一种基于声波的通信方法、通信系统及计算机可读存储介质技术方案

本发明专利技术提供了一种基于声波的通信方法、通信系统及计算机可读存储介质，所述通信方法包括以下步骤：S101：发送端对待传输的通信信息按照一预设编码规则编码，所述数据字符被编码后得到一频谱特征，所述通信信息被编码后得到一组频谱特征的集合；S102：所述发送端对所述频谱特征进行傅里叶反变换，得到一声波信号片段，组成一声波信号；S103：所述发送端向接收端发送所述声波信号；S104：接收端对所述声波信号进行傅里叶变换，得到频谱特征的集合；S105：所述接收端根据所述编码规则对所述频谱特征的集合进行译码，得到所述通信信息。上述技术方案实施后，实现了声波通信在可穿戴设备上的应用，提供了多样化的通信方式选择。

A sound wave based communication method, communication system and computer readable storage medium

The invention provides a communication method, a communication system and a computer readable storage medium based on sound wave. The communication method comprises the following steps: S101: the sender encodes the communication information transmitted according to a preset encoding rule, the data character is encoded to obtain a spectrum characteristic, and the communication information is encoded. After that, a set of spectrum characteristics is obtained; S102: the transmitter performs inverse Fourier transform on the spectrum characteristics to obtain an acoustic signal segment, which forms an acoustic signal; S103: the transmitter transmits the acoustic signal to the receiver; S104: the receiver performs Fourier transform on the acoustic signal to obtain the spectrum. The receiver decodes the set of spectrum features according to the encoding rules and obtains the communication information. After the implementation of the above technical scheme, the application of acoustic communication in wearable equipment has been realized, and a variety of communication modes have been provided.

【技术实现步骤摘要】
一种基于声波的通信方法、通信系统及计算机可读存储介质
本专利技术涉及可穿戴设备
，尤其涉及一种基于声波的通信方法、通信系统及计算机可读存储介质，用于可穿戴设备与外部设备的通信信息交互。
技术介绍
可穿戴设备包括智能手表、佩戴式电话、智能手环、智能耳机等可穿戴于人体上的电子设备，能够实现服务于人体的各种功能。可穿戴设备往往要通过通信手段与外部设备进行通信，实现信息交互，例如可穿戴设备与智能手机交互、与电脑交互、甚至直接通过互联网与后台系统交互。现有的实现可穿戴设备与外部设备之间的交互的手段以电磁波通信为主，例如蓝牙通信、wifi通信、移动蜂窝网络通信等。然而，既有的电磁波通信手段过于单一，容易受到电磁环境的影响，对设备的电磁兼容性有着较高的要求。声波也是人类所能利用的信息传输方式之一，而可穿戴设备与外部设备的通信距离均比较短，符合声波传输的条件，因此需要一种基于声波的通信方法来实现可穿戴设备与外部设备的通信连接。
技术实现思路
为了克服现有技术缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于声波的通信方法、通信系统及计算机可读存储介质，用于实现可穿戴设备与外部设备的通信信息交互。本专利技术公开了一种基于声波的通信方法，用于可穿戴设备与外部设备的通信信息交互，所述可穿戴设备作为发送端或接收端工作，所述通信信息由至少一个数据字符组成，所述通信方法包括以下步骤：S101：发送端对待传输的通信信息按照一预设编码规则编码，所述编码规则记录了每一种数据字符在声波频率范围内对应的唯一频率，所述数据字符被编码后得到一频谱特征，所述频谱特征中被编码的数据字符对应的频率为第一幅值，其余频率为第二幅值，所述通信信息被编码后得到一组频谱特征的集合；S102：所述发送端对所述频谱特征进行傅里叶反变换，得到一声波信号片段，所述通信信息中所有数据字符对应的声波信号片段组成一声波信号；S103：所述发送端向接收端发送所述声波信号；S104：所述接收端对所述声波信号进行傅里叶变换，得到频谱特征的集合；S105：所述接收端根据所述编码规则对所述频谱特征的集合进行译码，得到所述通信信息。优选地，步骤S101中，所述发送端对所述通信信息组帧，得到至少一个数据帧，所述数据帧包括1个起始字符、至少8个数据字符、至少1个校验字符及1个结束字符，所述校验字符通过一校验算法对数据字符计算得到，所述编码规则中记录所述起始位及结束位对应的频率；步骤S105中，对所述频谱特征译码并识别所述起始字符和结束字符，按照所述步骤S101中的校验算法对译码得到的数据帧进行校验。优选地，所述步骤S105包括以下步骤：S105-1：依次缓存译码得到的每一字符并计数；S105-2：判断计数的值是否小于数据帧的长度；S105-3：当计数的值小于数据帧的长度时，继续缓存下一个字符；S105-4：当计数的值大于或等于数据帧的长度时，按照所述步骤S101中的校验算法对接收到的数据字符进行校验。优选地，所述步骤S105-4进一步包括以下步骤：S105-4-1：当计数的值等于数据帧的长度时，判断最近一次缓存的字符是否为结束字符；S105-4-2：当最近一次缓存的字符为结束字符时，按照所述步骤S101中的校验算法计算缓存的数据字符得到待校验字符，通过比较所述待校验字符与缓存的校验字符是否一致判断校验是否通过；S105-4-3：当校验通过时，存储上述缓存的数据字符；S105-4-4：当校验未通过时，回到步骤S105-1，继续缓存下一个字符；S105-4-5：当步骤S105-4-1判断最近一次缓存的字符不是结束字符时，回到步骤S105-1，继续缓存下一个字符；S105-4-6：当计数的数量大于数据帧的长度时，判断最近一次缓存的字符是否为开始字符；S105-4-7：当最近一次缓存的字符为开始字符时，计数清零，回到步骤S105-1，重新缓存下一个字符；S105-4-8：当最近一次缓存的字符不是开始字符时，回到步骤S105-1，继续缓存下一个字符。优选地，所述步骤S101中，所述编码规则中每一种数据字符对应的频率大于18Khz。优选地，所述步骤S101中对所述通信信息中所有数据字符编码时，在每一频谱特征中将一预设频率的幅值设为第三幅值，所述预设频率为人耳可感受到的声波频率。优选地，所述步骤S102中，所述声波信号片段的时长为0.17秒，作为一个时间窗；所述接收端按照所述时间窗接收所述声波信号片段并译码。优选地，所述接收端在同一时间窗内按照不同的偏移量对所述声波信号片段进行采样，统计译码结果，从中选取译码成功率最高的频谱特征对应的偏移量执行后续采样。优选地，所述接收端对声波信号的采样频率为48Khz。本专利技术还公开了一种基于声波的通信系统，包括可穿戴设备及与所述可穿戴设备进行通信信息交互的外部设备，所述可穿戴设备作为发送端或接收端工作，所述通信系统包括：编码模块，设于所述发送端内，对待传输的通信信息按照一预设编码规则编码，所述编码规则记录了每一种数据字符在声波频率范围内对应的唯一频率，所述数据字符被编码后得到一频谱特征，所述频谱特征中被编码的数据字符对应的频率为第一幅值，其余频率为第二幅值，所述通信信息被编码后得到一组频谱特征的集合；傅里叶反变换模块，设于所述发送端内，对所述频谱特征进行傅里叶反变换，得到一声波信号片段，所述通信信息中所有数据字符对应的声波信号片段组成一声波信号；发送模块，设于所述发送端内，向所述接收端发送所述声波信号；接收模块，设于所述接收端内，接收来自发送端的声波信号；傅里叶变换模块，设于所述接收端内，对所述声波信号进行傅里叶变换，得到频谱特征的集合；译码模块，设于所述接收端内，根据所述编码规则对所述频谱特征的集合进行译码，得到所述通信信息。本专利技术还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，用于可穿戴设备与外部设备的通信信息交互，所述可穿戴设备作为发送端或接收端工作，所述通信信息由至少一个数据字符组成，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：S106：发送端对待传输的通信信息按照一预设编码规则编码，所述编码规则记录了每一种数据字符在声波频率范围内对应的唯一频率，所述数据字符被编码后得到一频谱特征，所述频谱特征中被编码的数据字符对应的频率为第一幅值，其余频率为第二幅值，所述通信信息被编码后得到一组频谱特征的集合；S107：所述发送端对所述频谱特征进行傅里叶反变换，得到一声波信号片段，所述通信信息中所有数据字符对应的声波信号片段组成一声波信号；S108：所述发送端向接收端发送所述声波信号；S109：所述接收端对所述声波信号进行傅里叶变换，得到频谱特征的集合；S110：所述接收端根据所述编码规则对所述频谱特征的集合进行译码，得到所述通信信息。优选地，步骤S106中，所述发送端对所述通信信息组帧，得到至少一个数据帧，所述数据帧包括1个起始字符、至少8个数据字符、至少1个校验字符及1个结束字符，所述校验字符通过一校验算法对数据字符计算得到，所述编码规则中记录所述起始位及结束位对应的频率；步骤S110中，对所述频谱特征译码并识别所述起始字符和结束字符，按照所述步骤S106中的校验算法对译码得到的数据帧进行校验。优选地，所述步骤S110包括以下步骤：S110-1：依次缓存译码得到的每一字符本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于声波的通信方法，用于可穿戴设备与外部设备的通信信息交互，所述可穿戴设备作为发送端或接收端工作，所述通信信息由至少一个数据字符组成，其特征在于，所述通信方法包括以下步骤：S101：发送端对待传输的通信信息按照一预设编码规则编码，所述编码规则记录了每一种数据字符在声波频率范围内对应的唯一频率，所述数据字符被编码后得到一频谱特征，所述频谱特征中被编码的数据字符对应的频率为第一幅值，其余频率为第二幅值，所述通信信息被编码后得到一组频谱特征的集合；S102：所述发送端对所述频谱特征进行傅里叶反变换，得到一声波信号片段，所述通信信息中所有数据字符对应的声波信号片段组成一声波信号；S103：所述发送端向接收端发送所述声波信号；S104：所述接收端对所述声波信号进行傅里叶变换，得到频谱特征的集合；S105：所述接收端根据所述编码规则对所述频谱特征的集合进行译码，得到所述通信信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于声波的通信方法，用于可穿戴设备与外部设备的通信信息交互，所述可穿戴设备作为发送端或接收端工作，所述通信信息由至少一个数据字符组成，其特征在于，所述通信方法包括以下步骤：S101：发送端对待传输的通信信息按照一预设编码规则编码，所述编码规则记录了每一种数据字符在声波频率范围内对应的唯一频率，所述数据字符被编码后得到一频谱特征，所述频谱特征中被编码的数据字符对应的频率为第一幅值，其余频率为第二幅值，所述通信信息被编码后得到一组频谱特征的集合；S102：所述发送端对所述频谱特征进行傅里叶反变换，得到一声波信号片段，所述通信信息中所有数据字符对应的声波信号片段组成一声波信号；S103：所述发送端向接收端发送所述声波信号；S104：所述接收端对所述声波信号进行傅里叶变换，得到频谱特征的集合；S105：所述接收端根据所述编码规则对所述频谱特征的集合进行译码，得到所述通信信息。2.如权利要求1所述的通信方法，其特征在于，步骤S101中，所述发送端对所述通信信息组帧，得到至少一个数据帧，所述数据帧包括1个起始字符、至少8个数据字符、至少1个校验字符及1个结束字符，所述校验字符通过一校验算法对数据字符计算得到，所述编码规则中记录所述起始位及结束位对应的频率；步骤S105中，对所述频谱特征译码并识别所述起始字符和结束字符，按照所述步骤S101中的校验算法对译码得到的数据帧进行校验。3.如权利要求2所述的通信方法，其特征在于，所述步骤S105包括以下步骤：S105-1：依次缓存译码得到的每一字符并计数；S105-2：判断计数的值是否小于数据帧的长度；S105-3：当计数的值小于数据帧的长度时，继续缓存下一个字符；S105-4：当计数的值大于或等于数据帧的长度时，按照所述步骤S101中的校验算法对接收到的数据字符进行校验。4.如权利要求3所述的通信方法，其特征在于，所述步骤S105-4进一步包括以下步骤：S105-4-1：当计数的值等于数据帧的长度时，判断最近一次缓存的字符是否为结束字符；S105-4-2：当最近一次缓存的字符为结束字符时，按照所述步骤S101中的校验算法计算缓存的数据字符得到待校验字符，通过比较所述待校验字符与缓存的校验字符是否一致判断校验是否通过；S105-4-3：当校验通过时，存储上述缓存的数据字符；S105-4-4：当校验未通过时，回到步骤S105-1，继续缓存下一个字符；S105-4-5：当步骤S105-4-1判断最近一次缓存的字符不是结束字符时，回到步骤S105-1，继续缓存下一个字符；S105-4-6：当计数的数量大于数据帧的长度时，判断最近一次缓存的字符是否为开始字符；S105-4-7：当最近一次缓存的字符为开始字符时，计数清零，回到步骤S105-1，重新缓存下一个字符；S105-4-8：当最近一次缓存的字符不是开始字符时，回到步骤S105-1，继续缓存下一个字符。5.如权利要求1-4任一项所述的通信方法，其特征在于，所述步骤S101中，所述编码规则中每一种数据字符对应的频率大于18Khz。6.如权利要求1-4任一项所述的通信方法，其特征在于，所述步骤S101中对所述通信信息中所有数据字符编码时，在每一频谱特征中将一预设频率的幅值设为第三幅值，所述预设频率为人耳可感受到的声波频率。7.如权利要求1-4任一项所述的通信方法，其特征在于，所述步骤S102中，所述声波信号片段的时长为0.17秒，作为一个时间窗；所述接收端按照所述时间窗接收所述声波信号片段并译码。8.如权利要求7所述的通信方法，其特征在于，所述接收端在同一时间窗内按照不同的偏移量对所述声波信号片段进行采样，统计译码结果，从中选取译码成功率最高的频谱特征对应的偏移量执行后续采样。9.如权利要求1-4任一项所述的通信方法，其特征在于，所述接收端对声波信号的采样频率为48Khz。10.一种基于声波的通信系统，包括可穿戴设备及与所述可穿戴设备进行通信信息交互的外部设备，所述可穿戴设备作为发送端或接收端工作，其特征在于，所述通信系统包括：编码模块，设于所述发送端内，对待传输的通信信息按照一预设编码规则编码，所述编码规则记录了每一种数据字符在声波频率范围内对应的唯一频率，所述数据字符被编码后得到一频谱特征，所述频谱特征中被编码的数据字符对应的频率为第一幅值，其余频率为第二幅值，所述通信信息被编码后得到一组频谱特征的集合；傅里叶反变换模块，设于所述发送端内，对所述频谱特征进行傅里叶反变换，得到一声...

【专利技术属性】
技术研发人员：章军，
申请(专利权)人：上海惠芽信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31