「回声定位」的原理是什么，基于此有哪些相关应用？

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回声定位其实就是当前主动测量技术（区别于双目视觉等这一类的被动感知技术）的其中一个体现。我一直很喜欢用投石问路来形容主动测量技术。

当我们处在一个完全陌生的环境，我们虽然可以通过视觉、嗅觉等进行感知，但是有时候这些感知也是具有欺骗性的。故我们会与环境进行互动从而加强认识。用稍微学术点的形容就是：

通过在未知的系统中引入模式已知的信息，利用信息的被调制结果来反推系统。

+ |) s$ Q/ j( e, x* t, I2 }* P. m4 d+ j; N

对于回声定位来说，主要是利用的声波的反射性质：

9 O6 v+ o( c) A9 C* {1 M

声波在两种不同介质中进行连续传播时，会在介质界面处出现分层现象，即分为入射波和反射波。

. k% i% S1 Q$ `1 Z8 u9 k

对于反射波来说，由于固有频率基本没有发生改变，故速度是不变的。由于声速已知（这一点对于动物来说更多是对自身经验感知），故可以通过发声和听到回声的时间差距对距离进行判断。

L=K0δtL=K_0\delta t\\

这里的 K0K_0 是需要标定的一个系数，对于动物来说就是根据自己的经验进行学习了（其实由于衰减什么的这个用线性系统来描述并不恰当）。

}$ R6 w) Z( k% i1 |* D, | ~

至于回声定位的应用其实已经很丰富，但是真的用声波来做其实很少，大多都是利用波的共性采用了其他形式。这是因为声波在空间里太容易衰减（介质的散射、吸收等），要想测的远就得使劲往上拉频率和能量。有点得不偿失。这一点与声波这种机械波相比，电磁波就显得非常nice了。

其中应用包括我们最常听到的雷达系统[1]，不过更准确的说是回波定位比较恰当。

这个雷达直接被用在航空器上做地表的三维形貌重建

至于其他答主说的在手机上的应用....这个真的都已经算是老黄历了，就不必用‘有望’这个词了。这个就是手机中所宣传的TOF镜头[2][3][4]。TOF这个词可能看起来比较高大上，但是其实就是Time of fly的意思。不过虽然也有用扬声器来做的，但是目前的tof还是以光为主，严格来说也是回波定位。

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对于一般手机的测量时间的方式采用了相位反算的方式，故也被成为itof（间接飞行时间法）。

如果直接去测量(dtof)，那么这项技术就是前段时间吵得火热的激光雷达[5]。不过激光雷达我没玩过...最近实验室买无人机，对大疆的L1疯狂心动...可惜将近六位数的价格..没钱....

找不到其他图了...放个大疆的L1...

参考

^Farr T G , Rosen P A , E Ca ro, et al. The Shuttle Radar Topography Mission[J]. Reviews of Geophysics, 2007, 45(2):361.^Lazik P , Rajagopal N , Sinopoli B , et al. Ultrasonic time synchronization and ranging on smartphones[C]// 21st IEEE Real-Time and Embedded Technology and Applications Symposium. IEEE, 2015.^A F J L , A T A , Roberto López-Valcarce b. CDMA-based acoustic local positioning system for portable devices with multipath cancellation[J]. Digital Signal Processing, 2017, 62:38-51.^Chen H , Fan L , Yu W . EchoTrack: Acoustic device-free hand tracking on smart phones[C]// IEEE INFOCOM 2017 - IEEE Conference on Computer Communications. IEEE, 2017.^Mcmanamon P F . Laser radar development[C]// IEEE Dayton Section Symposium. IEEE, 1998. 5 M0 J7 D) D$ i

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