[发明专利]短距多向超声波环境重构系统

说明书

技术领域

本发明涉及信息电子领域，尤其涉及一种短距多向超声波环境重构系统。

背景技术

盲人和低视力患者等视力障碍人群在日常起居和出行的过程中，由于不能通过视觉来捕捉周围的环境信息，因此存在着巨大障碍，这大大的制约和局限了他们的活动范围和日常工作、生活能力。我们这一发明利用超声波反射原理将周围环境全方位转换为声音信号，帮助视力障碍人群捕捉周围障碍物的位置、材质等信息，并转化为立体声音反馈给使用者。

利用超声波反射原理实现对周围环境的检测已经开始被应用到民用领域，比如倒车雷达等设备中。其通过声音和视觉两方面反馈，将周围环境的障碍信息传递给使用者。但是这类设备一方面体积较大，不便于手持应用，另外其反馈信息往往局限在一定角度之内，并需要同时借助声音和视觉信号来辨别障碍物的方位和距离，不便于视力障碍人群使用。因此有必要发明一种可以对周围环境进行全方位检测并反馈成立体声音信号的专门针对视力障碍人群的便携式设备。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种短距多向超声波环境重构系统。

短距多向超声波环境重构系统包括多路信号发射器、多路信号接收器、A/D转换器、中央处理单元、声音合成器、主动降噪器和声音输出器，多路信号发射器与多路信号接收器、A/D转换器、中央处理单元、声音合成器、主动降噪器和声音输出器依次相连接。

本发明利用超声波反射原理将周围环境全方位转换为声音信号，帮助视力障碍人群捕捉周围障碍物的位置、材质等信息，并转化为立体声音反馈给使用者。

附图说明

附图是短距多向超声波环境重构系统电路框图。

具体实施方式

如附图所示，短距多向超声波环境重构系统包括多路信号发射器、多路信号接收器、A/DD转换器、中央处理单元、声音合成器、主动降噪器和声音输出器，多路信号发射器与多路信号接收器、A/DD转换器、中央处理单元、声音合成器、主动降噪器和声音输出器依次相连接。本发明是基于HOLTEK48系列的HT48RA3实现的。多路信号发射器、多路信号接收器利用单片机HT48RA3控制超声波的发射和对超声波自发射至接收往返时间的计时来测距。声音合成器、主动降噪器和声音输出器是基于OKI MSM6650系列的MSM6653A实现的。该芯片为单芯片声音合成器，通过该芯片将双声道声音合成，再将合成的声音经过降噪处理，最后经过D/A转换后，将声音输出。

本发明的多路信号发射器采用了超声波传感器进行距离信息的测量和采集，超声波传感器用于30～500cm之间的距离范围。超声波测距的方法为回声探测法，发射换能器不断发射声脉冲，声波遇到障碍物后反射回来被接收换能器接收，根据声速及时间差计算出障碍物的距离。距离与声速、时间的关系表示为：L＝C×T，其中，L为与障碍物间的距离，C为声速，T为第一个回波到达的时刻与发射脉冲时刻的时间差。多路信号接收器将超声波调制脉冲变为交变电压信号，经处理电路输出由高电平跃变为低电平，作为中断请求信号，送至单片机HT48RA3处理。在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器，利用定时器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。当收到超声波反射波时，产生一个中断请求信号，单片机HT48RA3响应外部中断请求，执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离。最后该单元经过一个模拟信号换成数字信号，将相关数据发送到中央处理单元。中央处理单元对经过A/D转换后的信号进行分析和处理，将结果输出至声音合成器。声音合成包括：1)声音文件分析模块将提取的声音代码发送给声音合成事件生成模块；2)声音合成事件生成模块计算出声音合成所需要的参数；3)声音合成事件生成模块合成一个数据块，即事件，并将事件发送给事件调度控制模块；4)事件调度控制模块将事件合理的分配给声音信号生成模块的一个合成通道上；5)合成通道根据合成事件中的合成参数，从音源数据区中取出相应的声音采样并根据合成事件包含的其他参数对相应声音采样进行调频和调幅完成声音的合成。声音合成完成后，经过MSM6653A的降噪处理，再通过D/A转换，最后将声音输出。