，通过音频反馈模块将差频信号放大幅度，得到音频提示声。

6.一种便携式超声导盲装置，其特征在于，该装置包括：

发射模块，所述发射模块包括：发射换能器、信号产生单元和微控制器；所述的微控制器，用于控制信号产生单元产生连续周期的宽带线性调频信号并放大形成超声探测信号；所述的发射换能器，用于向环境中发射超声探测信号；所述的信号为带宽40kHz～80kHz，周期为0.1s或0.2s的线性调频信号；

接收模块，所述接收模块包括：接收换能器和回波处理单元；所述的接收换能器，用于接收所述的超声探测信号在空气中传播经障碍物反射所产生的回波信号；所述的发射换能器和接收换能器相邻放置，并指向同一个方向；所述的回波处理单元，用于对回波信号处理，进行回波放大、回波解调和低通滤波，得到差频信号；和

音频反馈模块，用于放大差频信号并驱动耳机输出音频信号。

7.根据权利要求6所述的超声导盲装置，其特征在于，所述的发射换能器和接收换能器是超声静电换能器，或者压电薄膜超声换能器。

8.根据权利要求7所述的超声导盲装置，其特征在于，所述的发射换能器和接收换能器为超声静电换能器，所述的信号产生单元包括：信号发生器、信号增强电路和换能器驱动电路；所述的信号发生器由微控制器控制产生连续周期的宽带线性调频信号；所述的信号增强电路，用于将线性调频信号的功率放大；所述的换能器驱动电路，用于产生一直流偏置电压驱动所述的发射换能器和所述的接收换能器工作。

9.根据权利要求6所述的超声导盲装置，其特征在于，所述的回波处理单元包括回波放大电路、回波解调电路和低通滤波电路；

所述回波解调电路使用解线性调频方法对放大后的回波信号进行解调，用信号发生器产生的线性调频信号在时域上与放大后的回波信号相乘，得到包含有差频与和频的解调信号；

所述的低通滤波电路，用于滤除解调信号中的和频信号，只保留差频信号，所述的差频信号的频率与障碍物的距离成正比。

10.根据权利要求6所述的超声导盲装置，其特征在于，所述的音频反馈模块，用于将差频信号的幅度进行放大，并推动耳机输出放大后的音频信号。