基于可变长度移位寄存器的多通道超声波聚焦延时控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于可变长度移位寄存器的多通道超声波聚焦延时控制方法，属于空中超声波聚焦方法。包括：计算单元接收上位机发送的聚焦点坐标，并计算超声波传感器阵列各通道驱动信号延迟时间；计算单元将延迟时间量化为延迟控制时钟下的周期数，并将其发送到延迟控制单元；延迟控制单元产生超声波传感器驱动信号和系统聚焦使能信号；延迟控制单元使用移位寄存器根据驱动信号延迟数据和延迟控制时钟实现驱动信号的延迟控制。本方法可在空中实现触觉反馈，并可通过对聚焦点的控制在没有物理接触或物理条件时产生接近真实的用户体验，可以用于人机交互、虚拟现实、增强现实等领域。

Multichannel ultrasonic focusing delay control method based on variable length shift register

【技术实现步骤摘要】
基于可变长度移位寄存器的多通道超声波聚焦延时控制方法
本专利技术涉及一种空中超声波聚焦方法，具体涉及一种基于可变长度移位寄存器的多通道超声波聚焦延时控制方法，可实现超声波传感器阵列各个通道驱动信号的延迟控制，可应用于人机交互、虚拟现实等

技术介绍
随着人机交互技术的发展，出现了各种以人为中心的高效自然的人机交互方式，与此同时，人机交互过程中的各种感知反馈也随之发展。在人机交互过程中，用户经常需要各种感知反馈来进行操作引导或增强用户体验，如：初次使用软件时，采用文字或语音进行引导；玩游戏时，使用振动和声音来增强沉浸感。随着科技的发展，人机交互逐渐从平面交互向三维空间交互过渡。在三维人机交互中，随着视觉和听觉反馈技术的成熟，人们开始研究触觉反馈以进一步增强三维人机交互的便利行和沉浸感。在三维触觉反馈的研究中，由于接触式触觉反馈方法(在人体上附加额外的设备，如手套，机械臂等)容易妨碍人体的自由运动，并且在使用过程中会产生不舒适感，人们逐渐将研究目标放在非接触式触觉反馈方法上。目前存在的几种非接触式触觉反馈方法有空气式触觉反馈(AIR本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于可变长度移位寄存器的多通道超声波聚焦延时控制方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)计算单元根据接收的上位机发送的焦点坐标计算超声波传感器阵列各通道的驱动信号延迟时间τ

【技术特征摘要】
1.一种基于可变长度移位寄存器的多通道超声波聚焦延时控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)计算单元根据接收的上位机发送的焦点坐标计算超声波传感器阵列各通道的驱动信号延迟时间τmn；
(2)计算单元将驱动信号延迟时间τmn量化为延迟控制时钟CLK_DELAY下的周期数，向上取整得到Datamn；
(3)延迟控制单元通过时钟分频产生超声波传感器驱动信号xDrive(i)；
(4)延迟控制单元根据接收的延迟数据大小设置各通道移位寄存器长度Lmn，并初始化移位寄存器；
(5)延迟控制单元生成移位寄存器输入信号xIn(i)，以时钟CLK_DELAY作为移位时钟，各通道移位寄存器每个时钟移位一次，在第Lmn个时钟后，达到寄存器长度，输出延迟后的信号，实现多通道信号的延迟控制。


2.根据权利要求1所述的基于可变长度移位寄存器的多通道超声波聚焦延时控制方法，其特征在于：所述步骤(1)超声波传感器阵列各通道驱动信号延迟时间τmn计算方法如下：
1)计算出超声波传感器阵列上传感器Smn(xm,yn,0)发射的超声波到达焦点P(x,y,z)所需的时间tmn：



其中，P(x,y,z)为焦点坐标，Smn(xm,yn,0)表示超声波传感器阵列中第m行第n列传感器的坐标，xm＝(m-1)*d，yn＝(n-1)*d,1≤m≤M,1≤n≤N，d是相邻超声波传感器中心间的距离，c是超声波在空气中的传播速度；
2)取超声波到达时间tmn的最大值tmax：



3)计算超声波传感器阵列各通道驱动信号的延迟时间τmn：
τmn＝tmax-tmn。


3.根据权利要求1所述的基于可变长度移位寄存器的多通道超声波聚焦延时控制方法，其特征在于：所述步骤(2)驱动信号延迟时间τmn量化方法如下：



其中，fDelay为延迟控制时钟CLK_DELAY的频率，表示向上取整；
延迟控制时钟CLK_DELAY为驱动信号延迟时间τmn的量化时钟，同时作为移位寄存器的移位时钟，延时单位δ为时钟频率的倒数，表示为：





4.根据权利要求1所述的基于可变长度移位寄存器的多通道超声波聚焦延时控制方法，其特征在于：所述步骤(3)传感器驱动信号xDrive(i)生成方法如...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建，于帆，孙晓颖，林琳，燕学智，王庆龙，杨鹏，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22