声波信号发送接收方法、装置及其系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开的声波信号发送接收方法、装置及其系统，解决现有的技术中声波数据还原的准确率低的技术问题。在声波信号发送端，对原始声音数据进行十六进制编码得到原始声音数据编码序列，在原始声音数据编码序列的前端和结尾增加第一设定个数的开始码字和第二设定个数的结束码字得到发送编码序列后，对发送编码序列使用中高频段频率进行频率调制后按照设定频率采样和量化后得到数字化的调制发送信号进行发送。在声波信号接收端，接收并经过反量化后得到离散调制发送信号，判断出开始码字并确定声音信号有效码字开始位置后，分段对离散点做快速傅里叶变换得到码字对应的调制频率，从而可以解析出原声声音信号编码码字，进而解析出原始声音数据。
【专利说明】
声波信号发送接收方法、装置及其系统
技术领域
[0001]本发明属于声波通信技术领域，具体地说，是涉及一种声波信号发送方法和装置、声波信号接收方法和装置，以及声波信号发送接收系统。
【背景技术】
[0002]声波通信是指将需要传递的数据转换为声波信号进行传输，从而实现点对点或者一对多的通信;其实现简单、成本低，仅需发送端和接收端有播音设备和录音设备即可，在移动终端中应用到文件、数据的传输和支付等应用中，用户体验度高。
[0003]声波通信的过程为:首先对原始数据进行编码，成为声波信号，然后通过扬声器播放出来，在接收端接收播放的数据，然后进行解码获得原始数据。例如，现在普遍使用的单频点编码方法，使用一个频点对应一个声波数据，几个频点组合起来，可以组成一个数据段;例如，将1500HZ的正弦波对应声波数据3，1600HZ的正弦波对应声波数据5，1700HZ的正弦波对应声波数据7，1800HZ的正弦波对应声波数据9，则数据段3579对应为四段正弦波，规定每段正弦波的持续时间为100ms，则3579对应400ms的一段声音。接收端在接收了该400ms的声波数据段后，只需解析出声波数据对应的频率，就可以按照频率与数据的对应规则获取对应的数据。
[0004]但在声波信号接收端，多采用正弦波两个零点之间的点来计算数据对应的频率，这种方式会将连续的多个同一个数字误判为一个，导致声波数据还原的准确率降低。
【发明内容】
[0005]本申请提供了一种声波信号发送接收方法、装置及其系统，解决现有的技术中声波数据还原的准确率低的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本申请采用以下技术方案予以实现:
提出一种声波信号发送方法，包括:对原始声音数据进行十六进制编码，得到原始声音数据编码序列；在原始声音数据编码序列的前端增加第一设定个数的开始码字，以及在结尾增加第二设定个数的结束码字，得到发送编码序列;对发送编码序列中的字符使用中高频段频率进行频率调制，得到调制发送信号;其中，每个码字调制为设定时间段的模拟正弦波;对调制发送信号按照设定频率采样，得到离散调制发送信号;对离散调制发送信号进行量化，得到数字化的调制发送信号进行发送。
[0007]提出一种声波信号接收方法，包括:接收声波信号发送装置发送的数字化的调制发送信号;其中，所述数字化的调制发送信号，由原始声音数据进行十六进制编码得到原始声音数据编码序列，在原始声音数据编码序列的前端和结尾增加第一设定个数的开始码字和第二设定个数的结束码字得到发送编码序列后，对发送编码序列使用中高频段频率进行频率调制后按照设定频率采样和量化后得到；反量化所述数字化的调制发送信号，得到离散调制发送信号;基于所述离散调制发送信号，判断原始声音数据编码序列的开始点;从判断出的开始点开始，将离散调制发送信号按照第三设定个数分段;并对每个分段的离散调制发送信号进行快速傅里叶变换;所述第三设定个数为，按照所述设定频率在设定时间段内采样的点数，所述设定时间段为所述原始声音数据编码序列中的每个码字频率调制对应的时间；将每段的最高频率点确定为对应段离散调制发送信号的对应频率点；基于确定的频率点，判断原始声音数据编码序列的结束点；基于开始点、结束点和确定的频率点，得到原始声音数据编码序列;对原始声音数据编码序列进行解码，确定原始声音数据。
[0008]提出一种声波信号发送装置，包括原始声音数据编码模块、发送编码序列编码模块、频率调制模块、采样模块、量化模块和发送模块;所述原始声音数据编码模块，用于对原始声音数据进行十六进制编码，得到原始声音数据编码序列;所述发送编码序列编码模块，用于在原始声音数据编码序列的前端增加第一设定个数的开始码字，以及在结尾增加第二设定个数的结束码字，得到发送编码序列;所述频率调制模块，用于对发送编码序列中的字符使用中高频段频率进行频率调制，得到调制发送信号;其中，每个码字调制为设定时间段的模拟正弦波;所述采样模块，用于对调制发送信号按照设定频率采样，得到离散调制发送信号;所述量化模块，用于对离散调制发送信号进行量化;所述发送模块，用于发送所述量化模块得到的数字化的调制发送信号。
[0009]提出一种声波信号接收装置，包括接收模块、反量化模块、第一判断模块、分段模块、快速傅里叶变换模块、频率确定模块、第二判断模块、原始声音数据编码序列确定模块和原始声音数据解码模块;所述接收模块，用于接收声波信号发送装置发送的数字化的调制发送信号;其中，所述数字化的调制发送信号，由原始声音数据进行十六进制编码得到原始声音数据编码序列，在原始声音数据编码序列的前端和结尾增加第一设定个数的开始码字和第二设定个数的结束码字得到发送编码序列后，对发送编码序列使用中高频段频率进行频率调制后按照设定频率采样和量化后得到;所述反量化模块，用于反量化所述数字化的调制发送信号，得到离散调制发送信号;所述第一判断模块，用于基于所述离散调制发送信号，判断原始声音数据编码序列的开始点;所述分段模块，用于从所述第一判断模块判断出的开始点开始，将离散调制发送信号按照第三设定个数分段;所述第三设定个数为，按照所述设定频率在设定时间段内采样的点数，所述设定时间段为所述原始声音数据编码序列中的每个码字频率调制对应的时间；所述快速傅里叶变换模块，用于对每个分段的离散调制发送信号进行快速傅里叶变换;所述频率确定模块，用于从所述快速傅里叶变换模块获取每段进行快速傅里叶变换后得到的最高频率点，将其确定为对应段离散调制发送信号的频率点并记录;所述第二判断模块，用于基于所述频率确定模块确定的频率点，判断原始声音数据编码序列的结束点;所述原始声音数据编码序列确定模块，用于基于开始点、结束点和所述频率确定模块确定的频率点，得到原始声音数据编码序列;所述原始声音数据解码模块，用于对所述原始声音数据编码序列进行解码，确定原始声音数据。
[0010]提出一种声波信号发送接收系统，包括声波信号发送装置和声波信号接收装置，所述声波信号发送装置包括原始声音数据编码模块、发送编码序列编码模块、频率调制模块、采样模块、量化模块和发送模块;所述原始声音数据编码模块，对原始声音数据进行十六进制编码，得到原始声音数据编码序列;所述发送编码序列编码模块，用于在原始声音数据编码序列的前端增加第一设定个数的开始码字，以及在结尾增加第二设定个数的结束码字，得到发送编码序列;所述频率调制模块，用于对发送编码序列中的字符使用中高频段频率进行频率调制，得到调制发送信号；其中，每个码字对应设定时间段的模拟正弦波;所述采样模块，用于对调制发送信号按照设定频率采样，得到离散调制发送信号；所述量化模块，用于对离散调制发送信号进行量化;所述发送模块，用于发送所述量化模块得到的数字化的调制发送信号;所述声波信号接收装置，包括接收模块、反量化模块、第一判断模块、分段模块、快速傅里叶变换模块、频率确定模块、第二判断模块、原始声音数据编码序列确定模块和原始声音数据解码模块;所述接收模块，用于接收声波信号发送装置发送的数字化的调制发送信号;所述反量化模块，用于反量化所述数字化的调制发送信号，得到离散调制发送信号;所述第一判断模块，用于基于所述离散调制发送信号，判断原始声音数据编码序列的开始点;所述分段模块，用于从所述第一判断模块判断出的开始点开始，将离散调制发送信号按照第三设定个数分段;所述第三设定个数为，按照所述设定频率在设定时间段内采样的点数，所述设定时间段为所述原始声音数据编码序列中的每个码字频率调制对应的时间；所述快速傅里叶变换模块，用于对每个分段的离散调制发送信号进行快速傅里叶变换;所述频率确定模块，用于从所述快速傅里叶变换模块获取每段进行快速傅里叶变换后得到的最高频率点，将其确定为对应段离散调制发送信号的对应频率点并记录;所述第二判断模块，用于基于所述频率确定模块确定的频率点，判断原始声音数据编码序列的结束点;所述原始声音数据编码序列确定模块，用于基于开始点、结束点和所述频率确定模块确定的频率点，得到原始声音数据编码序列;所述原始声音数据解码模块，用于对所述原始声音数据编码序列进行解码，确定原始声音数据。
[0011]与现有技术相比，本申请的优点和积极效果是:本申请提出的声波信号发送接收方法、装置及其系统中，在声波信号发送装置中，将原始声音数据进行十六进制编码，编码后的每个字符，可以由有限个码字的组合表示出来;在编码后得到的原始声音数据编码序列的前端增加开始码字，以及在后端增加结束码字得到发送编码序列，这两种码字使用不同于原始声音数据的编码，使得能够在接收端区分出开始码字和结束码字，从而准确划分原始声音数据对应的编码序列；继而使用中高频段的频率对发送编码序列进行频率调制，得到用模拟正弦波表示的调制发送信号，使用中高频段的频率进行频率调制时，能够避开周围环境大部分的低频噪音，提高接收端解码的准确率;而模拟信号不利于数据的发送与接收，因此采用设定频率采样成为离散调制发送信号之后再量化为数字信号发送出去。
[0012]在声波信号接收装置中，接收声波信号发送装置发送的数字化的调制发送信号，再反量化为离散调制发送信号，在离散调制信号中，能够根据开始码字和结束码字的个数，判断出在发送端增加的开始码字位置，以及增加的结束码字的位置，从而能够准确确定原始声音数据编码序列对应的离散点部分，从其开始点开始，将离散调制发送信号按照第三设定个数分段，该第三设定个数为按照设定采样频率在设定时间段内采样的点数;在每个分段内，采用快速傅里叶变换获得该段对应的最高频率点，该最高频率点即为该分段离散调制发送信号对应的频率点，最后根据确定的频率点，判断出原始声音数据编码序列的结束点，并基于开始点、结束点和确定的频率点，得到原始声音数据编码序列，并解码为原始声音数据。由于第三设定个数为按照设定采样频率在设定时间段内的采样点数，因此按照第三设定频率分段后，每段离散点对应的即为原始声音数据编码序列中每个码字被频率调制的时间，也即每个分段即对应一个码字，又由于快速傅里叶变换能够将声波信号由时域信号转换为频域信号，提取信号的频域特征，因此对每段离散点进行快速傅里叶变换后，获得的最高频率即为原始声音数据编码序列中一个码字对应的频率，则基于频率点即可以得到原始声音数据编码序列，从而解析出原始声音数据。
[0013]这种在原始声音数据编码序列的前端和后端增加开始码字和结束码字的方式，能够在接收端通过辨别开始码字和结束码字的方式，判断出原始声音数据对应的编码部分，不会漏掉有效码字的计算;对于有效码字对应部分进行的快速傅里叶变换，能够准确得到有效码字对应的频率，从而能够准确还原出的原始声音数据;且相比于现有技术中由于采用正弦波两个零点之间的点来计算数据对应的频率，会将连续多个同一个数字误判为一个的技术问题，本申请中利用分段计算快速傅立叶变换获取频率的方式，每段对应一个原始数据点，连续的同一数据对应不同的独立段，因此对同一数据是否为连续没有要求，能够有效解决现有技术存在的误判问题，并且利用开始与结束码字确定原始数据范围，使得数据还原准确率大大提高。
[0014]经试验，采用本申请提出的方法、装置及其系统，在实际声波通信中，一米内的声波信号传输正确率能够达到98%以上，解决了现有技术中声波数据还原的准确率低的技术问题。
[0015]结合附图阅读本申请实施方式的详细描述后，本申请的其他特点和优点将变得更加清楚。
【附图说明】
[0016]图1为本申请实施例提出的声波信号发送、接收方法的流程图；
图2为本申请实施例提出的声波信号发送接收系统的系统框图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本申请的【具体实施方式】作进一步详细地说明。
[0018]本申请实施例提出一种声波信号发送方法，如图1所示，该方法包括如下步骤:
步骤Sll:对原始声音数据进行十六进制编码，得到原始声音数据编码序列。
[0019]原始声音数据由各种各样的字符组成，如果对所有的字符进行调制，会耗费太多的资源，例如数据库庞大，因此，需对原始声音数据进行编码，编码后的每个字符，可由有限个码字的组合进行表示，将编码后的码字流进行频率调制可以节省资源。
[0020]对原始声音数据进行十六进制编码后，编码出的每个字符，可以由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F等十六个有限的码字的组合表示出来。
[0021]步骤S12:在原始声音数据编码序列的前端增加第一设定个数的开始码字，以及在结尾增加第二设定个数的结束码字，得到发送编码序列。
[0022]开始码字和结束码字使用不同于原始声音数据的十六进制编码码字，使得能够在接收端区分出开始码字和结束码字，从而准确划分原始声音数据对应的编码序列；例如开始码字为连续5个字符“S”，结束码字为连续两个字符“O” ；开始码字和结束码字为无效码字，原始声音数据编码序列有有效码字，无效码字和有效码字共同组成了编码后的数据，成为发送编码序列。
[0023]步骤S13:对发送编码序列中的字符使用中高频段频率进行频率调制，得到调制发送信号。
[0024]一段声波中，不同的声音有着不同的频率，原始声音数据编码后的编码序列中，不同的码字使用不同频率调制，能够将要发送的编码序列转换为声波发送出去。本申请中，使用中高频段的频率来调制发送编码序列，例如6029HZ、6201HZ、6416HZ、6589HZ、6804HZ、7019HZ、7192HZ、7407HZ、7579HZ、7795HZ、8010HZ、8182HZ、8397HZ、8613HZ、8785HZ、9000HZ、9216HZ、9388HZ等18个中高频频点，每个码字可调制成为设定时间段，例如10ms，的模拟正弦波，则包括开始码字、原始声音数据编码码字和结尾码字的发送编码序列，能够被调制成一定时长的模拟正弦波。
[0025]使用中高频段的频率进行频率调制时，能够避开周围环境大部分的低频噪音，提高接收端解码的准确率。
[0026]步骤S14:对调制发送信号按照设定频率采样，得到离散调制发送信号。
[0027]模拟信号不利于数据的发送与接收，需要采用设定频率采样成为离散调制发送信号。在脉冲编码调制中，采用44.1KHZ采样频率具有最佳的保真水准，因此，本申请实施中，设定频率采用44.1KHZ。则10ms的正弦波经采样后，最多可采样4410个采样点。可见，经采样后，每个码字实际是由时长为10ms的4410个点的离散正弦序列表示，所有码字则由一定时长的离散正弦序列表示。
[0028]步骤S15:对离散调制发送信号进行量化，得到数字化的调制发送信号进行发送。
[0029]将模拟正弦信号经采样、量化后，成为数字化的调制发送信号，数字化的数据能够最大程度的代表原始数据，因此，本申请实施例对调制后的模拟信号经数字化后发送出去，也即广播出去。
[0030]基于上述的声波信号发送方法，如图1所示，本申请实施例还提出一种声波信号接收方法，包括如下步骤:
步骤S21:接收声波信号发送装置发送的数字化的调制发送信号。
[0031]如上所述，该数字化的调制发送信号，由原始声音数据进行十六进制编码得到原始声音数据编码序列，在原始声音数据编码序列的前端和结尾增加第一设定个数的开始码字和第二设定个数的结束码字得到发送编码序列后，对发送编码序列使用中高频段频率进行频率调制后按照设定频率采样和量化得到。
[0032]步骤S22:反量化数字化的调制发送信号，得到离散调制发送信号。
[0033]步骤S23:基于离散调制发送信号，判断原始声音数据编码序列的开始点。
[0034]离散调制发送信号，为包含有开始码字、原始声音数据编码序列和结束码字经频率调制和米样后得到的?目号。
[0035]如前所述，开始码字为第一设定个数个，不同于原始声音数据的编码码字，例如5个连续的码字“S”；在声波信号接收装置中，接收到数字化的调制发送信号，并反量化为离散调制发送信号后，可以从信号头开始判断是否为开始码字对应的频率，以及是否为连续第一设定个数个，若是，则在开始码字结束后的信号对应为原始声音数据开始的部分。
[0036]具体的，在接收到离散调制发送信号之后，截取第四设定个数的离散点进行快速傅里叶变换，并判断获取的最高频率是否为开始码字对应的频率点;若是，依次按照第四设定个数截取离散点进行快速傅里叶变换;记录截取第四设定个数离散点进行快速傅里叶变换的次数，在记录的次数大于第五设定个数后，每截取一次第四设定个数的离散点进行快速傅里叶变换后，判断获取的频率点是否为开始码字对应的频率点;若否，记录不为开始码字对应频率点的离散点为原始声音数据编码序列的开始点。
[0037]第四设定个数的离散点需要进行快速傅里叶变换，考虑到设备的计算能力以及快速傅里叶变换的频率间隔不能过大，本申请实施例中，第四设定个数采用1024，也即每1024个离散点进行快速傅里叶变换，以5个连续码字“S”作为开始码字为例，一个码字对应100ms、4410个离散点，则一个码字可以依次截取4次1024个点进行快速傅里叶变换，5个连续码字至少能依次截取20次1024个点做20次快速傅里叶变换，则第五设定个数设定为16个，当快速傅里叶变换的次数大于16次时，认为即将到达原始声音数据开始点，继续进行快速傅立叶变换，直到获取到的频率不为开始码字对应的频率，判断为原始声音数据的开始点。
[0038]步骤S24:从判断出的开始点开始，将离散调制发送信号按照第三设定个数分段；并对每个分段的离散调制发送信号进行快速傅里叶变换。
[0039]这其中，第三设定个数，为按照前述对调制发送信号进行采样的设定频率在设定时间段内采样的点数；由于设定时间段为原始声音数据编码序列中每个码字频率调制对应的时间，如前述的10ms，当则采样的设定频率为44.1KHZ时，第三设定个数为4410;也即，按照4410个离散点将原始声音数据编码序列进行分段，每段包含4410个离散点，其正好为一个编码码字对应的调制信号部分，也即在对一个分段离散点进行傅里叶变换后，获取的最高频率即为该段表征码字对应的频率，从该频率点与码字的对应关系，即可解析出该段对应的码字，再根据码字与原始声音数据的对应关系，解析出原始声音数据。
[0040]具体的，对每个分段，在段内选取第四设定个数的离散点进行快速傅里叶变换;判断获取的频率点对应的编码是否属于编码样本频率;若否，则在段内再次选取不同于上次选取的第四设定个数的离散点进行快速傅里叶变换，直至获得的最高频率点属于编码样本频率。
[0041]例如，在每个分段内，从头开始，先截取1024个离散点进行快速傅里叶变换，得到该段对应的频率点，判断该频率点是否为编码样本频率中的一个，若是，则进入下一段继续，若否，则在第一次截取的1024个离散点之后，再次截取1024个离散点进行快速傅里叶变换，再次判断是否为编码样本频率中的一个，若不是，则在第二次截取离散点之后，第三次截取1024个离散点进行变换，直至获取的频率点为编码样本频率中的频率点，并确定该频率点为该段离散点的频率点。
[0042]步骤S25:基于确定的频率点，判断原始声音数据编码序列的结束点。
[0043]当频率点对应为结束码字的调制频率时，意味着发送信号即将结束。
[0044]结束码字为第二设定个数个，不同于原始声音数据的编码码字，例如2个连续的码字“O” ；在声波信号接收装置中，接收到数字化的调制发送信号，并反量化为离散调制发送信号后，首先判断出原始声音数据编码序列的起点，然后按照步骤S24开始码字之后的离散点开始分段进行快速傅里叶变换，每获取一次频率点后，除了判断是否为编码样本频率中的频率点，还要判断是否为结束码字对应的频率点，若是，再次判断是否为连续第二设定个数个，若是，则在在结束码字开始之前的信号部分对应为原始声音数据的结束点。
[0045]具体的，判断确定的频率点是否为结束码字对应的频率点;若是，判断是否连续第六设定个数次得到的频率点都为结束码字对应频率点；若是，则确定结束码字对应频率点的离散点为原始声音数据编码序列的结束点。
[0046]以结束码字为2个码字“O”为例，当判断连续2次获得的频点都为结束码字对应的频率点时，则确定接收的声波信号结束，在结束码字之前的部分为原始声音数据编码序列部分。
[0047]步骤S26:基于开始点、结束点和确定的频率点，得到原始声音数据编码序列。
[0048]确定了开始点和结束点，也即确定了原始声音数据编码序列对应的调制信号部分，根据调制频率与编码码字的对应关系，即可解析出原始声音数据编码序列。
[0049]步骤S27:对原始声音数据编码序列进行解码，确定原始声音数据。
[0050]上述这种在原始声音数据编码序列的前端和后端增加开始码字和结束码字的方式，能够在接收端通过辨别开始码字和结束码字的方式，判断出原始声音数据对应的编码部分，不会漏掉有效码字的计算;对于有效码字对应部分进行的快速傅里叶变换，能够准确得到有效码字对应的频率，从而能够准确还原出原始声音数据;在发送端，采用中高频段的频率对发送编码序列进行频率调制，能够屏蔽掉声波信号传输周围环境的大部分噪音，有利于提高解析原始声音数据的准确性;经试验，采用本申请提出的方法、装置及其系统，在实际声波通信中，一米内的声波信号传输正确率能够达到98%以上，解决了现有技术中声波数据还原的准确率低的技术问题。
[0051]基于上述提出的声波信号发送方法和声波信号接收方法，本申请还提出一种声波信号发送装置以及一种声波信号接收装置。
[0052]如图2所示，本申请实施例提出的声波信号发送装置31，包括原始声音数据编码模块311、发送编码序列编码模块312、频率调制模块313、采样模块314、量化模块315和发送模块 316。
[0053]原始声音数据编码模块311用于对原始声音数据进行十六进制编码，得到原始声音数据编码序列；发送编码序列编码模块312用于在原始声音数据编码序列的前端增加第一设定个数的开始码字，以及在结尾增加第二设定个数的结束码字，得到发送编码序列;频率调制模块313用于对发送编码序列中的字符使用中高频段频率进行频率调制，得到调制发送信号；其中，每个码字调制为设定时间段的模拟正弦波;采样模块314用于对调制发送信号按照设定频率采样，得到离散调制发送信号;量化模块315用于对离散调制发送信号进行量化;发送模块316用于发送量化模块得到的数字化的调制发送信号。
[0054]如图2所示，本申请实施例提出的声波信号接收装置32，包括接收模块321、反量化模块322、第一判断模块323、分段模324块、快速傅里叶变换模块325、频率确定模块326、第二判断模块327、原始声音数据编码序列确定模块328和原始声音数据解码模块329。
[0055]接收模块321用于接收声波信号发送装置发送的数字化的调制发送信号；反量化模块322用于反量化数字化的调制发送信号，得到离散调制发送信号;第一判断模块323用于基于离散调制发送信号，判断原始声音数据编码序列的开始点;分段模块324用于从第一判断模块判断出的开始点开始，将离散调制发送信号按照第三设定个数分段;第三设定个数为，按照设定频率在设定时间段内采样的点数，设定时间段为原始声音数据编码序列中的每个码字频率调制对应的时间；快速傅里叶变换模块325用于对每个分段的离散调制发送信号进行快速傅里叶变换;频率确定模块326用于从快速傅里叶变换模块获取每段进行快速傅里叶变换后得到的最高频率点，将其确定为对应段离散调制发送信号的频率点并记录;第二判断模块327用于基于频率确定模块确定的频率点，判断原始声音数据编码序列的结束点；原始声音数据编码序列确定模块328用于基于开始点、结束点和频率确定模块确定的频率点，得到原始声音数据编码序列;原始声音数据解码模块329用于对原始声音数据编码序列进行解码，确定原始声音数据。
[0056]具体的，该声波信号接收装置还包括选择模块330和第三判断模块331;选择模块330用于对分段模块划分的每个分段，在段内选取第四设定个数的离散点，使得快速傅里叶变换模块325对选取的第四设定个数的离散点进行快速傅里叶变换;第三判断模块331用于在快速傅里叶变换模块325对选取的第四设定个数的离散点进行傅里叶变换后，判断获得的最高频率点是否属于编码样本频率;若否，则选择模块330在段内再次选取不同于上次选取的第四设定个数的离散点，使得快速傅里叶变换模块325再次对选取的第四设定个数的离散点进行快速傅里叶变换，直至第三判断模块331判断获取的频率点属于编码样本频率。
[0057]第一判断模块323具体包括选择子模块3231、开始码字判断子模块3232、第一计数子模块3233和原始声音数据编码序列开始点判断子模块3234;选择子模块3231用于在接收到离散调制发送信号之后，截取第四设定个数的离散点，使得快速傅里叶变化模块325能够对截取的第四设定个数的离散点进行快速傅里叶变换;开始码字判断子模块3232用于判断截取的第四设定个数的离散点进行快速傅里叶变换后得到的频率是否为开始码字对应的频率点;若是，则选择子模块3231依次按照第四设定个数截取离散点，使得快速傅里叶变换模块325对依次截取的第四设定个数的离散点进行快速傅里叶变换;第一计数子模块3233用于记录选择子模块截取第四设定个数离散点的次数;原始声音数据编码序列开始点判断子模块3234用于在第一计数子模块3233的计数大于第五设定个数后，选择子模块3231每截取一次第四设定个数离散点后，判断快速傅里叶变换模块325对其进行快速傅里叶变换后获取的频率点是否为开始码字对应的频点；若否，判断不为开始码字对应频率点的离散点为原始声音数据编码序列的开始点；
第二判断模块327具体包括结束码字判断子模块3271和原始声音数据编码序列结束点判断子模块3272;结束码字判断模块3271用于判断快速傅里叶变换模块325得到的频率点是否为结束码字对应的频率点；若是，则原始声音数据编码序列结束点判断子模块3272判断是否连续第六设定个数次得到的频率点都为结束码字对应频率点，若是，则确定结束码字对应频率点的离散点为原始声音数据编码序列的结束点。
[0058]具体的声波信号发送装置和声波信号接收装置的工作过程，已经在上述的声波信号发送方法和声波信号接收方法中详述，此处不予赘述。
[0059]基于上述，本申请实施还提出一种声波信号发送接收系统，如图2所示，包括声波信号发送装置31和声波信号接收装置32。
[0060]具体的声波信号发送装置31和声波信号接收装置32已经详述，此处不予赘述。下面以一个具体实施例，对本申请提出的声波发送接收系统的工作流程作出说明。
[0061]在声波发送端，也即声波发送装置31中，原始声音数据编码模块311将原始声音数据进行十六进制编码，编码后的每个字符，可以由有限个码字的组合{0、1、2、3、4、5、6、7、8、
9、A、B、C、D、E、F }表示出来;在编码后得到的原始声音数据编码序列的前端增加5个开始码字“S”，以及在后端增加2个结束码字“O”，得到发送编码序列，这两种码字使用不同于原始声音数据的编码码字，使得能够在接收端区分出开始码字和结束码字，从而准确划分原始声音数据对应的编码序列；继而使用{6029!12、6201取、6416!12、6589取、6804!12、7019取、7192HZ、7407HZ、7579HZ、7795HZ、8010HZ、8182HZ、8397HZ、8613HZ、8785HZ、9000HZ、9216HZ、9388HZ }等18个中高频段的频率对发送编码序列的码字进行频率调制，每个码字调制为10ms的模拟正弦波，得到用模拟正弦波表示的调制发送信号。使用中高频段的频率进行频率调制时，能够避开周围环境大部分的低频噪音，提高接收端解码的准确率;而模拟信号不利于数据的发送与接收，采用44.1KHZ的设定频率将模拟正弦信号采样成为离散调制发送信号之后再量化为数字信号发送出去。
[0062]声波信号接收装置32，接收声波信号发送装置31发送的数字化的调制发送信号，再反量化为离散调制发送信号，在离散调制信号中，按照1024的复杂度，对离散调制信号分块截取做快速傅里叶变换，在截取次数达到16次以后，每截取一次1024个离散点做快速傅里叶变换，就判断一次获取的频率点是否为开始码字“S”对应的调制频率，在不为开始码字对应的调制频率时(第22次)，确定为原始声音编码序列的开始点；继而，从开始点开始，将开始码字之后的离散点序列按照4410点分段，则每段离散点正好对应为一个码字，在对一段离散点做快速傅里叶变换后获取的最高频点即为码字对应的调制频率点，从而可以解析出编码码字。而具体的，对于每段4410个离散点，可以仅对前1024个离散点做快速傅里叶变换，在获取的频率点不为编码样本频率中的频率时，再顺次另外截取1024个离散点做快速傅里叶变换，并判断获取的频率点是否属于编码样本频率，直至获得的频率点属于编码样本频率，一般情况下，第一次截取1024个离散点做快速傅里叶变换后获取的频率点即符合编码样本频率的限定，则根据每段获取的频率点，即可解析出调制频率对应的码字，从而能够解析出原始声音数据编码序列以及结束码字。
[0063]上述，本申请提出的声波信号发送接收方法、装置及其系统中，通过在原始声音数据编码序列的前端和后端增加开始码字和结束码字的方式，能够在接收端通过辨别开始码字和结束码字的方式，判断出原始声音数据对应的编码部分，不会漏掉有效码字的计算;对于有效码字对应部分，采用分段计算快速傅里叶变换获取频率的方式，每段对应一个原始数据点，连续的同意数据对应不同的独立段，因此对于同一种连续数据不会存在误判为一个数据的问题，从而能够准确得到有效码字对应的频率，准确还原出的原始声音数据;在发送端，采用中高频段的频率对发送编码序列进行频率调制，能够屏蔽掉声波信号传输周围环境的大部分噪音，有利于提高解析原始声音数据的准确性;经试验，采用本申请提出的方法、装置及其系统，在实际声波通信中，一米内的声波信号传输正确率能够达到98%以上，解决了现有技术中声波数据还原的准确率低的技术问题。
[0064]应该指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.声波信号发送方法，其特征在于，包括: 对原始声音数据进行十六进制编码，得到原始声音数据编码序列； 在原始声音数据编码序列的前端增加第一设定个数的开始码字，以及在结尾增加第二设定个数的结束码字，得到发送编码序列； 对发送编码序列中的字符使用中高频段频率进行频率调制，得到调制发送信号;其中，每个码字调制为设定时间段的模拟正弦波； 对调制发送信号按照设定频率采样，得到离散调制发送信号； 对离散调制发送信号进行量化，得到数字化的调制发送信号进行发送。2.声波信号接收方法，其特征在于，包括: 接收声波信号发送装置发送的数字化的调制发送信号；其中，所述数字化调制发送信号，由原始声音数据进行十六进制编码得到原始声音数据编码序列，在原始声音数据编码序列的前端和结尾增加第一设定个数的开始码字和第二设定个数的结束码字得到发送编码序列后，对发送编码序列使用中高频段频率进行频率调制后按照设定频率采样和量化后得到； 反量化所述数字化的调制发送信号，得到离散调制发送信号； 基于所述离散调制发送信号，判断原始声音数据编码序列的开始点； 从判断出的开始点开始，将离散调制发送信号按照第三设定个数分段;并对每个分段的离散调制发送信号进行快速傅里叶变换;所述第三设定个数为，按照所述设定频率在设定时间段内采样的点数，所述设定时间段为所述原始声音数据编码序列中的每个码字频率调制对应的时间； 将每段的最高频率点确定为对应段离散调制发送信号的对应频率点； 基于确定的频率点，判断原始声音数据编码序列的结束点； 基于开始点、结束点和确定的频率点，得到原始声音数据编码序列； 对原始声音数据编码序列进行解码，确定原始声音数据。3.根据权利要求2所述的声波信号接收方法，其特征在于，所述对每个分段的离散调制发送信号进行快速傅里叶变换，具体为: 对每个分段，在段内选取第四设定个数的离散点进行快速傅里叶变换； 判断获取的频率点对应的编码是否属于编码样本频率； 若否，则在段内再次选取不同于上次选取的第四设定个数的离散点进行快速傅里叶变换，直至获得的最高频率点属于编码样本频率。4.根据权利要求2所述的声波信号接收方法，其特征在于，所述判断原始声音数据编码序列的开始点，具体为: 在接收到离散调制发送信号之后，截取第四设定个数的离散点进行快速傅里叶变换，并判断获取的最高频率是否为开始码字对应的频率点;若是， 依次按照第四设定个数截取离散点进行快速傅里叶变换； 记录截取第四设定个数离散点进行快速傅里叶变换的次数，在记录的次数大于第五设定个数后，每截取一次第四设定个数的离散点进行快速傅里叶变换后，判断获取的频率点是否为开始码字对应的频率点； 若否，记录不为开始码字对应频率点的离散点为原始声音数据编码序列的开始点； 所述确定原始声音数据编码序列的结束点，具体为: 判断确定的频率点是否为结束码字对应的频率点;若是， 判断是否连续第六设定个数次得到的频率点都为结束码字对应频率点；若是，则确定结束码字对应频率点的离散点为原始声音数据编码序列的结束点。5.声波信号发送装置，其特征在于，包括原始声音数据编码模块、发送编码序列编码模块、频率调制模块、采样模块、量化模块和发送模块； 所述原始声音数据编码模块，用于对原始声音数据进行十六进制编码，得到原始声音数据编码序列； 所述发送编码序列编码模块，用于在原始声音数据编码序列的前端增加第一设定个数的开始码字，以及在结尾增加第二设定个数的结束码字，得到发送编码序列； 所述频率调制模块，用于对发送编码序列中的字符使用中高频段频率进行频率调制，得到调制发送信号;其中，每个码字调制为设定时间段的模拟正弦波； 所述采样模块，用于对调制发送信号按照设定频率采样，得到离散调制发送信号； 所述量化模块，用于对离散调制发送信号进行量化； 所述发送模块，用于发送所述量化模块得到的数字化的调制发送信号。6.声波信号接收装置，其特征在于，包括接收模块、反量化模块、第一判断模块、分段模块、快速傅里叶变换模块、频率确定模块、第二判断模块、原始声音数据编码序列确定模块和原始声音数据解码模块； 所述接收模块，用于接收声波信号发送装置发送的数字化的调制发送信号;其中，所述数字化的调制发送信号，由原始声音数据进行十六进制编码得到原始声音数据编码序列，在原始声音数据编码序列的前端和结尾增加第一设定个数的开始码字和第二设定个数的结束码字得到发送编码序列后，对发送编码序列使用中高频段频率进行频率调制后按照设定频率采样和量化后得到； 所述反量化模块，用于反量化所述数字化的调制发送信号，得到离散调制发送信号；所述第一判断模块，用于基于所述离散调制发送信号，判断原始声音数据编码序列的开始点；所述分段模块，用于从所述第一判断模块判断出的开始点开始，将离散调制发送信号按照第三设定个数分段;所述第三设定个数为，按照所述设定频率在设定时间段内采样的点数，所述设定时间段为所述原始声音数据编码序列中的每个码字频率调制对应的时间；所述快速傅里叶变换模块，用于对每个分段的离散调制发送信号进行快速傅里叶变换； 所述频率确定模块，用于从所述快速傅里叶变换模块获取每段进行快速傅里叶变换后得到的最高频率点，将其确定为对应段离散调制发送信号的频率点并记录； 所述第二判断模块，用于基于所述频率确定模块确定的频率点，判断原始声音数据编码序列的结束点； 所述原始声音数据编码序列确定模块，用于基于开始点、结束点和所述频率确定模块确定的频率点，得到原始声音数据编码序列； 所述原始声音数据解码模块，用于对所述原始声音数据编码序列进行解码，确定原始声音数据。7.根据权利要求6所述的声波信号接收装置，其特征在于，所述装置还包括选择模块和第三判断模块； 所述选择模块，用于对所述分段模块划分的每个分段，在段内选取第四设定个数的离散点，使得快速傅里叶变换模块对选取的第四设定个数的离散点进行快速傅里叶变换;所述第三判断模块，用于在快速傅里叶变换模块对选取的第四设定个数的离散点进行傅里叶变换后，判断获得的最高频率点是否属于编码样本频率;若否，则 所述选择模块在段内再次选取不同于上次选取的第四设定个数的离散点，使得快速傅里叶变换模块再次对选取的第四设定个数的离散点进行快速傅里叶变换，直至所述第三判断模块判断获取的频率点属于所述编码样本频率。8.根据权利要求6所述的声波信号接收装置，其特征在于，所述第一判断模块，具体包括选择子模块、开始码字判断子模块、第一计数子模块和原始声音数据编码序列开始点判断子模块； 所述选择子模块，用于在接收到离散调制发送信号之后，截取第四设定个数的离散点，使得快速傅里叶变化模块能够对截取的第四设定个数的离散点进行快速傅里叶变换； 所述开始码字判断子模块，用于判断截取的第四设定个数的离散点进行快速傅里叶变换后得到的频率是否为开始码字对应的频率点；若是，则所述选择子模块依次按照第四设定个数截取离散点，使得快速傅里叶变换模块对依次截取的第四设定个数的离散点进行快速傅里叶变换； 所述第一计数子模块，用于记录所述选择子模块截取第四设定个数离散点的次数； 所述原始声音数据编码序列开始点判断子模块，用于在所述第一计数子模块的计数大于第五设定个数后，所述选择子模块每截取一次第四设定个数离散点后，判断所述快速傅里叶变换模块对其进行快速傅里叶变换后获取的频率点是否为开始码字对应的频点；若否，判断不为开始码字对应频率点的离散点为原始声音数据编码序列的开始点； 所述第二判断模块，具体包括结束码字判断子模块和原始声音数据编码序列结束点判断子模块;所述结束码字判断模块，用于判断所述快速傅里叶变换模块得到的频率点是否为结束码字对应的频率点;若是，则所述原始声音数据编码序列结束点判断子模块，判断是否连续第六设定个数次得到的频率点都为结束码字对应频率点，若是，则确定结束码字对应频率点的离散点为原始声音数据编码序列的结束点。9.声波信号发送接收系统，包括声波信号发送装置和声波信号接收装置，其特征在于，所述声波信号发送装置包括原始声音数据编码模块、发送编码序列编码模块、频率调制模块、采样模块、量化模块和发送模块； 所述原始声音数据编码模块，对原始声音数据进行十六进制编码，得到原始声音数据编码序列； 所述发送编码序列编码模块，用于在原始声音数据编码序列的前端增加第一设定个数的开始码字，以及在结尾增加第二设定个数的结束码字，得到发送编码序列； 所述频率调制模块，用于对发送编码序列中的字符使用中高频段频率进行频率调制，得到调制发送信号;其中，每个码字对应设定时间段的模拟正弦波； 所述采样模块，用于对调制发送信号按照设定频率采样，得到离散调制发送信号； 所述量化模块，用于对离散调制发送信号进行量化； 所述发送模块，用于发送所述量化模块得到的数字化的调制发送信号； 所述声波信号接收装置，包括接收模块、反量化模块、第一判断模块、分段模块、快速傅里叶变换模块、频率确定模块、第二判断模块、原始声音数据编码序列确定模块和原始声音数据解码模块； 所述接收模块，用于接收声波信号发送装置发送的数字化的调制发送信号； 所述反量化模块，用于反量化所述数字化的调制发送信号，得到离散调制发送信号；所述第一判断模块，用于基于所述离散调制发送信号，判断原始声音数据编码序列的开始点；所述分段模块，用于从所述第一判断模块判断出的开始点开始，将离散调制发送信号按照第三设定个数分段;所述第三设定个数为，按照所述设定频率在设定时间段内采样的点数，所述设定时间段为所述原始声音数据编码序列中的每个码字频率调制对应的时间；所述快速傅里叶变换模块，用于对每个分段的离散调制发送信号进行快速傅里叶变换； 所述频率确定模块，用于从所述快速傅里叶变换模块获取每段进行快速傅里叶变换后得到的最高频率点，将其确定为对应段离散调制发送信号的对应频率点并记录； 所述第二判断模块，用于基于所述频率确定模块确定的频率点，判断原始声音数据编码序列的结束点； 所述原始声音数据编码序列确定模块，用于基于开始点、结束点和所述频率确定模块确定的频率点，得到原始声音数据编码序列； 所述原始声音数据解码模块，用于对所述原始声音数据编码序列进行解码，确定原始声音数据。10.根据权利要求9所述的声波信号发送接收系统，其特征在于，所述声波信号接收装置还包括选择模块和第三判断模块； 所述选择模块，用于对所述分段模块划分的每个分段，在段内选取第四设定个数的离散点，使得快速傅里叶变换模块对选取的第四设定个数的离散点进行快速傅里叶变换;所述第三判断模块，用于在快速傅里叶变换模块对选取的第四设定个数的离散点进行傅里叶变换后，判断获得的最高频率点是否属于编码样本频率;若否，则 所述选择模块在段内再次选取不同于上次选取的第四设定个数的离散点，使得快速傅里叶变换模块再次对选取的第四设定个数的离散点进行快速傅里叶变换，直至所述第三判断模块判断获取的频率点属于所述编码样本频率。
【文档编号】H04B11/00GK105846909SQ201610152069
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月17日
【发明人】常晨, 李晓兰, 曹秀霞
【申请人】海信集团有限公司