[发明专利]一种声学感知系统及增大声学感知范围的方法

权利要求书

1.一种声学感知系统，其特征在于：包括

前处理模块、信号收发模块和后处理模块；

前处理模块用于选择信号帧，对信号帧进行频域插值以获取定长信号帧，调制为超声波信号后上传至信号收发模块；

信号收发模块包括发送端和接收端，发送端用于持续发送定长信号帧，接收端用于接收承载物体运动信息的定长信号帧并上传至后处理模块；

后处理模块用于计算定长信号帧的信道冲激响应(Channel Impulse Response，CIR)，将定长信号帧与最大感知距离相对应并建立定量关系，并通过绘制CIR热图的方式将其可视化。

2.如权利要求1所述的一种声学感知系统，其特征在于：所述前处理模块包括基带信号选择模块、插值模块与调制模块；

基带信号选择模块用于选取恒幅值零自相关的信号帧并传递至插值模块；

插值模块用于对信号帧进行频域插值；

调制模块用于将基带信号调制为人耳听不见的超声波信号。

3.如权利要求1所述的一种声学感知系统，其特征在于：所述发送端为扬声器，所述接收端为麦克风。

4.如权利要求1所述的一种声学感知系统，其特征在于：所述后处理模块包括信道冲激响应模块、提取模块、计算模块、可视化模块；

信道冲激响应模块用于描述物体对定长信号帧传播的影响，并将这种影响表征后传递至提取模块；

提取模块用于从CIR中滤除静态分量，并将提取的动态分量传递至计算模块；

计算模块用于根据动态分量计算定长信号帧对应的感知范围，并将感知范围传递至可视化模块；

可视化模块用于将系统感知范围和物体运动信息可视化。

5.如权利要求4所述的一种声学感知系统，其特征在于：所述提取模块采用差分法来提取动态分量，将接收到的相邻两时刻定长信号帧的CIR相减，滤除静态分量。

6.如权利要求4所述的一种声学感知系统，其特征在于：所述计算模块中计算的最远感知距离为：s＝0.0035(m)×l，式中l为定长信号帧的序列长度。

7.如权利要求4所述的一种声学感知系统，其特征在于：所述可视化模块根据计算互相关所得CIR绘制热图，将系统感知范围、物体运动信息通过图像的形式可视化展示。

8.一种增大声学感知范围的方法，其特征在于，本方法采用权利要求1—7中任一项所述的声学感知系统进行。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，本方法包括如下步骤：

S.1、计算超声波发送信号帧的序列长度与最大感知距离的定量关系；

S.2、验证所述定量关系；

S.3、基于所述定量关系，根据所述最大感知距离设计定长的超声波发送信号帧。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：所述定量关系为：最远感知距离s＝0.0035(m)×l，式中l为定长信号帧的序列长度；所述超声波发送信号帧选用恒定幅值、零自相关的信号帧。