周边环境的检测方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明提出一种周边环境的检测方法和装置，其中，该方法通过具有第一定向天线和第二定向天线的软件无线电执行，包括：通过第一定向天线向预设方向发射信号Transmit(s)；通过第二定向天线从预设方向接收信号Receive(s)，并根据信号Transmit(s)和信号Receive(s)确定信号往返时间；根据信号往返时间和信号传播速度获取在预设方向上的物体与软件无线电的距离；调整预设方向，并执行之前三个步骤，直至获取周围各个方向上的物体与软件无线电的距离；根据周围各个方向上的物体与软件无线电的距离获取软件无线电的周边环境。本发明实施例的周边环境的检测方法，能够使用户在无法用眼观测当前周围环境时，能根据检测结果及时采取相应的应对措施，以避免危险发生，保障用户人身安全。
【专利说明】周边环境的检测方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信【技术领域】，特别涉及一种周边环境的检测方法和装置。
【背景技术】
[0002]人们常常会由于环境因素或者自身因素而无法看清周围环境，因而，当周围环境存在障碍物或者其他危险时，就可能威胁人身安全，造成损失。例如，对于井下操作来说，由于光线较暗，工人无法准确感知周围环境以及井下通路，从而难以应对突发事件；另外，对于盲人来说，他们无法准确感知路况、道路中的障碍物或者其他潜在的安全隐患，从而极易发生意外。因此，如果不能有效的检测周围的环境，存在极大的安全隐患，威胁一些特定人群的生命和财产安全。
【发明内容】
[0003]本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。
[0004]为此，本发明的第一个目的在于提出一种周边环境的检测方法，该方法能够在无法看到周围环境有效检测周围的环境，从而为用户提供正确的引导，使用户能够及时的应对突发事件，以保障用户人身安全。
[0005]本发明的第二个目的在于提出一种周边环境的检测装置。
[0006]为达上述目的，根据本发明第一方面的实施例提出了一种周边环境的检测方法，包括:a、通过所述第一定向天线向预设方向发射信号Transmit (s) ;b、通过所述第二定向天线从所述预设方向接收信号Receive(s),并根据所述信号Transmit (S)和所述信号Receive (s)确定信号往返时间；c、根据所述信号往返时间和信号传播速度获取在所述预设方向上的物体与所述软件无线电的距离；d、调整所述预设方向，并执行步骤a-c，直至获取周围各个方向上的物体与所述软件无线电的距离；e、根据所述周围各个方向上的物体与所述软件无线电的距离获取所述软件无线电的周边环境。
[0007]本发明实施例的周边环境的检测方法，通过具有单发单收定向天线的软件无线电确定从不同方向上发射的信号经周围物体反射回来的往返时间，进而根据信号往返时间获取周围各个方向的物体与软件无线电的距离，从而能够实时准确地检测周围环境，以使用户在无法用眼观测当前周围环境时，能根据检测结果及时采取相应的应对措施，以避免危险发生，保障用户人身安全。特别是对于井下作业的工人来说，能够使其准确获取井下工作环境，以采取相应的措施，保障其工作安全；以及对于盲人来说，能够及时为盲人提供准确的周围障碍物情况，保障盲人行走安全，减少危险发生。
[0008]在本发明的一个实施例中，在所述步骤a之前，还包括:通过所述第一定向天线向所述第二定向天线发射测试信号；判断所述第二定向天线是否能够接收到所述测试信号；如果所述第二定向天线不能接收到所述测试信息，则发出故障警报。
[0009]在本发明的一个实施例中，所述根据所述信号Transmit (s)和所述信号Receive(s)确定信号往返时间具体包括:根据所述信号Transmit (S)确定所述信号Transmit (s)的发射时间tO ;根据所述信号Transmit (s)和所述信号Receive (s)确定所述第二定向天线接收到的反射信号Reflect(s),并确定所述反射信号Reflect(S)的开始时间tl ;通过以下公式根据所述信号Transmits)的发射时间tO和所述反射信号Reflect(s)的开始时间tl确定所述信号往返时间T:T=tl_tO。
[0010]在本发明的一个实施例中，所述根据所述信号往返时间和信号传播速度获取在所述预设方向上的物体与所述软件无线电的距离具体包括:通过以下公式获取在所述预设方向上的物体与所述软件无线电的距离:S=(vXT)/2，其中，S为在所述预设方向上的物体与所述软件无线电的距离，V为所述信号传播速度，T为所述信号往返时间。
[0011]在本发明的一个实施例中，还包括:在用户移动过程中根据预设周期多次检测所述软件无线电的周边环境，以获取每次检测时的周边环境；根据所述每次检测时的周边环境获取全程线路图，并通过对比所述多个周边环境获取所述用户与周围各个方向上的物体的相对运动速度和相对运动方向；根据所述相对运动速度和所述相对运动方向对所述用户进行道路指引。
[0012]为达上述目的，根据本发明第二方面的实施例提出了一种周边环境的检测装置，包括:发射模块，所述发射模块用于向预设方向发射信号Transmits);接收模块，所述接收模块用于从所述预设方向接收信号Receive(S);确定模块，所述确定模块用于根据所述信号Transmit (S)和所述信号Receive (S)确定信号往返时间；第一获取模块，所述第一获取模块用于根据所述信号往返时间和信号传播速度获取在所述预设方向上的物体与周边环境检测装置的距离；方向调整模块，所述方向调整模块用于调整所述预设方向，以使所述第一获取模块获取周围各个方向上的物体与所述周边环境检测装置的距离；第二获取模块，所述第二获取模块用于根据所述周围各个方向上的物体与所述周边环境检测装置的距离获取所述周边环境检测装置的周边环境。
[0013]本发明实施例的周边环境检测装置，通过具有单发单收定向天线的软件无线电确定从不同方向上发射的信号经周围物体反射回来的往返时间，进而根据信号往返时间获取周围各个方向的物体与软件无线电的距离，从而能够实时准确地检测周围环境，以使用户在无法用眼观测当前周围环境时，能根据检测结果及时采取相应的应对措施，以避免危险发生，保障用户人身安全。特别是对于井下作业的工人来说，能够使其准确获取井下工作环境，以采取相应的措施，保障其工作安全；以及对于盲人来说，能够及时为盲人提供准确的周围障碍物情况，保障盲人行走安全，减少危险发生。。
[0014]在本发明的一个实施例中，所述发射模块还用于向所述接收模块发射测试信号，所述装置还包括:判断模块，所述判断模块用于判断所述接收模块是否能够接收到所述测试信号；故障警报模块，所述故障警报模块用于在所述接收模块不能接收到所述测试信息时发出故障警报。
[0015]在本发明的一个实施例中，所述确定模块具体包括:第一确定单兀，所述第一确定单元用于根据所述信号Transmit (s)确定所述信号Transmit (s)的发射时间tO ;第二确定单元，所述第二确定单元用于根据所述信号Transmit (S)和所述信号Receive (s)确定所述第二定向天线接收到的反射信号Reflect(s),并确定所述反射信号Reflect(S)的开始时间tl ;第三确定单元，所述第三确定单元用于通过以下公式根据所述信号Transmits)的发射时间tO和所述反射信号Reflect(S)的开始时间tl确定所述信号往返时间T:T=tl_t0o
[0016]在本发明的一个实施例中，所述第一获取模块通过以下公式获取在所述预设方向上的物体与所述软件无线电的距离:S=(vXT)/2，其中，S为在所述预设方向上的物体与所述软件无线电的距离，V为所述信号传播速度，T为所述信号往返时间。
[0017]在本发明的一个实施例中，还包括:第三获取模块，所述第三获取模块用于在用户移动过程中根据预设周期多次检测所述软件无线电的周边环境，以获取每次检测时的周边环境；第四获取模块，所述第四获取模块用于根据所述每次检测时的周边环境获取全程线路图，并通过对比所述多个周边环境获取所述用户与周围各个方向上的物体的相对运动速度和相对运动方向；道路指引模块，所述道路指引模块用于根据所述相对运动速度和所述相对运动方向对所述用户进行道路指引。
[0018]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0020]图1为根据本发明一个实施例的周边环境的检测方法的流程图；
[0021]图2为根据本发明一个实施例的第二定向天线接收到的信号的示意图；
[0022]图3为根据本发明一个实施例检测到的周边环境的示意图；
[0023]图4为根据本发明另一个实施例的周边环境的检测方法的流程图；
[0024]图5为根据本发明一个实施例的发射测试信号的示意图；
[0025]图6为根据本发明又一个实施例的周边环境的检测方法的流程图；
[0026]图7为根据本发明一个实施例的周边环境的检测装置的结构示意图；
[0027]图8为根据本发明另一个实施例的周边环境的检测装置的结构示意图；
[0028]图9为根据本发明又一个实施例的周边环境的检测装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0030]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0031]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0032]下面参考附图描述根据本发明实施例的周边环境的检测方法和装置。
[0033]图1为根据本发明一个实施例的周边环境的检测方法的流程图。
[0034]在本发明的实施例中，可通过双天线的软件无线电作为平台，部署单发单收的实验系统。其中，软件无线电是一种无线电广播通信技术，且基于软件定义的无线通信协议而非通过硬连线实现。软件无线电能够可重新编程或配置，使软件无线电设备可应用于多种标准、多个频带的情况，以实现多种功能。在本发明的实施例中采用配有两根定向天线的软件无线电，且其中一个定向天线用于发射信号，另一个定向天线用于接收信号，以实现信号的单发单收。
[0035]如图1所示，根据本发明实施例的周边环境的检测方法，包括:
[0036]SlOI,通过第一定向天线向预设方向发射信号Transmit (S)。
[0037]在本发明的实施例中，第一定向天线发射的信号可为Wi_Fi(Wireless Fidelity,无线保真)信号，以使发射信号具有更广的覆盖面积和响应速度。在本发明的其他实施例中，第一定向天线发射的信号也可为其他类型的无线信号，本发明对此不做限定。
[0038]S102,通过第二定向天线从预设方向接收信号Receive(S),并根据信号Transmit (s)和信号Receive(S)确定信号往返时间。
[0039]在本发明的实施例中，由于第一定向天线与第二定向天线的距离较近，因此，在第一定向天线发射信号Transmit (s)时,第二定向天线立刻就可接收到这个信号；而在预设方向上的物体与软件无线电的距离较远，因此，信号传输到物体上并反射至第二定向天线需要经过一定的时间(即信号往返时间)。因而，第二定向天线接收到的信号可如图2所示，其中，在tO-tl时间段内，第二定向天线接收到的信号仅为信号Transmit(s),在tl_t2时间段内第二定向天线接收到的信号为信号Transmit(s)和反射信号Reflect (s)的叠加信号，t2-t3时间段内信号Transmits)已接收完毕，第二定向天线接收到的信号仅为反射信号Reflect (S)。因此,需要在第二定向天线接收到的信号Receive (s)中消除Transmit (s)的干扰，即为反射信号Reflect (s)。
[0040]首先，根据信号Transmit (S)确定信号Transmit (s)的发射时间tO。然后，根据信号Transmit (S)和信号Receive (s)确定第二定向天线接收到的反射信号Ref lect (s),并确定反射信号Reflect (S)的开始时间tl。进而通过以下公式根据信号Transmits)的发射时间tO和反射信号Reflect(S)的开始时间tl确定信号往返时间T:
[0041]T=tl_t0。
[0042]其中，根据信号Transmit (s)和信号Receive (s)确定第二定向天线接收到的反射信号Reflect (S)只需要将接收到的信号Receive (s)减去Transmit (s)即可，即在tO?tl时间段内接收到Reflect(S)为0，Reflect (s)从tl时刻开始。
[0043]在本发明的实施例中，软件无线电中具有处理速度为GHz级别的CPU (CentralProcessing Unit,中央处理器)，计算精确度可到纳秒，因此可以准确的信号往返时间。
[0044]S103，根据信号往返时间和信号传播速度获取在预设方向上的物体与软件无线电的距离。
[0045]在本发明的实施例中，可通过以下公式获取在所述预设方向上的物体与所述软件无线电的距离:
[0046]S= (VXT)/2，
[0047]其中，S为在所述预设方向上的物体与所述软件无线电的距离，V为所述信号传播速度，T为所述信号往返时间。
[0048]S104，调整预设方向，并执行步骤S101-S103，直至获取周围各个方向上的物体与软件无线电的距离。
[0049]S105，根据周围各个方向上的物体与软件无线电的距离获取软件无线电的周边环境。
[0050]图3为根据本发明一个实施例检测到的周边环境的示意图。
[0051]本发明实施例的周边环境的检测方法，通过具有单发单收定向天线的软件无线电确定从不同方向上发射的信号经周围物体反射回来的往返时间，进而根据信号往返时间获取周围各个方向的物体与软件无线电的距离，从而能够实时准确地检测周围环境，以使用户在无法用眼观测当前周围环境时，能根据检测结果及时采取相应的应对措施，以避免危险发生，保障用户人身安全。特别是对于井下作业的工人来说，能够使其准确获取井下工作环境，以采取相应的措施，保障其工作安全；以及对于盲人来说，能够及时为盲人提供准确的周围障碍物情况，保障盲人行走安全，减少危险发生。
[0052]图4为根据本发明另一个实施例的周边环境的检测方法的流程图。
[0053]如图4所示，根据本发明实施例的周边环境的检测方法，包括:
[0054]S401,通过第一定向天线向第二定向天线发射测试信号。
[0055]图5为根据本发明一个实施例的发射测试信号的示意图。
[0056]S402，判断第二定向天线是否能够接收到测试信号。
[0057]如果第二定向天线能够接收到测试信号，则软件无线电工作正常，可用该软件无线电通过步骤S404-S408检测周边环境。
[0058]S403，如果第二定向天线不能接收到测试信息，则发出故障警报。
[0059]S404,通过第一定向天线向预设方向发射信号Transmit(s)。
[0060]在本发明的实施例中，第一定向天线发射的信号可为Wi_Fi(Wireless Fidelity,无线保真)信号，以使发射信号具有更广的覆盖面积和响应速度。在本发明的其他实施例中，第一定向天线发射的信号也可为其他类型的无线信号，本发明对此不做限定。
[0061]S405,通过第二定向天线从预设方向接收信号Receive(S),并根据信号Transmit (s)和信号Receive(S)确定信号往返时间。
[0062]在本发明的实施例中，由于第一定向天线与第二定向天线的距离较近，因此，在第一定向天线发射信号Transmit (s)时,第二定向天线立刻就可接收到这个信号；而在预设方向上的物体与软件无线电的距离较远，因此，信号传输到物体上并反射至第二定向天线需要经过一定的时间(即信号往返时间)。因而，第二定向天线接收到的信号可如图2所示，其中，在tO-tl时间段内，第二定向天线接收到的信号仅为信号Transmit(s),在tl_t2时间段内第二定向天线接收到的信号为信号Transmit(s)和反射信号Reflect (s)的叠加信号，t2-t3时间段内信号Transmits)已接收完毕，第二定向天线接收到的信号仅为反射信号Reflect (S)。因此,需要在第二定向天线接收到的信号Receive (s)中消除Transmit (s)的干扰，即为反射信号Reflect (s)。[0063]首先,根据信号Transmit (s)确定信号Transmit (s)的发射时间tO。然后，根据信号Transmit (S)和信号Receive (s)确定第二定向天线接收到的反射信号Ref lect (s),并确定反射信号Reflect (S)的开始时间tl。进而通过以下公式根据信号Transmits)的发射时间tO和反射信号Reflect(S)的开始时间tl确定信号往返时间T:
[0064]T=tl_t0。
[0065]其中，根据信号Transmit (s)和信号Receive (s)确定第二定向天线接收到的反射信号Reflect (S)只需要将接收到的信号Receive (s)减去Transmit (s)即可，即在tO?tl时间段内接收到Reflect(S)为0，Reflect (s)从tl时刻开始。
[0066]在本发明的实施例中，软件无线电中具有处理速度为GHz级别的CPU (CentralProcessing Unit,中央处理器)，计算精确度可到纳秒，因此可以准确的信号往返时间。
[0067]S406，根据信号往返时间和信号传播速度获取在预设方向上的物体与软件无线电的距离。
[0068]在本发明的实施例中，可通过以下公式获取在所述预设方向上的物体与所述软件无线电的距离:
[0069]S=(v XT)/2，
[0070]其中，S为在所述预设方向上的物体与所述软件无线电的距离，V为所述信号传播速度，T为所述信号往返时间。
[0071]S407，调整预设方向，并执行步骤S404-S406，直至获取周围各个方向上的物体与软件无线电的距离。
[0072]S408，根据周围各个方向上的物体与软件无线电的距离获取软件无线电的周边环境。
[0073]本发明实施例的周边环境的检测方法，通过在检测周边环境前对第二定向天线测试以检验软件无线电是否正常工作，并在非正常工作时发出故障报警，从而避免因软件无线电故障而产生安全隐患。
[0074]图6为根据本发明又一个实施例的周边环境的检测方法的流程图。
[0075]如图6所示，根据本发明实施例的周边环境的检测方法，包括:
[0076]S601,通过第一定向天线向第二定向天线发射测试信号。
[0077]图5为根据本发明一个实施例的发射测试信号的示意图。
[0078]S602，判断第二定向天线是否能够接收到测试信号。
[0079]如果第二定向天线能够接收到测试信号，则软件无线电工作正常，可用该软件无线电通过步骤S604-S611检测周边环境。
[0080]S603，第二定向天线不能接收到测试信息，则发出故障警报。
[0081]S604,通过第一定向天线向预设方向发射信号Transmit (S)。
[0082]在本发明的实施例中，第一定向天线发射的信号可为Wi_Fi(Wireless Fidelity,无线保真)信号，以使发射信号具有更广的覆盖面积和响应速度。在本发明的其他实施例中，第一定向天线发射的信号也可为其他类型的无线信号，本发明对此不做限定。
[0083]S605,通过第二定向天线从预设方向接收信号Receive(S),并根据信号Transmit (s)和信号Receive(S)确定信号往返时间。
[0084]在本发明的实施例中，由于第一定向天线与第二定向天线的距离较近，因此，在第一定向天线发射信号Transmit (s)时,第二定向天线立刻就可接收到这个信号；而在预设方向上的物体与软件无线电的距离较远，因此，信号传输到物体上并反射至第二定向天线需要经过一定的时间(即信号往返时间)。因而，第二定向天线接收到的信号可如图2所示，其中，在tO-tl时间段内，第二定向天线接收到的信号仅为信号Transmit(s),在tl_t2时间段内第二定向天线接收到的信号为信号Transmit(s)和反射信号Reflect (s)的叠加信号，t2-t3时间段内信号Transmits)已接收完毕，第二定向天线接收到的信号仅为反射信号Reflect (S)。因此,需要在第二定向天线接收到的信号Receive (s)中消除Transmit (s)的干扰，即为反射信号Reflect (s)。
[0085]首先，根据信号Transmit (S)确定信号Transmit (s)的发射时间t0。然后，根据信号Transmit (S)和信号Receive (s)确定第二定向天线接收到的反射信号Reflect (s),并确定反射信号Reflect (S)的开始时间tl。进而通过以下公式根据信号Transmit (S)的发射时间t0和反射信号Reflect(S)的开始时间tl确定信号往返时间T:
[0086]T=tl_t0。
[0087]其中，根据信号Transmit (s)和信号Receive (s)确定第二定向天线接收到的反射信号Reflect (S)只需要将接收到的信号Receive (s)减去Transmit (s)即可，即在t0?tl时间段内接收到Reflect(S)为0，Reflect (s)从tl时刻开始。
[0088]在本发明的实施例中，软件无线电中具有处理速度为GHz级别的CPU (CentralProcessing Unit,中央处理器)，计算精确度可到纳秒，因此可以准确的信号往返时间。
[0089]S606，根据信号往返时间和信号传播速度获取在预设方向上的物体与软件无线电的距离。
[0090]在本发明的实施例中，可通过以下公式获取在所述预设方向上的物体与所述软件无线电的距离:
[0091]S= (V XT)/2，
[0092]其中，S为在所述预设方向上的物体与所述软件无线电的距离，V为所述信号传播速度，T为所述信号往返时间。
[0093]S607，调整预设方向，并执行步骤S604-S606，直至获取周围各个方向上的物体与软件无线电的距离。
[0094]S608，根据周围各个方向上的物体与软件无线电的距离获取软件无线电的周边环境。
[0095]S609，在用户移动过程中根据预设周期多次检测软件无线电的周边环境，以获取每次检测时的周边环境。
[0096]S610，根据每次检测时的周边环境获取全程线路图，并通过对比多个周边环境获取用户与周围各个方向上的物体的相对运动速度和相对运动方向。
[0097]S611，根据相对运动速度和相对运动方向对用户进行道路指引。
[0098]如图3所示，当用户在图3中圆点位置处时，可对用户进行“前行50米后左转”的道路指弓I。
[0099]本发明实施例的周边环境的检测方法，可根据用户的位置变化实时检测周边环境，并进行相应的道路指引，还可获取用移动过程中的全程路线图，从而用户更加明确周围环境，进一步为用户的人身安全提供了保障。[0100]为了实现上述实施例，本发明还提出一种周边环境的检测装置。
[0101]图7为根据本发明一个实施例的周边环境的检测装置的结构示意图。
[0102]如图7所示，根据本发明实施例的周边环境的检测装置，包括:发射模块100、接收模块200、确定模块300、第一获取模块400、方向调整模块500和第二获取模块600。
[0103]在本发明的实施例中，周边环境的检测装置可为软件无线电，其中，软件无线电是一种无线电广播通信技术，且基于软件定义的无线通信协议而非通过硬连线实现。软件无线电能够可重新编程或配置，使软件无线电设备可应用于多种标准、多个频带的情况，以实现多种功能。在本发明的实施例中采用配有两根定向天线的软件无线电，且其中一个定向天线用于发射信号，另一个定向天线用于接收信号，以实现信号的单发单收。
[0104]具体地，发射模块100用于向预设方向发射信号Transmit (S)。在本发明的实施例中，发射模块100可为第一定向天线,第一定向天线发射的信号可为W1-Fi (WirelessFidelity，无线保真)信号，以使发射信号具有更广的覆盖面积和响应速度。在本发明的其他实施例中，第一定向天线发射的信号也可为其他类型的无线信号，本发明对此不做限定。
[0105]接收模块200用于从预设方向接收信号Receive(S)。在本发明的实施例中，接收模块200可为第二定向天线。
[0106]确定模块300用于根据信号Transmit (S)和信号Receive (s)确定信号往返时间。在本发明的实施例中，由于发射模块100与接收模块200的距离较近，因此，在发射模块100发射信号Transmit (s)时，接收模块200立刻就可接收到这个信号；而在预设方向上的物体与软件无线电的距离较远，因此，信号传输到物体上并反射至接收模块200需要经过一定的时间(即信号往返时间)。因而，接收模块200接收到的信号可如图2所示，其中，在tO-tl时间段内，接收模块200接收到的信号仅为信号Transmit (s)，在tl-t2时间段内接收模块200接收到的信号为信号Transmit (s)和反射信号Ref lect (s)的叠加信号，t2_t3时间段内信号Transmit (s)已接收完毕，接收模块200接收到的信号仅为反射信号Reflect(S)。因此，需要在接收模块200接收到的信号Receive (S)中消除Transmit (s)的干扰，即为反射信号 Reflect (s)。
[0107]更具体地，在本发明的一个实施例中，确定模块300具体包括第一确定单元310、第二确定单元320和第三确定单元330。首先,第一确定单元310根据信号Transmit (s)确定信号Transmit (s)的发射时间tO。然后,第二确定单元320根据信号Transmit (s)和信号Receive (s)确定接收模块200接收到的反射信号Reflect (s),并确定反射信号Reflect (S)的开始时间tl。进而第三确定单元330通过以下公式根据信号Transmits)的发射时间tO和反射信号Reflect(S)的开始时间tl确定信号往返时间T:
[0108]T=tl_t0。
[0109]其中，根据信号Transmit (s)和信号Receive (s)确定接收模块200接收到的反射信号Reflect (S)只需要将接收到的信号Receive (s)减去Transmit (s)即可，即在tO?tl时间段内接收到Reflect(S)为0，Reflect (s)从tl时刻开始。
[0110]在本发明的实施例中，确定模块300可通过处理速度为GHz级别的CPU (CentralProcessing Unit,中央处理器)，计算精确度可到纳秒，因此可以准确的信号往返时间。
[0111]第一获取模块400用于根据信号往返时间和信号传播速度获取在预设方向上的物体与周边环境检测装置的距离。在本发明的实施例中，第一获取模块400可通过以下公式获取在所述预设方向上的物体与所述软件无线电的距离:
[0112]S= (V XT)/2，
[0113]其中，S为在所述预设方向上的物体与所述软件无线电的距离，V为所述信号传播速度，T为所述信号往返时间。
[0114]方向调整模块500用于调整预设方向，以使第一获取模块400获取周围各个方向上的物体与周边环境检测装置的距离。
[0115]第二获取模块600用于根据周围各个方向上的物体与周边环境检测装置的距离获取周边环境检测装置的周边环境。图3为根据本发明一个实施例检测到的周边环境的示意图。
[0116]本发明实施例的周边环境的检测装置，通过具有单发单收定向天线的软件无线电确定从不同方向上发射的信号经周围物体反射回来的往返时间，进而根据信号往返时间获取周围各个方向的物体与软件无线电的距离，从而能够实时准确地检测周围环境，以使用户在无法用眼观测当前周围环境时，能根据检测结果及时采取相应的应对措施，以避免危险发生，保障用户人身安全。特别是对于井下作业的工人来说，能够使其准确获取井下工作环境，以采取相应的措施，保障其工作安全；以及对于盲人来说，能够及时为盲人提供准确的周围障碍物情况，保障盲人行走安全，减少危险发生。
[0117]图8为根据本发明另一个实施例的周边环境的检测装置的结构示意图。
[0118]如图8所示，根据本发明实施例的周边环境的检测装置，包括:发射模块100、接收模块200、确定模块300、第一获取模块400、方向调整模块500、第二获取模块600、判断模块700和故障报警模块800。
[0119]具体地，发射模块100还用于向接收模块200发射测试信号。图5为根据本发明一个实施例的发射测试信号的示意图。
[0120]判断模块700用于判断接收模块是否能够接收到测试信号。如果接收模块200能够接收到测试信号，则周边环境的检测装置工作正常，可通过该周边环境的检测装置检测周边环境。
[0121]故障警报模块800用于在接收模块200不能接收到测试信息时发出故障警报。
[0122]本发明实施例的周边环境的检测装置，通过在检测周边环境前对第二定向天线测试以检验软件无线电是否正常工作，并在非正常工作时发出故障报警，从而避免因软件无线电故障而产生安全隐患。
[0123]图9为根据本发明又一个实施例的周边环境的检测装置的结构示意图。
[0124]如图9所示，根据本发明实施例的周边环境的检测装置，包括:发射模块100、接收模块200、确定模块300、第一获取模块400、方向调整模块500、第二获取模块600、判断模块700、故障报警模块800、第三获取模900、第四获取模块1000和道路指引模块1100。
[0125]第三获取模块900用于在用户移动过程中根据预设周期多次检测软件无线电的周边环境，以获取每次检测时的周边环境。
[0126]第四获取模块1000用于根据每次检测时的周边环境获取全程线路图，并通过对比多个周边环境获取用户与周围各个方向上的物体的相对运动速度和相对运动方向。
[0127]道路指引模块1100用于根据相对运动速度和相对运动方向对用户进行道路指弓I。如图2所示，当用户在图2中圆点位置处时，可对用户进行“前行50米后左转”的道路指引。
[0128]本发明实施例的周边环境的检测装置，可根据用户的位置变化实时检测周边环境，并进行相应的道路指引，还可获取用移动过程中的全程路线图，从而用户更加明确周围环境，进一步为用户的人身安全提供了保障。
[0129]流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属【技术领域】的技术人员所理解。
[0130]在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下:具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(R0M)，可擦除可编辑只读存储器(EPR0M或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(⑶ROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
[0131]应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
[0132]本【技术领域】的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0133]此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0134]上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0135]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0136] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。
【权利要求】
1.一种周边环境的检测方法，其特征在于，所述方法通过具有第一定向天线和第二定向天线的软件无线电执行，所述方法包括: a、通过所述第一定向天线向预设方向发射信号Transmit(s)； b、通过所述第二定向天线从所述预设方向接收信号Receive(s)，并根据所述信号Transmit (S)和所述信号Receive (S)确定信号往返时间； C、根据所述信号往返时间和信号传播速度获取在所述预设方向上的物体与所述软件无线电的距离； d、调整所述预设方向，并执行步骤a-c，直至获取周围各个方向上的物体与所述软件无线电的距离； e、根据所述周围各个方向上的物体与所述软件无线电的距离获取所述软件无线电的周边环境。
2.如权利要求1所述的周边环境检测方法，其特征在于，在所述步骤a之前，还包括: 通过所述第一定向天线向所述第二定向天线发射测试信号； 判断所述第二定向天线是否能够接收到所述测试信号； 如果所述第二定向天线不能接收到所述测试信息，则发出故障警报。
3.如权利要求1或2所述的周边环境检测方法，其特征在于，所述根据所述信号Transmit (S)和所述信号Receive (S)确定信号往返时间具体包括: 根据所述信号Transmit (s)确定所述信号Transmit (s)的发射时间tO ； 根据所述信号Transmit (S)和所述信号Receive(S)确定所述第二定向天线接收到的反射信号Reflect (s),并确定所述反射信号Reflect (s)的开始时间tl ； 通过以下公式根据所述信号Transmit (s)的发射时间tO和所述反射信号Ref Iect (s)的开始时间tl确定所述信号往返时间T:
T=tl_t0o
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述信号往返时间和信号传播速度获取在所述预设方向上的物体与所述软件无线电的距离具体包括: 通过以下公式获取在所述预设方向上的物体与所述软件无线电的距离:
S= (vXT)/2, 其中，S为在所述预设方向上的物体与所述软件无线电的距离，V为所述信号传播速度，T为所述信号往返时间。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括: 在用户移动过程中根据预设周期多次检测所述软件无线电的周边环境，以获取每次检测时的周边环境； 根据所述每次检测时的周边环境获取全程线路图，并通过对比所述多个周边环境获取所述用户与周围各个方向上的物体的相对运动速度和相对运动方向； 根据所述相对运动速度和所述相对运动方向对所述用户进行道路指引。
6.一种周边环境的检测装置，其特征在于，包括: 发射模块，所述发射模块用于向预设方向发射信号Transmits)； 接收模块，所述接收模块用于从所述预设方向接收信号Receive(S); 确定模块，所述确定模块用于根据所述信号Transmit (S)和所述信号Receive (s)确定信号往返时间； 第一获取模块，所述第一获取模块用于根据所述信号往返时间和信号传播速度获取在所述预设方向上的物体与周边环境检测装置的距离； 方向调整模块，所述方向调整模块用于调整所述预设方向，以使所述第一获取模块获取周围各个方向上的物体与所述周边环境检测装置的距离； 第二获取模块，所述第二获取模块用于根据所述周围各个方向上的物体与所述周边环境检测装置的距离获取所述周边环境检测装置的周边环境。
7.如权利要求6所述的周边环境检测装置，其特征在于，所述发射模块还用于向所述接收模块发射测试信号，所述装置还包括: 判断模块，所述判断模块用于判断所述接收模块是否能够接收到所述测试信号；故障警报模块，所述故障警报模块用于在所述接收模块不能接收到所述测试信息时发出故障警报。
8.如权利要求6或7所述的周边环境检测装置，其特征在于，所述确定模块具体包括: 第一确定单元，所述第一确定单元用于根据所述信号Transmit(s)确定所述信号Transmit (s)的发射时间tO ； 第二确定单元，所述第二确定单元用于根据所述信号Transmit(s)和所述信号Receive(s)确定所述第二定向天线接收到的反射信号Reflect(S),并确定所述反射信号Reflect(s)的开始时间tl ； 第三确定单元，所述第三确定单元用于通过以下公式根据所述信号Transmits)的发射时间tO和所述反射信号Reflect(S)的开始时间tl确定所述信号往返时间T:
T=tl_tO。
9.如权利要求6或7所述的周边环境检测装置，其特征在于，所述第一获取模块通过以下公式获取在所述预设方向上的物体与所述软件无线电的距离:
S= (V XT)/2， 其中，S为在所述预设方向上的物体与所述软件无线电的距离，V为所述信号传播速度，T为所述信号往返时间。
10.如权利要求6或7所述的周边环境检测装置，其特征在于，还包括: 第三获取模块，所述第三获取模块用于在用户移动过程中根据预设周期多次检测所述软件无线电的周边环境，以获 取每次检测时的周边环境； 第四获取模块，所述第四获取模块用于根据所述每次检测时的周边环境获取全程线路图，并通过对比所述多个周边环境获取所述用户与周围各个方向上的物体的相对运动速度和相对运动方向； 道路指引模块，所述道路指引模块用于根据所述相对运动速度和所述相对运动方向对所述用户进行道路指引。
【文档编号】G01S13/08GK103760554SQ201410035352
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月24日 优先权日:2014年1月24日
【发明者】徐恪, 张宇超, 师雪霖, 赵英川 申请人:清华大学