專利名稱：一種基于多頻聲波的高可靠性數(shù)據(jù)傳輸方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)，尤其涉及一種基于多頻聲波的高可靠性數(shù)據(jù)傳輸方法及裝置。
背景技術(shù)：
目前，手機(jī)之間或手機(jī)與電腦之間的通訊方式較多，包括藍(lán)牙、無線網(wǎng)絡(luò)和其他近場通訊方式，但這些通訊方式對(duì)硬件配置有較高和特定的要求，建立通訊的過程較為繁瑣， 軟硬件成本較高，覆蓋面窄，不便于進(jìn)行手機(jī)現(xiàn)場支付、與手機(jī)之間互傳私密資料等對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃砸筝^高的數(shù)據(jù)傳輸。公開號(hào)為CN101247183A的專利申請(qǐng)，公開了一種采用某一頻率的高頻波形結(jié)合水平部分，表達(dá)1、0數(shù)值，實(shí)現(xiàn)超聲波通訊的方法。該方法發(fā)送端采用MCU(Micro Control Unit，簡稱微控制單元)中斷方式讀取包絡(luò)參數(shù)，發(fā)出高頻模擬信號(hào)；接收端模擬電路對(duì)麥克風(fēng)模擬信號(hào)進(jìn)行放大、帶通濾波、包絡(luò)檢波和整形處理，獲得低頻方波信號(hào)，然后解碼為二進(jìn)制數(shù)據(jù)。在通訊信息之前增加一位高電平起始位，由接收端模擬電路判斷此起始位高電平信號(hào)是否持續(xù)4 9毫秒，以判斷是否接收通訊信息；接受通訊信息時(shí)，接收端MCU開啟中斷，讀取為低電平則數(shù)據(jù)位為“0”，高電平則數(shù)據(jù)位為“ 1 ”。但實(shí)際使用超聲波進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊時(shí)，手機(jī)、電腦配備的喇叭、麥克風(fēng)的聲音頻率范圍較窄，靈敏度受限，且受環(huán)境噪音影響，容易出現(xiàn)聲波失真，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸時(shí)錯(cuò)誤率太高，不能達(dá)到高可靠性數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)用要求。該專利申請(qǐng)公開的方法，采用二進(jìn)制方式編碼數(shù)據(jù)，每單位傳輸數(shù)據(jù)的信息量少，大數(shù)據(jù)量傳輸時(shí)，遇有波形失真的概率高；“0”、“1”數(shù)值的判斷簡單通過電平高低決定，在環(huán)境噪音影響較大時(shí)，電平高低值失真率高，高低電平分界的門限值隨環(huán)境影響變化大，無法準(zhǔn)確設(shè)置；某位數(shù)據(jù)的判斷出現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)，無法校驗(yàn)糾錯(cuò)，一位出錯(cuò)，即可導(dǎo)致整個(gè)報(bào)文出錯(cuò)； 手機(jī)、電腦的物理構(gòu)造在出廠時(shí)已經(jīng)固化，應(yīng)用時(shí)再改造電路的成本太高。該方法難以滿足手機(jī)、電腦進(jìn)行高可靠性的數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)用要求。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于多頻聲波的高可靠性數(shù)據(jù)傳輸方法及裝置，在不改變終端的物理構(gòu)造和操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，利用終端的喇叭和麥克風(fēng)實(shí)現(xiàn)高可靠性的數(shù)據(jù)傳輸。技術(shù)方案本發(fā)明所述基于多頻聲波的高可靠性數(shù)據(jù)傳輸方法，包括如下步驟(1)首先通過數(shù)據(jù)編碼單元計(jì)算需傳輸數(shù)據(jù)的校驗(yàn)值，在需傳輸數(shù)據(jù)后加上校驗(yàn)值和結(jié)束符，組成完整數(shù)據(jù)；(2)再通過數(shù)據(jù)編碼單元對(duì)步驟(1)中得到的完整數(shù)據(jù)，對(duì)照編碼規(guī)則，轉(zhuǎn)換到對(duì)應(yīng)的聲波頻率上，根據(jù)單個(gè)頻率的發(fā)送持續(xù)時(shí)間組成連續(xù)的多頻聲波信息；(3)通過多頻聲波發(fā)送單元控制發(fā)聲裝置按照多頻聲波信息連續(xù)地發(fā)出聲波信號(hào)，并不斷循環(huán)，直至傳輸完成或到達(dá)超時(shí)時(shí)間；
(4)通過多頻聲波接收單元，控制收聽裝置近距離接收發(fā)聲裝置發(fā)出的聲波信號(hào)， 直至接收的音頻信息達(dá)到長度要求，保存接收到的完整音頻信息，并設(shè)定循環(huán)數(shù)i的初始值為0;(5)通過數(shù)據(jù)解碼單元對(duì)保存的完整音頻信息進(jìn)行計(jì)算解析，對(duì)照與步驟(2)相同的編碼規(guī)則，將完整音頻信息按單個(gè)頻率持續(xù)時(shí)間長度分成相應(yīng)數(shù)目的時(shí)間分段，計(jì)算各個(gè)頻率在每個(gè)時(shí)間分段內(nèi)的幅度值并進(jìn)行排序，其中幅度值最大的頻率為該時(shí)間分段內(nèi)的首選頻率，其他頻率為該時(shí)間分段內(nèi)的備選頻率，再將所有聲波頻率轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的數(shù)值上；(6)將各個(gè)時(shí)間分段內(nèi)首選頻率對(duì)應(yīng)的數(shù)值組成一組完整數(shù)據(jù)，進(jìn)行校驗(yàn)，判斷校驗(yàn)是否成功，若判斷結(jié)果為是，則完成多頻聲波的數(shù)據(jù)傳輸；(7)若步驟(6)中的判斷結(jié)果為否，則依幅度值由大到小的次序用各個(gè)時(shí)間分段內(nèi)備選頻率對(duì)應(yīng)的數(shù)值替換首選頻率對(duì)應(yīng)的數(shù)值，組成一組完整數(shù)據(jù)，進(jìn)行校驗(yàn)，判斷校驗(yàn)是否成功，若判斷結(jié)果為是，則完成多頻聲波的數(shù)據(jù)傳輸；(8)若步驟(7)中的判斷結(jié)果為否，則判斷循環(huán)數(shù)i = η是否成立，若判斷結(jié)果為是，則多頻聲波的數(shù)據(jù)傳輸失敗，其中，η為大于1的自然數(shù)；(9)若步驟(8)中的判斷結(jié)果為否，則將步驟(4)中接收的完整音頻信息的起始位置向后偏移一個(gè)偏移時(shí)間長度后再進(jìn)行保存，i = i+1 ；返回步驟(5)，所述偏移時(shí)間長度為單個(gè)頻率持續(xù)時(shí)間長度的1/n。上述方法亦可以采用計(jì)算機(jī)軟件方法實(shí)現(xiàn)。所述需傳輸數(shù)據(jù)可以優(yōu)選采用2進(jìn)制、4進(jìn)制、8進(jìn)制、10進(jìn)制、或16進(jìn)制方式中的一種進(jìn)行定義；以10進(jìn)制定義為例，10進(jìn)制包含0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十個(gè)數(shù)值，分別與十個(gè)不同的聲波頻率一一對(duì)應(yīng)；頻率值、數(shù)值、發(fā)送持續(xù)時(shí)間和對(duì)應(yīng)關(guān)系可以配置調(diào)整。所述步驟(1)中數(shù)據(jù)編碼單元可采用CRC(Cyclic Redundancy Check，循環(huán)冗余校驗(yàn))校驗(yàn)法計(jì)算需傳輸數(shù)據(jù)的校驗(yàn)值，亦可以為其他校驗(yàn)算法，如bcc(bl0ck check character異或校驗(yàn)法)、奇偶校驗(yàn)(Parity Check)等；結(jié)束符可以采用“#”等所述步驟O)中對(duì)應(yīng)的聲波頻率范圍在16KHz 22KHz范圍內(nèi)，此頻率范圍內(nèi)的聲音，人類難以察覺，但是手機(jī)、電腦的喇叭、麥克風(fēng)等卻可以處理。所述步驟(2)中的編碼規(guī)則可采用PCM(Pulse-code modulation，脈沖編碼調(diào)制) 音頻編碼，PCM音頻編碼是絕大多數(shù)手機(jī)和電腦都能夠支持的，同時(shí)結(jié)合多種壓縮運(yùn)算法， 可以降低數(shù)據(jù)量和傳輸量。PCM音頻編碼是一種模擬信號(hào)的數(shù)碼化方法，其將信號(hào)的強(qiáng)度依照同樣的間距分成數(shù)段，然后用獨(dú)特的數(shù)碼記號(hào)。在步驟O)中通過PCM音頻編碼完成完整數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，在步驟中通過PCM音頻編碼保存接收到的音頻信息。所述步驟(3)中聲波信號(hào)以正弦波波形發(fā)出。所述步驟(4)中收聽裝置接收的聲波信號(hào)采樣頻率在44. IKHz或以上，使得 16KKHz 22KHz范圍內(nèi)的聲波信號(hào)可以從采樣樣本中完全重建出來。一種用于實(shí)現(xiàn)上述基于多頻聲波的高可靠性數(shù)據(jù)傳輸方法的裝置，包括連接有發(fā)聲裝置以發(fā)出聲波信號(hào)的發(fā)送端、和連接有收聽裝置以接收聲波信號(hào)的接收端，所述發(fā)送端包括數(shù)據(jù)編碼單元和多頻聲波發(fā)送單元，所述接收端包括數(shù)據(jù)解碼單元和多頻聲波接收單元；
所述數(shù)據(jù)編碼單元，首先計(jì)算需傳輸數(shù)據(jù)的校驗(yàn)值，在需傳輸數(shù)據(jù)后加上校驗(yàn)值和結(jié)束符，組成完整數(shù)據(jù)，再將完整數(shù)據(jù)的每個(gè)數(shù)值轉(zhuǎn)換到對(duì)應(yīng)的聲波頻率上，根據(jù)單個(gè)頻率的發(fā)送持續(xù)時(shí)間組成連續(xù)的多頻聲波信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與多頻聲波信號(hào)的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換；所述多頻聲波發(fā)送單元，控制發(fā)聲裝置按數(shù)據(jù)編碼單元轉(zhuǎn)換得到的多頻聲波信息連續(xù)地發(fā)出聲波信號(hào)；所述多頻聲波接收單元，控制收聽裝置接收發(fā)聲裝置發(fā)出的聲波信號(hào)，并保存數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)解碼單元，將多頻聲波接收單元保存的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼校驗(yàn)。所述發(fā)聲裝置為喇叭或其他能夠發(fā)出聲波的硬件模塊，所述收聽裝置為麥克風(fēng)或其他能夠接收聲波的硬件模塊。有益效果本發(fā)明提供的一種基于多頻聲波的高可靠性數(shù)據(jù)傳輸裝置及其方法， 對(duì)硬件要求低，只需要配備喇叭、麥克風(fēng)就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可以在手機(jī)、電腦上使用，有利于快速、低成本地實(shí)現(xiàn)應(yīng)用和服務(wù)；在解碼數(shù)據(jù)時(shí)，參考概率次序，采用校驗(yàn)方法，有效提高了數(shù)據(jù)的命中率和準(zhǔn)確性。


圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明方法的流程圖。圖3為正弦波形聲波信號(hào)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。如圖1所示為一種基于多頻聲波的高可靠性數(shù)據(jù)傳輸裝置，包括連接有喇叭的發(fā)送端和連接有麥克風(fēng)的接收端，所述發(fā)送端為手機(jī)或者電腦，接收端亦為手機(jī)或電腦；所述發(fā)送端包括括數(shù)據(jù)編碼單元和多頻聲波發(fā)送單元，所述接收端包括數(shù)據(jù)解碼單元和多頻聲波接收單元；所述數(shù)據(jù)編碼單元，首先計(jì)算需傳輸數(shù)據(jù)的校驗(yàn)值，在需傳輸數(shù)據(jù)后加上校驗(yàn)值和結(jié)束符，組成完整數(shù)據(jù)，再將完整數(shù)據(jù)的每個(gè)數(shù)值轉(zhuǎn)換到對(duì)應(yīng)的聲波頻率上，根據(jù)單個(gè)頻率的發(fā)送持續(xù)時(shí)間組成連續(xù)的多頻聲波信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與多頻聲波信號(hào)的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換；所述多頻聲波發(fā)送單元，控制喇叭按數(shù)據(jù)編碼單元轉(zhuǎn)換得到的多頻聲波信息連續(xù)地發(fā)出聲波信號(hào)；所述多頻聲波接收單元，控制麥克風(fēng)接收喇叭發(fā)出的聲波信號(hào)，并保存數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)解碼單元，將多頻聲波接收單元保存的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼校驗(yàn)。如圖2所示為一種基于多頻聲波的高可靠性數(shù)據(jù)傳輸方法，定義單個(gè)頻率的發(fā)送持續(xù)時(shí)間為40毫秒，保持發(fā)送端和接收端的步調(diào)一致，且數(shù)據(jù)編碼單元和數(shù)據(jù)解碼單元采用相同的編碼規(guī)則，具體傳輸步驟如下(1)通過數(shù)據(jù)編碼單元采用CRC校驗(yàn)法對(duì)需傳輸數(shù)據(jù)加上校驗(yàn)值和結(jié)束符，組成完整數(shù)據(jù)。將完整數(shù)據(jù)采用10進(jìn)制方式定義，0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十個(gè)數(shù)值，分別與十個(gè)不同的聲波頻率一一對(duì)應(yīng)，使用“#”作為結(jié)束符，這樣共計(jì)11個(gè)頻率組成多頻聲波，如表1所示為本例中聲波頻率、10進(jìn)制對(duì)應(yīng)的數(shù)值和發(fā)送持續(xù)時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。表1聲波頻率、10進(jìn)制對(duì)應(yīng)的數(shù)值和發(fā)送持續(xù)時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系
權(quán)利要求
1.一種基于多頻聲波的高可靠性數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于該方法包括如下步驟(1)首先通過數(shù)據(jù)編碼單元計(jì)算需傳輸數(shù)據(jù)的校驗(yàn)值，在需傳輸數(shù)據(jù)后加上校驗(yàn)值和結(jié)束符，組成完整數(shù)據(jù)；(2)再通過數(shù)據(jù)編碼單元對(duì)步驟(1)中得到的完整數(shù)據(jù)，對(duì)照編碼規(guī)則，轉(zhuǎn)換到對(duì)應(yīng)的聲波頻率上，根據(jù)單個(gè)頻率的發(fā)送持續(xù)時(shí)間組成連續(xù)的多頻聲波信息；(3)通過多頻聲波發(fā)送單元控制發(fā)聲裝置按照多頻聲波信息連續(xù)地發(fā)出聲波信號(hào)，并不斷循環(huán)，直至傳輸完成或到達(dá)超時(shí)時(shí)間；(4)通過多頻聲波接收單元，控制收聽裝置近距離接收發(fā)聲裝置發(fā)出的聲波信號(hào)，直至接收的音頻信息達(dá)到長度要求，保存接收到的完整音頻信息，并設(shè)定循環(huán)數(shù)i的初始值為 0 ；(5)通過數(shù)據(jù)解碼單元對(duì)保存的完整音頻信息進(jìn)行計(jì)算解析，對(duì)照與步驟(2)相同的編碼規(guī)則，將完整音頻信息按單個(gè)頻率持續(xù)時(shí)間長度分成相應(yīng)數(shù)目的時(shí)間分段，計(jì)算各個(gè)頻率在每個(gè)時(shí)間分段內(nèi)的幅度值并進(jìn)行排序，其中幅度值最大的頻率為該時(shí)間分段內(nèi)的首選頻率，其他頻率為該時(shí)間分段內(nèi)的備選頻率，再將所有聲波頻率轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的數(shù)值上；(6)將各個(gè)時(shí)間分段內(nèi)首選頻率對(duì)應(yīng)的數(shù)值組成一組完整數(shù)據(jù)，進(jìn)行校驗(yàn)，判斷校驗(yàn)是否成功，若判斷結(jié)果為是，則完成多頻聲波的數(shù)據(jù)傳輸；(7)若步驟(6)中的判斷結(jié)果為否，則依幅度值由大到小的次序用各個(gè)時(shí)間分段內(nèi)備選頻率對(duì)應(yīng)的數(shù)值替換首選頻率對(duì)應(yīng)的數(shù)值，組成一組完整數(shù)據(jù)，進(jìn)行校驗(yàn)，判斷校驗(yàn)是否成功，若判斷結(jié)果為是，則完成多頻聲波的數(shù)據(jù)傳輸；(8)若步驟(7)中的判斷結(jié)果為否，則判斷循環(huán)數(shù)i=n是否成立，若判斷結(jié)果為是，則多頻聲波的數(shù)據(jù)傳輸失敗，其中，η為大于1的自然數(shù)；(9)若步驟⑶中的判斷結(jié)果為否，則將步驟⑷中接收的完整音頻信息的起始位置向后偏移一個(gè)偏移時(shí)間長度后再進(jìn)行保存，i = i+1 ；返回步驟(5)，所述偏移時(shí)間長度為單個(gè)頻率持續(xù)時(shí)間長度的1/n。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多頻聲波的高可靠性數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述需傳輸數(shù)據(jù)采用2進(jìn)制、4進(jìn)制、8進(jìn)制、10進(jìn)制、或16進(jìn)制方式中的一種定義。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多頻聲波的高可靠性數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述步驟(1)中數(shù)據(jù)編碼單元采用CRC校驗(yàn)法計(jì)算需傳輸數(shù)據(jù)的校驗(yàn)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多頻聲波的高可靠性數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述步驟⑵中對(duì)應(yīng)的聲波頻率范圍在16KHz 22KHz范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多頻聲波的高可靠性數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述步驟O)中的編碼規(guī)則為PCM音頻編碼。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多頻聲波的高可靠性數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述步驟(3)中聲波信號(hào)以正弦波波形發(fā)出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多頻聲波的高可靠性數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述步驟中收聽裝置接收的聲波信號(hào)采樣頻率在44. IKHz或以上。
8.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的基于多頻聲波的高可靠性數(shù)據(jù)傳輸方法的裝置，其特征在于該裝置包括連接有發(fā)聲裝置以發(fā)出聲波信號(hào)的發(fā)送端和連接有收聽裝置以接收聲波信號(hào)的接收端，所述發(fā)送端包括數(shù)據(jù)編碼單元和多頻聲波發(fā)送單元，所述接收端包括數(shù)據(jù)解碼單元和多頻聲波接收單元；所述數(shù)據(jù)編碼單元，首先計(jì)算需傳輸數(shù)據(jù)的校驗(yàn)值，在需傳輸數(shù)據(jù)后加上校驗(yàn)值和結(jié)束符，組成完整數(shù)據(jù)，再將完整數(shù)據(jù)的每個(gè)數(shù)值轉(zhuǎn)換到對(duì)應(yīng)的聲波頻率上，根據(jù)單個(gè)頻率的發(fā)送持續(xù)時(shí)間組成連續(xù)的多頻聲波信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與多頻聲波信號(hào)的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換；所述多頻聲波發(fā)送單元，控制發(fā)聲裝置按數(shù)據(jù)編碼單元轉(zhuǎn)換得到的多頻聲波信息連續(xù)地發(fā)出聲波信號(hào)；所述多頻聲波接收單元，控制收聽裝置接收發(fā)聲裝置發(fā)出的聲波信號(hào)，并保存數(shù)據(jù)； 所述數(shù)據(jù)解碼單元，將多頻聲波接收單元保存的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼校驗(yàn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于所述發(fā)聲裝置為喇叭，所述收聽裝置為麥克風(fēng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于多頻聲波的高可靠性數(shù)據(jù)傳輸方法及裝置，該裝置包括連接有發(fā)聲裝置以發(fā)出聲波信號(hào)的發(fā)送端、和連接有收聽裝置以接收聲波信號(hào)的接收端，所述發(fā)送端包括數(shù)據(jù)編碼單元和多頻聲波發(fā)送單元，所述接收端包括數(shù)據(jù)解碼單元和多頻聲波接收單元。本發(fā)明提供的一種基于多頻聲波的高可靠性數(shù)據(jù)傳輸裝置及其方法，對(duì)硬件要求低，只需要配備喇叭、麥克風(fēng)就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可以在手機(jī)、電腦上使用，有利于快速、低成本地實(shí)現(xiàn)應(yīng)用和服務(wù)；在解碼數(shù)據(jù)時(shí)，參考概率次序，采用校驗(yàn)方法，有效提高了數(shù)據(jù)的命中率和準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)G10L19/00GK102291205SQ20111027753
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者朱建 申請(qǐng)人:朱建