一種基於超聲波的信息交換系統的製作方法

2023-05-03 01:38:51 1

專利名稱：一種基於超聲波的信息交換系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及信息處理技術，具體涉及一種室內小範圍高精度的基於超聲波的信息交換系統。
背景技術：
隨著信息通信技術的發展以及智慧型手機的普及，移動終端的定位技術也呈多元化發展趨勢，這給位置服務的開展和擴大帶來了無限商機。所謂位置服務(LBS，LocationBased Services)又稱定位服務,是指通過移動終端和行動網路的配合,確定移動用戶的實際地理位置，從而提供用戶所需要的與位置相關的服務信息以及積分獎勵的一種形式。目前，移動終端的定位技術主要包括基於GPS、NFC (近距離無線通訊)、RFID謝頻識別技術)、WIFI熱點、藍牙或手機二維碼等方式來達到定位，然而上述的定位技術在商 業使用中均存在一定的不足之處，其中GPS無法實現在室內的高精度定位；NFC以及RFID的定位都存在必要的硬體基礎支持，改制手機增加晶片等方案顯然不利於商業應用的普適性以及便捷性；WIFI熱點定位技術面臨著熱點建設費用較高、硬體支持率較低等缺點，所述的藍牙定位技術同樣存在此種問題；而手機二維碼定位是通過移動終端上的攝像頭識讀二維碼獲取地理信息，所以對於手機的拍攝像素具有較高要求，同樣不具有普及適用性。因此大家都在尋求新的技術方案，由於所有的手機和移動終端均具有麥克風，假若通過超聲波方式定位，現有的所有手機等移動終端均滿足硬體方面的要求，因此較易滿足商業推廣的普適性。根據專利申請號「201110287685. 9」所公開的一種移動終端超聲波通信系統及方法，該系統主要包括超聲波發生器和移動終端，該移動終端接收超聲波並從中解調出預置的地理信息數據，從而達到定位的目的。該發明的不足之處在於移動終端只能解調出提前預置在超聲波發生器中的數據，無法實時獲取最新的服務信息以及積分等數據，並且該超聲波發生器所發出的地理位置數據無法獲得遠程驗證，移動終端用戶較易接收到偽造設備所發出的錯誤信息甚至詐騙信息。綜上所述，現有的定位技術存在設備成本高、布置不變、不利於普及以及安全性欠缺的問題。
發明內容本實用新型的目的是根據上述現有技術的不足之處，提供一種基於超聲波的信息交換系統，該信息交換系統通過移動終端上的既有麥克風接收超聲波發射裝置向外發射出的預置有設備編碼和位置識別碼的超聲波信號，並通過移動終端內的解調模塊將其解碼成設備編碼和位置編碼向伺服器發送以進行地理位置驗證，同時通過伺服器向移動終端推送與該地理位置相關的服務信息，以達到基於超聲波定位的位置服務。本實用新型目的實現由以下技術方案完成一種基於超聲波的信息交換系統，其特徵在於所述的信息交換系統主要包括超聲波發射裝置、移動終端和伺服器；所述的超聲波發射裝置由處理器、超聲波放大器和超聲波發射單元組成，所述的每個超聲波發射裝置均設有不同的設備編碼和位置識別碼，所述處理器內部設有加密模塊用於設備編碼與位置識別碼之間加密關係的設定； 所述的移動終端內置有處理超聲波信號的解調模塊；其中所述的解調模塊設有超聲波信號採集口以及數據輸出口，所述的超聲波信號採集口與所述移動終端既有麥克風相連，所述的數據輸出口與所述移動終端既有無線網絡模塊相連；所述的伺服器與所述的既有無線網絡模塊經無線網絡相連接。所述的解調模塊內設置有解密功能塊，用於驗證設備編碼與位置識別碼之間加密關係。所述的處理器上設置有一外部通訊接口。所述的處理器內部設置有存儲器，該存儲器內部存儲有所述的設備編碼和位置識別碼，並通過設置在處理器上的I/o 口或D/A轉換口輸出調製好的超聲波信號。 所述的超聲波發射單元為一電聲轉換器。所述伺服器內設有存儲器，該存儲器內存儲有信息數據包，用於與所述移動終端之間的信息交換。所述的移動終端可以為手機、平板電腦或筆記本電腦。本實用新型的優點是，信息交換系統安全可靠防偽性高，移動終端用戶可隨時定位並獲取周邊服務信息，對於移動終端的硬體配置要求低，超聲波發射裝置建設費用低，適宜大規模推廣普及。

圖I為本實用新型的信息交換系統示意圖；圖2為本實用新型的超聲波放大器工作原理圖；圖3為本實用新型的超聲波發射流程圖；圖4為本實用新型的優選超聲波放大器工作原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖通過實施例對本實用新型的特徵及其它相關特徵作進一步詳細說明，以便於同行業技術人員的理解如圖1-4，圖中標記1-4分別為移動終端I、超聲波發射裝置2、伺服器3、麥克風4。實施例I :如圖I所示,本實施例涉及信息處理技術,具體涉及一種室內小範圍高精度的基於超聲波的信息交換系統。本信息交換系統主要由移動終端I、超聲波發射裝置2和伺服器3組成。每個超聲波發射裝置2均分配有不同的設備編碼和位置識別碼，這兩個編碼之間具有特定的加密運算關係。當超聲波發射裝置2向外發出預置有信息的超聲波信號時，移動終端I上的既有麥克風4接收該超聲波信號，並通過一解調模塊完成超聲波信號的解碼，從而得知超聲波發射裝置2的位置編碼，其後移動終端2通過無線網絡或移動通信網絡向伺服器3發送位置編碼，獲取位置編碼的伺服器3即時向移動終端I推送位置信息以及該位置周邊的服務信息。[0023]超聲波發射裝置2安裝公共場所或大商場室內，並視商家室內具體情況布置。其中超聲波發射裝置2由處理器、超聲波放大器和超聲波發射單元組成，所述的處理器內部設有存儲器，可以存儲設備編碼和位置編碼信息，為防止人為的偽造設備造成的錯誤信息，所述處理器內部設有加密模塊用於設備編碼與位置識別碼之間加密關係的設定，這兩個編碼之間是經過DES加密運算得到的，在實際實施中將設備編碼作為明文，將位置編碼作為密文，密鑰由運營方設定並保管的，每個超聲波發射裝置2的位置編碼都是由設備編碼通過密鑰進行DES加密運算後獲得的，並通過處理器的通訊口下載到處理器裡，這些信息不會隨著電源的關閉而丟失，而且可以通過外部通訊的方式更改這些內容。一個典型的實施例為超聲波發射裝置2採用了 AVR MEGA48作為處理器，並在該處理器內設置了 EEPROM存儲器用以存儲信息，我們採用其I/O 口模擬了一個uart串口，通過這個串口可以實現設備編碼和位置編碼的下載操作。超聲波發射裝置2的具體工作過程如下首先所述處理器通過內部運算實現將數位訊號(即所述的設備編碼和位置識別碼)調製到一個20. 5KHz的超聲波信號上，並將這個調製好的信號通過自身的I/O 口或D/A轉換口輸出；其後所述調製好的信號通過超聲波放大器放大並輸出，用以推動所述的超聲波發射單元向外發射超聲波信·號。所述的超聲波發射單兀是一個電聲轉換器，可以是電磁式揚聲器、壓電式蜂鳴器、壓電式揚聲器、靜電揚聲器等電聲轉換裝置。如圖2所示，所述超聲波放大器的具體工作原理為所述需要發射的20. 5khz載頻信號經Rl耦合到Ql、Q2構成的電平變換電路，並通過Q3的開關控制實現功率輸出，Q3的功率輸出經過T的阻抗變換後驅動壓電陶瓷揚聲器完成發射。其中，R3是直流負載，R2是何T串聯的直流阻抗，用於限制Q3的電流和阻抗匹配，Cl是電源濾波電容。如圖3所示為本實施例超聲波發射的軟體流程圖，超聲波發射裝置2內的單片機上電復位後，首先進行初始化，然後通過PWM 口輸出8位元組的設備編碼，然後跟著輸出8位元組的位置編碼，最後等待300ms時間後再次開始發送設備編碼和位置編碼的循環。移動終端I內置有用於接收超聲波信號的麥克風4、無線網絡模塊以及處理超聲波信號的解調模塊，所述的解調模塊在實際應用中通過一軟體來實現。其中所述的解調模塊設有解密功能塊、超聲波信號採集口以及數據輸出口 ；所述的解密功能塊用於驗證設備編碼與位置識別碼之間加密關係，所述的超聲波信號採集口與移動終端I上既有麥克風4相連，所述的數據輸出口與移動終端I上既有無線網絡模塊相連；伺服器3與移動終端I上既有無線網絡模塊經無線網絡相連接。伺服器3內設有存儲器，該存儲器內存儲有信息數據包，用於與移動終端I之間的信息交換。所述的解調模塊首先通過移動終端I上既有的麥克風4採集到超聲波信號，並通過解密模塊運用特別的運算方法將超聲波信號解碼以得到設備編碼和位置編碼，並核對設備編碼和位置編碼的驗證關係，即進行DES解密，如果設備編碼和位置編碼具有正確的DES運算關係，則該軟體通過移動終端I內既有的無線網絡模塊向遠程的伺服器3發送這兩個編碼，當伺服器3獲取準確的位置編碼之後與存儲於其內的信息數據包相匹配，調用與該位置編碼相關的數據，並向移動終端I即時推送位置信息以及該位置周邊的服務信息。以下為移動終端的具體接收流程①初始化接受存儲器，分配16個字節的存儲空間，並全部置O ;②開始接收超聲波信號；[0030]③打開定時器，接收400ms的音頻數據；④分析接收到的數據，以大於IOOms為判斷依據，尋找解碼的起始點。找到了就以此為開始進行16個字節的解碼；⑤解碼數據的前8個字節的數據與存儲在設備中的密鑰進行DES運算，得到的數據與解碼出的位置編碼如果一致則完成一次接受過程；⑥否則跳到2重新開始。本實施例通過超聲波發射裝置2和伺服器3較好地實現了室內的小範圍定位。實施例2 :如圖4所示為本實用新型的優選超聲波放大器工作原理圖，通過數字開關器件，例如4069等電路實現一個差分驅動，其具體工作原理如下①需要放大的數據調製信號從UlF的13腳輸入；②經UlF完成了一次約10倍的反向模擬放大並傳送到UlE的11腳；③UlE工作在開關狀態下，實現了一個信號反向作用；④UlA和UlB完成了信號的同相放大；⑤UlC和UlD完成了信號的反相放大；⑥LSI是一個壓電陶瓷揚聲器，被U1A、U1B和U1C、U1D構成的數字差分電路驅動；⑦Rlll和Rll2是為了提高高電平推動能力而設置的。
權利要求1.一種基於超聲波的信息交換系統，其特徵在於所述的信息交換系統主要包括超聲波發射裝置、移動終端和伺服器；所述的超聲波發射裝置由處理器、超聲波放大器和超聲波發射單元組成，所述的每個超聲波發射裝置均設有不同的設備編碼和位置識別碼，所述處理器內部設有加密模塊；所述的移動終端內置有處理超聲波信號的解調模塊；其中所述的解調模塊設有超聲波信號採集口以及數據輸出口，所述的超聲波信號採集口與所述移動終端既有麥克風相連，所述的數據輸出口與所述移動終端既有無線網絡模塊相連；所述的伺服器與所述的既有無線網絡模塊經無線網絡相連接。
2.根據權利要求I所述的一種基於超聲波的信息交換系統，其特徵在於所述的解調模塊內設置有解密功能塊。
3.根據權利要求I所述的一種基於超聲波的信息交換系統，其特徵在於所述的處理器上設置有一外部通訊接口。
4.根據權利要求I所述的一種基於超聲波的信息交換系統，其特徵在於所述的處理器內部設置有存儲器，該存儲器內部存儲有所述的設備編碼和位置識別碼，並通過設置在處理器上的I/O 口或D/A轉換口輸出調製好的超聲波信號。
5.根據權利要求I所述的一種基於超聲波的信息交換系統，其特徵在於所述的超聲波發射單兀為一電聲轉換器。
6.根據權利要求I所述的一種基於超聲波的信息交換系統，其特徵在於所述伺服器內設有存儲器，該存儲器內存儲有信息數據包，用於與所述移動終端之間的信息交換。
7.根據權利要求I所述的一種基於超聲波的信息交換系統，其特徵在於所述的移動終端可以為手機、平板電腦或筆記本電腦。
專利摘要本實用新型涉及信息處理技術，具體涉及一種室內小範圍高精度的基於超聲波的信息交換系統。其具體方案如下本信息交換系統由超聲波發射裝置、移動終端以及伺服器組成，超聲波發射裝置設置在特定位置，用於發送預先調製好含有設備編碼以及位置識別碼的超聲波信號；移動終端上的既有麥克風用於接收超聲波並將其解碼成設備編碼和位置編碼，通過行動網路發送至伺服器，獲取編碼的伺服器向移動終端即時推送位置服務信息。本實用新型的優點是，信息交換系統安全可靠防偽性高，移動終端用戶可隨時定位並獲取周邊服務信息，對於移動終端的硬體配置要求低，超聲波發射裝置建設費用低，適宜大規模推廣普及。
文檔編號H04B11/00GK202634448SQ20122025636
公開日2012年12月26日 申請日期2012年6月1日 優先權日2012年6月1日
發明者毛潔明, 曲映暉 申請人:上海君戈網絡科技有限公司