超声波通信系统技术方案

本发明专利技术提供一种超声波通信系统。该超声波通信系统能够抑制环境杂音的影响、多普勒效应(doppler effect)的影响以及避免让手机终端用户听到不必听取的声音。在执行了店铺信息等规定信息的加密处理后，信标(5)通过下述方式将控制载波、第一载波以及第二载波进行组合，从而将包含规定信息的一个频道的信标信息以超声波的形式发送到销售区(3)内。所述方式指：在控制载波信号期间，第一载波信号和第二载波信号对应于规定信息输出数次，并且，输出第一载波信号和第二载波信号中至少一方的载波信号的状态被维持的形态下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超声波通信系统
本专利技术涉及利用信标(Beacon)和手机终端的超声波通信系统。详细涉及利用了发出超声波的信标和智能手机、手机等手机终端并具有简略以及优异的通信性能的超声波通信系统、用于超声波通信系统的信标、用于超声波通信系统的手机终端用程序以及提供手机终端用程序的服务器。
技术介绍
近年来，伴随智能手机、手机等手机终端向一般用户的普及，被提案有以下一种系统：在店铺内设置超声波信标，通过超声波进行与用户的手机终端的通信，来实现提高用户访问和商品购买等的便利性、店铺向用户的信息提供、提供回馈点数等各种服务，从而提高服务性。这里，对在使用智能手机、手机等手机终端的话筒时应考虑的技术性、原理性制约进行考虑时，存在以下几点制约：(制约一)至(制约六)(制约一)话筒具有的频率特性手机终端具有各种机种，且每天都有新机种被投入市场。因此，对所有的手机终端的机种每次都进行试验会产生很大的费用负担，通过不依赖于手机终端机种的固有情况的程序来避免费用负担是极其重要的。特别是在面向智能手机的应用程序中，提供应用程序的场所(AppleStore(注册商标)、GooglePlay(注册商标)等)并没有按照手机终端的机种不同进行区分，一种程序需要对应多种机种的手机终端(包括将要进行销售的新机种的手机终端)。这里，安装在手机终端上的话筒具有频率特性(各个频率的敏感度)，特别是根据手机终端不同可听范围外的高音范围(大概18kHz以上)的频率特性上存在较大的差异。并且，在不了解手机终端的话筒的频率特性的状态下，难以测定音量(声压级的意思。以下相同)。因此，因各手机终端的机种不同而存在的话筒的频率特性上的差异使得不问手机终端的机种便能使用的一种程序在同一基准下难以测定音量。即，即使从信标以恒定的音量输出某一频率的声音，如果测定的手机终端的机种不同(由于安装的话筒的频率特性不同)，被测定的音量不同。同样，因为频率特性的差异，即使用相同的音量输出分开一定程度(数百Hz)以上的两个音，在手机终端一侧能够测定的这两个音的音量可能不同。由此，在不了解手机终端的频率特性的状态下，难以将频率高度在一定程度不同的两个音的音量的差用于通信的参数中。(制约二)环境杂音、背景噪声在店铺周边存在驱鼠、驱蟑螂、防止青年人闲逛的蚊式噪声、数字标牌(DigitalSignage)或电子器械等发出的杂音等各种高频杂音。几乎所有这些杂音是在特定的高度(特定的频率)上以一定的音量发出。事先对该店铺周围具有怎样的杂音进行测定会产生很大的费用负担。而且，由于其环境时刻在发生变化，不管具有怎样的频率带域的杂音，均需要一种不易受影响的通信方式。(制约三)多普勒效应由于用户在声音信号接收中也可能是在移动的，需要一种考虑了多普勒效应的通信方式。即，因为多普勒效应，即使从信标输出某一频率高度的声音(频率A)，在手机终端一方测定的频率可能与频率A有偏差。由于该偏差取决于用户的移动速度和移动方向，不可能事先对其进行预测。根据专利技术者们的观察结果，因用户通过一般的使用方法使用手机时的多普勒效应产生的频率变化最大相差正负200Hz。(制约四)可利用的带宽(bandwidth)人类的能听范围的上限虽然根据个人差异以及年龄差异会有所不同，一般在18kHz、19kHz或20kHz，低于该数值时，则会被人类听到(下限)。而另一方面，手机终端在处理语音文件、语音输入输出时的典型的采样率(samplingrate)是44,100Hz。能够被检测的频率在理论上的上限值是22、050Hz(奈奎斯特频率(Nyquistfrequency)：采样率的二分之一)(上限)。实际上，因为制约一中提及的话筒特性、用于保证质量的滤波处理(低通滤波处理)等，能够检测的上限是21kHz附近的手机终端较多。因此，作为信标和手机终端之间的通信频率，需要使用下述受限的频率带宽：下限设定成18kHz、19kHz或20kHz，上限设定成21kHz或22.05kHz。(制约五)可利用的调制方式(modulationmethod)作为将CDMA等数字数据转换成模拟的波形信号时常用的方式是相位调制。由于相位调制不易受环境噪声影响，即使信号电平(Signallevel)较低，解调也不会很难，因此通常会被使用。但是，从扬声器输出利用了该调制方式的信号时，即使是利用了假设超过可听范围的频率，可听音在相位调制时会从扬声器被输出，很难将音量、即信号到达距离设定得足够大。而且，特别是在要对信标进行小型化而利用的压电扬声器上容易产生这种问题(这是因为膜会由于小的电压变化而时常振动)。因而会对信标的小型化造成妨碍。(制约六)录音构成的不当行为如果信标输出的信号可以通过智能手机、手机的话筒检测的话，那么该信号也能被录音。因此，像这样使用设置在该店铺内的信标检测定手机终端在哪个店铺内时，店铺的信标输出的信号被不当录音并播放，就能够伪装成像是检测到店铺信标的样子，而且根据服务的利用形态不同，可能会造成重大的问题。(现有技术)在专利文献1中被提案了一种按下述方式构成的存在检测的方法及系统：在店铺方，以恒定的音量输出多个频率的信号，将其频率的组合设定为店铺固有的信号，在手机终端一侧，接收信标发送的多个频率的信号，从而根据被输出的是怎样的频率来确定该店铺。采用专利文献1的存在检测方法及系统时，会很大程度受手机终端的频率特性(上述制约一)的影响。即，当有特定的频率带的敏感度非常低的手机终端存在时，即使输出该频率带的声音也无法被检测到。另外，该存在检测方法及系统很大程度会受多普勒效应(上述制约三)的影响。由于多普勒效应的关系，用户持终端来回走动的期间，则不能准确地测定出正在被输出的是怎样的频率。而且，该方法及系统易受环境杂音(上述制约二)的影响。如果没有区别环境杂音和信标输出的信号的方法、或者要增加传送的信息量时，不得不扩展频率带宽。但是根据上述制约四，可以推测出实际上只能传送数比特(bit)的信息(将FFT的分辨率设定成10～100Hz)等问题。另外，还可以按下述方式构成：根据店铺方的特定的频率(称为载波，可是多个。)的开/关以摩尔斯(Morse)信号的形式发送信号。在该情况下，可以认为信号内容和载波使用的频率是店铺固有的数据，而且，由于发送内容随时间变化，能够传送的信息量会增加。然而，该现有技术例的场合，如果用单载波载送信息，当该频率产生杂波(noise)时，被解调成不同信号的可能性较大，而且，单载波无法在短时间内载送很多信息。此外，为了判断单载波是否发出，需要设定阈值等。但是，受话筒制约(上述制约一)的影响，设定合适的阈值是非常困难的。而且，需要针对每个手机终端和每个场所改变阈值，花费的劳力大，程序也变得复杂。而且另外在发送多个载波的情况下，各个载波分别发送各个信息，无法取得各载波的同步。也即，某一瞬间发出的载波的个数并不恒定、或启动时机各不相同。因此，在进行检测时无法比较各频率，只能与单载波一样检查载波的时间性变化。这时，则存在具有与单载波的情形相同的问题。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2011╱014292号
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术要解决的问题是目前没有下述一种利用了信标、手机终端的超声波通信系统：考虑了各个手机终端的手机话筒所带频本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波通信系统，在发出超声波的信标和手机终端之间利用超声波进行通信，其特征在于，所述信标能够发出预先被设定成频率互不相同的多个信号载波，在由多个所述信号载波中的一个或多个信号载波构成的规定的控制信号之间，输出数据信号规定次数，该数据信号对应规定信息由多个所述信号载波构成，所述信标构成所述数据信号的所述各信号载波的发送图象，使得所述信标输出的声压在规定的范围内，所述手机终端具备手机话筒、解调处理部和解码处理部，在所述手机终端接收到所述信标发送的超声波时，所述解调处理部执行对该超声波的频率或波长的解析，从而对多个所述信号载波进行解调的解调处理，所述解码处理部执行基于通过所述解调处理识别的所述控制信号间的所述各数据信号对所述规定信息进行解码的解码处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.28 JP 2012-2882641.一种超声波通信系统，在发出超声波的信标和手机终端之间利用超声波进行通信，其特征在于，所述信标能够发出预先被设定成频率互不相同的多个信号载波，在由多个所述信号载波中的一个或多个信号载波构成的规定的控制信号之间，输出数据信号规定次数，该数据信号对应规定信息由多个所述信号载波构成，所述信标构成所述数据信号的各信号载波的发送图象，使得所述信标输出的声压在规定的范围内，所述手机终端具备手机话筒、解调处理部和解码处理部，在所述手机终端接收到所述信标发送的超声波时，所述解调处理部执行对该超声波的频率或波长的解析，从而对多个所述信号载波进行解调的解调处理，所述解码处理部执行基于通过所述解调处理识别的所述控制信号间的所述各数据信号对所述规定信息进行解码的解码处理，所述超声波通信系统具备多个所述信标，在各信标中，所述多个所述信号载波的组合以频率设定互不相同的形式被个别分配，各信标通过该被分配的组合生成由所述控制信号及所述数据信号构成的一个频道的信标信息并作为超声波进行发送，所述手机终端的所述解调处理部接收各信标发送的所述信标信息中与所述手机话筒的频率特性相匹配的所述信标信息，同时对该接收到的信标信息执行所述解调处理。2.根据权利要求1所述的超声波通信系统，其特征在于，在所述信标中设定的信号载波数是n时，从该信标同时被输出的信号载波数是1以上且不足n。3.根据权利要求1所述的超声波通信系统，其特征在于，所述控制信号及所述数据信号具有矩形波，所述数据信号的脉冲宽度基于所述控制信号的脉冲宽度而被确定。4.根据权利要求1所述的超声波通信系统，其特征在于，所述信标将组合了多个所述信号载波的由所述控制信号及所述数据信号构成的一个频道的信标信息以频率相互不相同的形式生成多个频道，并通过超声波发送该多个频道的所述信标信息，所述解调处理部接收所述信标发送的多个频道的超声波的所述信标信息中与所述手机终端的手机话筒的频率特性相匹配的频道的所述信标信息，同时对该接收到的所述信标信息执行所述解调处理。5.根据权利要求1所述的超声波通信系统，其特征在于，所述手机终端具备经由互联网从服务器获取互联网信息的装置和从扬声器以超声波的形式输出该获取的互联网信息的装置，所述信标具备：话筒；和，经由所述手机终端获取所述服务器提供的互联网信息的装置，该装置通过由所述话筒接收从所述手机终端的扬声器输出的超声波的互联网信息的方式来接收所述互联网信息。6.根据权利要求5所述的超声波通信系统，其特征在于，具备多个所述信标，经由所述手机终端从服务器获取了互联网信息的信标从扬声器通过超声波输出该互联网信息，其他的信标通过话筒接收由该超声波载送的互联网信息，从而在多个信标之间传送该互联网信息。7.根据权利要求1所述的超声波通信系统，其特征在于，具备将所述规定信息的数据的内容进行改变并记忆成规定个数的记忆部，在对应了所述规定信息的数据信号的发送次数超过规定次数、或发送对应了所述规定信息的数据信号的期间超过规定期间时，所述信标从所述记忆部获取内容被改变了的所述规定信息的数据，更新所述数据信号的生成中所使用的所述规定信息。8.根据权利要求1所述的超声波通信系统，其特征在于，所述信标根据表示所述规定信息的信号对具有可听范围外的频率的多个载波信号进行幅移键控，生成所述多个信号载波。9.根据权利要求1所述的超声波通信系统，其特征在于，根据所述各信号载波的发送图象从所述多个信号载波同时被输出的载波信号的数量恒定。10.根据权利要求1所述的超声波通信系统，其特征在于，所述信标使用经加密的所述规定信息生成所述数据信息，所述手机终端将从所述信标接收到的所述数据信号解调后的、经加密的所述规定信息进行解码，从而识别规定信息。11.根据权利要求1所述的超声波通信系统，其特征在于，具备能够与所述手机终端通信的服务器，所述信标具备第一计时部、记忆部、加密处理部和密钥访问禁止部，所述记忆部保存有第一密钥随机数表的数据，该第一密钥随机数表按照规定逻辑确定与所述第一计时部的计时时刻对应的密钥，所述加密处理部根据由所述第一密钥随机数表确定的第一密钥对所述规定信息进行加密，所述密钥访问禁止部禁止所述加密处理部以外的处理部访问所述第一密钥随机数表，使用所述经加密的规定信息生成所述信标信息，所述服务器具备第二计时部和记忆部，所述第二计时部以计时时刻与所述第一计时部相同的方式构成，所述记忆部保存具有与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴田阳，高桥三德，佐藤雄纪，
申请(专利权)人：乐天株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP