[发明专利]回声定位装置及三维空间模型的构建方法

说明书

本发明提出了一种回声定位装置及三维空间模型的构建方法，通过设置发射机模块、接收机模块、换能器模块、信号处理模块、声波数据收发模块和便携式智能终端设备，可利用回声定位原理，建立周围墙体的三维空间模型，简单高效，可以为设计师节省大量的测量和画图时间，利用此方法获得的空间模型数据精确，与实际空间数据一致，数据真实没有误差。

技术领域

本发明涉及三维建模领域，尤其涉及一种回声定位装置及三维空间模型的构建方法。

背景技术

目前，在建筑空间测量领域，为了得到建筑物内外的三维空间模型，采用的方法一般是，先人工测量墙体长宽尺寸和墙体厚度，再制作平面户型图，然后将平面户型图虚拟渲染成3D立体建筑空间模型图，或通过VR软件进行虚拟模拟房型数据。以上操作手工环节太多，且后续处理工作量较大，效率低下。

某些动物能通过口腔或鼻腔把从喉部产生的超声波发射出去，利用折回的声音来定向，这种空间定向的方法，称为回声定位。回声可以用来测鱼群、潜水艇和沉到海底的船。有些船上装有回声测深器，这种仪器会把声波送到海里。而回声传回船上所花的时间，可以用来算出船下任何物体的形状和位置。它也可以用来画出海床的深度和轮廓。这种技术称为声纳，意思是声音的航行和测距。声纳非常灵敏，可以分辨一条大鱼和一群小鱼，因此可以采用以上特性测量并建立建筑物内外的三维空间模型。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种回声定位装置及三维空间模型的构建方法，能高效、精准地测量并建立建筑物的三维空间模型。

本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明提供了一种回声定位装置，其包括发射机模块(1)、接收机模块(2)、换能器模块(3)、信号处理模块(4)和声波数据收发模块(5)，还包括便携式智能终端设备(6)，换能器模块(3)分别与发射机模块(1)和接收机模块(2)电性连接，信号处理模块(4)分别与发射机模块(1)、接收机模块(2)和声波数据收发模块(5)信号连接，回声数据收发模块(5)与便携式智能终端设备(6)信号连接，其中，

换能器模块(3)，发射声波并接收回声；

发射机模块(1)，对信号处理模块(4)发送的声波发射信号进行转换、功率放大并控制换能器模块(3)发射声波；

接收机模块(2)，对换能器模块(3)接收的回声信号进行转换、差分放大、增益滤波、再放大并发送给信号处理模块(4)；

信号处理模块(4)，对信号数据进行采集处理；

便携式智能终端设备(6)，一方面，供输入声波发射指令，并通过信号处理模块(4)发送给发射机模块(1)；第二方面，对接收机模块(2)通过信号处理模块(4)反馈的回声信号进行解析，与相应的声波发射指令进行对比，得到声音在空气中传播的时间、以及回声角度，选取与回声定位装置相对静止的一点为原点建立三维坐标系，得到周围障碍物的三维空间模型。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述便携式智能终端设备(6)采用智能手机，发射机模块(1)、接收机模块(2)、换能器模块(3)、信号处理模块(4)和声波数据收发模块(5)与智能手机集成设置。

第二方面，本发明提供了一种三维空间模型的构建方法，包括以下步骤，

将换能器模块(3)对准建筑物墙体，发射声波并接收经建筑物墙体反射的回声；

通过接收机模块(2)对换能器模块(3)接收的回声信号进行转换、差分放大、增益滤波、再放大，再经信号处理模块(4)对信号数据进行采集处理后发送给便携式智能终端设备(6)，便携式智能终端设备(6)对回声信号进行解析，与相应的声波发射指令进行对比，得到声音在空气中传播的时间、以及回声角度，选取与回声定位装置相对静止的一点为原点建立三维坐标系，得到周围墙体的三维空间模型。