消费电子领域 超声应用调研-AI生成

相关专利

Google – 可穿戴超声通信
Ericsson – 超声数据传输（手表↔设备）
UltraSense – 超声触控 SoC
Pulsenmore – 可穿戴超声成像

BatNet（手机超声通信）
UPS+（超声定位）
WristSonic（手表手势识别）
SmartAttack（安全攻击）

三大核心应用正在收敛

HMI（Human-Machine Interface）→ 超声触控 / 手势
感知（Sensing）→ 距离 / 姿态 / 生理
通信（Acoustic Channel）→ pairing / covert

codec是否需要设计有效频带40k以上

3空中手势（开始试水）
📌 形式
靠近亮屏（proximity）
隔空滑动（少量机型）

👉 技术来源：

ToF / 红外 / 雷达 / 声学
🎯 对codec影响

👉 开始有价值

ADC 192k：
可用于：
手势
proximity
超声通信
DAC：
48k → 基本够用

总结

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频段 应用 是否推荐
0–20 kHz 音频 ✅ 必须
18–22 kHz 隐蔽通信 ✅
22–30 kHz 通信 + proximity ✅
30–40 kHz 手势 / ToF ✅ 最优 手指滑动、空中点击、微动检测
40–60 kHz 高精度感知 ⚠️ 边际 呼吸监测
>60 kHz 几乎不可用 ❌

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能力 推荐采样率 有效频带 是否值得做
传统音频 48k <20kHz ✅ 必须
超声通信 96k / 192k 18–40kHz ✅ 推荐 LISNR 的 Radius® SDK 是业内较成熟的数据传输层方案，可以利用设备扬声器/麦克风在近距离用超声或近超声频段进行设备间数据交换、身份验证、广播https://lisnr.com/ultrasonic-technology-overview-radius/
声学手势 192k 20–40kHz ✅ 推荐
距离/声纳 192k 20–40kHz ✅ 推荐 手指滑动、空中点击、微动检测
高精度FMCW 192k+ 30–60kHz ⚠️ 边际

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超声手机应用

手机中的应用
空中手势（无接触）
Chirp（20–40 kHz）
用speaker + mic

3️⃣ 超声通信（covert / 近场通信）
利用 20–40 kHz甚至更高频率传输数据
应用：
设备配对
无线广播（beacon）
安全/攻击（隐蔽信道）

📄 论文：

BatNet（手机间超声通信）
UPS+ 室内定位（超声信标）

📄 专利：

Google：可穿戴设备间超声通信

👉 实际问题：

距离短（<10m）
易受环境干扰
4️⃣ 声学感知（主动声纳）
手机扬声器发射超声，麦克风接收回波
用于：
手势识别
距离检测
呼吸/心率

👉 类似技术：

Google Soli（但用毫米波）
5️⃣ 隐私/跟踪（现实应用）
“Ultrasonic beacons”（广告/跨设备跟踪）
手机可检测这些信号（有App）

📄 示例：

超声检测App（检测>18 kHz信号）

 

智能眼镜中的应用

1️⃣ 超声触控界面（重点方向）
在镜腿上实现：
滑动 / 点击 / 按压
优势：
不依赖导电材料
可用金属框

👉 行业动态：

UltraSense 已用于AR眼镜（超声触控UI）
2️⃣ 空间手势识别（声学感知）
原理：
发射40 kHz+声波
分析手指反射

📄 类似研究：

声学手势识别（与手机类似）
3️⃣ 近场通信 / pairing
眼镜 ↔ 手机
超声比蓝牙更隐蔽
四、智能手表中的应用（研究热点）
1️⃣ 超声手势识别（最前沿）

📄 论文：

WristSonic
→ 利用超声反射识别手部/面部动作
→ 可识别21种行为

👉 特点：

不用摄像头（隐私友好）
功耗低
2️⃣ 超声通信（安全 & 攻击）

📄 论文：

SmartAttack（2025）
→ 手表接收超声实现“空气隔离系统数据泄露”

👉 启示：

可穿戴设备是隐蔽通信节点
3️⃣ 体感/健康监测（潜在方向）
利用超声：
血流监测
组织成像（未来）

📄 专利：

可穿戴超声成像设备
→ 集成超声阵列实现成像
五、关键应用分类总结（≥40 kHz）
类别 手机 眼镜 手表 技术成熟度
指纹识别 ✅（量产） ❌ ❌ ⭐⭐⭐⭐⭐
触控/力感 ✅（量产中） ✅ ✅ ⭐⭐⭐⭐
超声通信 ✅ ✅ ✅ ⭐⭐⭐
手势识别 ✅ ✅ ✅（强） ⭐⭐⭐⭐
室内定位 ✅ ✅ ✅ ⭐⭐⭐
生物/医疗 ⚠️（外设） ⚠️ ✅（研究） ⭐⭐
六、关键技术路线总结
1️⃣ 换能器技术
PMUT（主流）
CMUT
压电陶瓷

👉 决定是否能做到 >40 kHz甚至MHz

2️⃣ 主动 vs 被动
主动（发射+接收）：
手势、定位、成像
被动（仅接收）：
通信、监听
3️⃣ 信号处理
ToF（飞行时间）
相位调制（PSK）
FMCW（类似雷达）
七、值得重点关注的专利/文献清单
📌 专利
Samsung – 超声指纹识别
Google – 可穿戴超声通信
Ericsson – 超声数据传输（手表↔设备）
UltraSense – 超声触控 SoC
Pulsenmore – 可穿戴超声成像
📌 学术论文
BatNet（手机超声通信）
UPS+（超声定位）
WristSonic（手表手势识别）
SmartAttack（安全攻击）
八、一个工程结论（很关键）

👉 在消费电子中：

40 kHz只是“入门频点”
真正主流趋势是：
几十kHz → 声学交互
MHz级 → 生物识别 / 成像

👉 三大核心应用正在收敛：

HMI（Human-Machine Interface）
→ 超声触控 / 手势
感知（Sensing）
→ 距离 / 姿态 / 生理
通信（Acoustic Channel）
→ pairing / covert
如果你想继续深入

我可以帮你进一步做：

📊 各厂（Apple / Qualcomm / Huawei）专利布局图
📐 40 kHz vs MHz方案架构对比
🔧 具体芯片（PMUT阵列）选型与实现