CN103560836A - 声波无线通信方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种声波无线通信方法和装置，方法包括步骤：发送端根据预定编码规则将文件转换为字节流；将字节流映射成对应的声波频率触发信号；根据声波频率触发信号发出声波信号；接收端接收声波信号，并将声波信号转换成声波频率触发信号；将声波频率触发信号解码成对应的字节流；根据预设解码规则将字节流还原成文件。本发明通过扬声器利用声波信号在发送端与接收端直接进行文件传输，省去了中心服务器，也无需蓝牙、WIFI等特定的硬件收发模块，因而可以方便地，实时地传输数据和共享信息，也不会受限于网络硬件和网络环境，给使用者带来非常便利的使用体验。

Description

声波无线通信方法和装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种声波无线通信方法和装置。

背景技术

目前，现有的电子设备之间主要有以下两种信息分享方式：

1、依赖互联网服务方式（通过QQ空间、微信分享到朋友圈等）；

2、依赖无线收发硬件设备方式（蓝牙分享、NFC、WIFI直连等)。方式1需要依赖互联网上的中心服务器，如果失去网络连接则无法进行。方案2则需要依赖双方手持设备上均含有特定的硬件收发模块才可以进行，而且需要首先进行匹配连接，大大限制了文件传输的便利性和实时性，无法满足人们的各种需求。

发明内容

本发明的主要目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种声波无线通信方法和装置，其利用声波进行文件传输和信息共享媒介，大大是增加了使用的便利性和分享的实时性。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案。

本发明提供一种声波无线通信方法，用于发送端通过声波信号将文件传输至接收端，包括以下步骤：

a、发送端根据预定编码规则将所述文件转换为字节流；

b、将所述字节流映射成对应的声波频率触发信号；

c、根据所述声波频率触发信号发出声波信号；

d、接收端接收所述声波信号，并将所述声波信号转换成所述声波频率触发信号；

e、将所述声波频率触发信号解码成对应的字节流；

f、根据预设解码规则将字节流还原成所述文件，

所述文件的类型为文本、图片、音频、视频或者网址。

优选地，步骤a具体包括：

所述发送端对所述文件进行分析，识别文件类型，并根据文件的不同类型，将所述文件转换成不同的字节流，所述字节流包括多个字节，每个字节均由8位二进制数组成。

优选地，所述将字节流映射成对应的声波频率触发信号的步骤具体包括：

所述字节流包括多个字节，每个字节对应一个频率范围在20Hz~20KHz范围内、持续时间为50ms的控制信号，所述字节流映射成由所述控制信号组成的声波频率触发信号。

优选地，所述接收端接收声波信号，并将所述声波信号转换成所述声波频率触发信号的步骤具体包括：

每隔预定时间接收一次所述声波信号，根据收到的声波信号的频率和持续时间是否落在对应的置信区间内，将声波信号转化为声波频率触发信号。

优选地，所述根据预设解码规则将字节流还原成所述文件的步骤具体包括：

所述字节流包括信息格式位，根据所述信息格式位，选择还原所述文件的方式，所述还原方式为解压缩还原或者直接还原。

发明还提供一种声波无线通信装置，包括发送端和接收端，用于发送端通过声波信号将文件传输至接收端，其特征在于，所述发送端包括：

编码模块，用于根据预定编码规则将所述文件转换为字节流；

调制处理模块，用于将所述字节流映射成对应的声波频率触发信号；

声波发射模块，用于根据所述声波频率触发信号发出声波信号；

所述接收端包括：

声波接收模块，用于接收所述声波信号，并将该声波信号转换成所述声波频率触发信号；

解调处理模块，用于将所述声波频率触发信号解码成对应的字节流；

解码模块，用于根据预设解码规则将字节流还原成所述文件，

所述文件的类型为文本、图片、音频、视频或者网址。

优选地，所述编码模块具体用于：

对所述文件进行分析，识别文件类型，并根据文件的不同类型，将所述文件转换成不同的字节流，所述字节流包括多个字节，每个字节均由8位二进制数组成。

优选地，所述调制处理模块具体用于：

所述字节流包括多个字节，每个字节对应一个频率范围在20Hz~20KHz范围内、持续时间为50ms的控制信号，所述字节流映射成由所述控制信号组成的声波频率触发信号。

优选地，所述声波接收模块具体用于：

每隔预定时间接收一次所述声波信号，根据收到的声波信号的频率和持续时间是否落在对应的置信区间内，将声波信号转化为声波频率触发信号。

优选地，所述解码模块具体用于：

所述字节流包括信息格式位，根据所述信息格式位，选择还原所述文件的方式，所述还原方式为解压缩还原或者直接还原。

本发明具有以下优点：

本发明通过扬声器利用声波信号在发送端与接收端直接进行文件传输，省去了中心服务器，也无需蓝牙、WIFI等特定的硬件收发模块，因而可以方便地，实时地传输数据和共享信息，也不会受限于网络硬件和网络环境，给使用者带来非常便利的使用体验。

附图说明

图1是本发明实施例一中声波无线通信方法的流程示意图。

图2是本发明实施例二中声波无线通信装置的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

以下将结合附图及具体实施例详细说明本发明的技术方案，以便更清楚、直观地理解本发明的发明实质。

实施例一：

参照图1所示，本实施例提供一种声波无线通信方法，适于在发送端与接收端之间通过声波信号进行文件传输，实现数据传输和信息共享，该发送端和接收端均为手持式电子设备。该声波无线通信方法主要包括以下步骤：

a、发送端根据预定编码规则将文件转换为字节流；

b、将字节流映射成对应的声波频率触发信号；

c、根据声波频率触发信号发出声波信号；

d、接收端接收声波信号，并将声波信号转换成声波频率触发信号；

e、将声波频率触发信号解码成对应的字节流；

f、根据预设解码规则将字节流还原成文件。

上述文件的类型可以是文本、图片、音频、视频或者因特网网址。

在步骤a中，发送端根据预定编码规则将文件转换为字节流，具体步骤为：发送端对文件进行分析，识别文件的类型，并根据文件的不同类型，将文件转换成不同的字节流，该字节流包括多个字节，每个字节均由8位二进制数组成。

在步骤b中，将字节流映射成对应的声波频率触发信号是指：上述字节流包括多个字节，每个字节对应一个频率范围在20Hz~20KHz范围内、持续时间为50ms左右的控制信号，该字节流映射成由该控制信号组成的声波频率触发信号。

本实施例采用频率范围在1KHz~10KHz内的声波（即可听波）作为文件传输媒介，人耳能听到到，可以知道文件传输过程，以方便地了解文件是否传输成功，以及是否传输完毕。目前主流的手持式电子设备的发射频率一般为20Hz~20KHz，但应该理解的是，本实施例同样适用于该范围及手持式电子设备所能发射的其它范围内的声波频率。

本实施例中，不同的字节流只对应于不同频率范围的声波频率触发信号，而与声波的响度无关，也即该声波频率触发信号仅包含声波的频率信息，不包含声波的音量信息，这是因为发送端与接收端的距离有很大的不确定性，所以声波信号的音量（扬声器的振幅）不予考虑。

在步骤c中，根据声波频率触发信号发出声波信号，具体地说，发送端安装有相应的处理程序，该程序会根据上述声波频率触发信号，自动调用发送端的扬声器，通过该扬声器发出上述声波频率触发信号所对应的声波信号，包括对应的声波频率和声波信号对应的持续时间。

在步骤d中，接收端每隔预定时间接收一次上述声波信号，根据收到的声波信号的频率和持续时间是否落在对应的置信区间内，将声波信号转化为声波频率触发信号。具体为，接收端对声音信号进行采样，根据收到的声波信号的频率和持续时间是否落在对应值的置信区间内，将声波信号转化为数字信号（即声波频率触发信号）。比如持续时间的置信区间是45ms-55ms, 频率f的置信区间是[f - 50HZ, f + 50HZ]，如果收到一个持续时间是52ms，频率均在［1000HZ - 50HZ, 1000HZ + 50HZ]范围内的声波信号，则对应生成一个字节的数字信号。

在步骤e中，将声波频率触发信号解码成对应的字节流，具体为，对每50ms内接收到的声波频率触发信号进行解码，转换成对应的字节流，并判断该字节流是否完整。本实施例中，每个字节流的格式是：限界起始码(1byte=0xaa)＋信息格式(1byte)+信息长度(4bytes)＋具体信息内容＋CRC校验码(4bytes)+限界终止码(1byte=0xff)，因此，判断字节流是否完整的方法很简单，只需验证限界起始码和限界终止码是否完整即可，若限界起始码和限界终止码完整，则表明字节流完整，若验证限界起始码或限界终止码缺失，则表明字节流不完整，需丢弃重新接收，直到完整为止。

最后，完成步骤f，即接收端根据预设解码规则将字节流还原成文件。

该步骤f具体包括：

字节流包括多个字节，每个字节均由二进制数组成，其中包括信息格式位，接收端可根据该信息格式位，选择还原文件的方式，所述的还原方式包括解压缩还原或者直接还原。若信息格式位中包含表示该字节流中的文件为压缩文件的代码时，则选择解压缩还原，并采用相应的算法进行解压，得到ZIP格式的文件；若不包含该代码，则采用直接还原的方式还原该文件，得到文本、图片、音频、视频或者超链接网址文件。

通过以上各步骤，发送端与接收端之间便可利用声波信号实现文件传输和信息共享。对于文本、图片、音频和视频文件，本实施例的传输过程可依据上述原理实现。而对于文件类型为网址时，其分享原理简述如下：

例如，发送端的用户查阅到一个来自http://xxxx/xxx.jpg的图片，希望分享给周边的其他人。

发送端并不读取图片的直接数据再进行声波编码，而是将其在Internet上的网址“http://xxxx/xxx.jpg”进行声波编码，字节流的“信息格式”里标明类别，告诉接收端本次声波信号需要打开网址才能完整还原。

接收端获得声波信号后，通过分析，知道收到的文件并非可以直接传递给上层应用程序的内容，而是网址，故接收端会根据协议指令，打开网址http://xxxx/xxx.jpg；成功读取到相应的图片数据后，再递交给上层应用程序展示。而作为发送端或接收端的用户，并不能感知到两种分享方式所带来的体验上的区别。

实施例二：

参照图2所示，本实施例提供一种声波无线通信装置，其包括发送端1和接收端2，用于发送端1通过声波信号将文件传输至接收端2。其中，发送端1包括：

编码模块11，用于根据预定编码规则将文件转换为字节流；

调制处理模块12，用于将字节流映射成对应的声波频率触发信号；

声波发射模块13，用于根据声波频率触发信号发出声波信号；

接收端2包括：

声波接收模块21，用于接收声波信号，并将该声波信号转换成声波频率触发信号；

解调处理模块22，用于将声波频率触发信号解码成对应的字节流；

解码模块23，用于根据预设解码规则将字节流还原成文件，

上述文件的类型为文本、图片、音频、视频或者网址。

上述编码模块11具体用于：

对文件进行分析，识别文件类型，并根据文件的不同类型，将文件转换成不同的字节流，字节流包括多个字节，每个字节均由8位二进制数组成。

上述调制处理模块12具体用于：

字节流包括多个字节，每个字节对应一个频率范围在20Hz~20KHz范围内、持续时间为50ms的控制信号，字节流映射成由控制信号组成的声波频率触发信号。

目前主流的手持式电子设备的发射频率一般为20Hz~20KHz，但应该理解的是，本实施例同样适用于该范围及手持式电子设备所能发射的其它范围内的声波频率。

上述声波发射模块13具体用于：

根据声波频率触发信号发出声波信号，具体地说，声波发射模块13会根据上述声波频率触发信号，自动调用发送端1的扬声器，通过该扬声器发出上述声波频率触发信号所对应的声波信号，该声波信号包括对应的声波频率和声波信号对应的持续时间。

上述声波接收模块21具体用于：

每隔预定时间接收一次声波信号，根据收到的声波信号的频率和持续时间是否落在对应的置信区间内，将声波信号转化为声波频率触发信号。

上述解调处理模块22具体用于：

将每50ms内接收到的声波频率触发信号转换成对应的字节流。

具体为，对每50ms内接收到的声波频率触发信号进行解码，转换成对应的字节流，并判断该字节流是否完整。本实施例中，每个字节流的格式是：限界起始码(1byte=0xaa)＋信息格式(1byte)+信息长度(4bytes)＋具体信息内容＋CRC校验码(4bytes)+限界终止码(1byte=0xff)，因此，判断字节流是否完整的方法很简单，只需验证限界起始码和限界终止码是否完整即可，若限界起始码和限界终止码完整，则表明字节流完整，若验证限界起始码或限界终止码缺失，则表明字节流不完整，需丢弃重新接收，直到完整为止。

接收到完成的声波信号后，解码模块23会根据预设的解码规则将字节流还原成文件，实现文件传输的功能。

解码模块23将字节流还原成文件的过程是这样实现的：

字节流包括多个字节，每个字节均由二进制数组成，其中包括信息格式位，接收端可根据该信息格式位，选择还原文件的方式，所述的还原方式包括解压缩还原或者直接还原。若信息格式位中包含表示该字节流中的文件为压缩文件的代码时，则选择解压缩还原，并采用相应的算法进行解压，得到ZIP格式的文件；若不包含该代码，则采用直接还原的方式还原该文件，得到文本、图片、音频、视频或者超链接网址文件。

综上所述，本发明通过扬声器利用声波信号在发送端与接收端直接进行文件传输，省去了中心服务器，也无需蓝牙、WIFI等特定的硬件收发模块，因而可以方便地，实时地传输数据和共享信息，也不会受限于网络硬件和网络环境，给使用者带来非常便利的使用体验。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制其专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1. 一种声波无线通信方法，用于发送端通过声波信号将文件传输至接收端，其特征在于，包括以下步骤：

a、发送端根据预定编码规则将所述文件转换为字节流；

b、将所述字节流映射成对应的声波频率触发信号；

c、根据所述声波频率触发信号发出声波信号；

d、接收端接收所述声波信号，并将所述声波信号转换成所述声波频率触发信号；

e、将所述声波频率触发信号解码成对应的字节流；

f、根据预设解码规则将字节流还原成所述文件，

所述文件的类型为文本、图片、音频、视频或者网址。

2. 如权利要求1所述的声波无线通信方法，其特征在于，步骤a具体包括：

所述发送端对所述文件进行分析，识别文件类型，并根据文件的不同类型，将所述文件转换成不同的字节流，所述字节流包括多个字节，每个字节均由8位二进制数组成。

3. 如权利要求2所述的声波无线通信方法，其特征在于，所述将字节流映射成对应的声波频率触发信号的步骤具体包括：

所述字节流包括多个字节，每个字节对应一个频率范围在20Hz~20KHz范围内、持续时间为50ms的控制信号，所述字节流映射成由所述控制信号组成的声波频率触发信号。

4. 如权利要求3所述的声波无线通信方法，其特征在于，所述接收端接收声波信号，并将所述声波信号转换成所述声波频率触发信号的步骤具体包括：

每隔预定时间接收一次所述声波信号，根据收到的声波信号的频率和持续时间是否落在对应的置信区间内，将声波信号转化为声波频率触发信号。

5. 如权利要求4所述的声波无线通信方法，其特征在于，所述根据预设解码规则将字节流还原成所述文件的步骤具体包括：

所述字节流包括信息格式位，根据所述信息格式位，选择还原所述文件的方式，所述还原方式为解压缩还原或者直接还原。

6. 一种声波无线通信装置，包括发送端和接收端，用于发送端通过声波信号将文件传输至接收端，其特征在于，所述发送端包括：

编码模块，用于根据预定编码规则将所述文件转换为字节流；

调制处理模块，用于将所述字节流映射成对应的声波频率触发信号；

声波发射模块，用于根据所述声波频率触发信号发出声波信号；

所述接收端包括：

声波接收模块，用于接收所述声波信号，并将该声波信号转换成所述声波频率触发信号；

解调处理模块，用于将所述声波频率触发信号解码成对应的字节流；

解码模块，用于根据预设解码规则将字节流还原成所述文件，

所述文件的类型为文本、图片、音频、视频或者网址。

7. 如权利要求6所述的声波无线通信装置，其特征在于，所述编码模块具体用于：

对所述文件进行分析，识别文件类型，并根据文件的不同类型，将所述文件转换成不同的字节流，所述字节流包括多个字节，每个字节均由8位二进制数组成。

8. 如权利要求7所述的声波无线通信装置，其特征在于，所述调制处理模块具体用于：

所述字节流包括多个字节，每个字节对应一个频率范围在20Hz~20KHz范围内、持续时间为50ms的控制信号，所述字节流映射成由所述控制信号组成的声波频率触发信号。

9. 如权利要求8所述的声波无线通信装置，其特征在于，所述声波接收模块具体用于：

每隔预定时间接收一次所述声波信号，根据收到的声波信号的频率和持续时间是否落在对应的置信区间内，将声波信号转化为声波频率触发信号。

10. 如权利要求9所述的声波无线通信装置，其特征在于，所述解码模块具体用于：

所述字节流包括信息格式位，根据所述信息格式位，选择还原所述文件的方式，所述还原方式为解压缩还原或者直接还原。

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