CN103347125B - 基于环境声音和位置的手机情景模式自动调节系统 - Google Patents

Abstract

一种基于环境声音和位置的手机情景模式自动调节系统。声音信息采集模块可以通过手机中现有的麦克风来采集环境的声音信息，从中计算出环境的声音等级，并据此自动调节手机的来电铃音音量和振动提示的开或关；手机用户可以通过GPS、基站和WIFI热点等位置信息标记一些经常去的地点，并设置在这些地点所需要的手机铃声音量和振动模式，等下次用户再到达该地点时，手机的情景模式会根据先前的设定自动调节；对于同一个地点，用户也可根据不同时间设置不同的手机铃声音量和振动模式，到时根据不同的时间段手机的相应情景模式设置也会自动进行调节。根据环境音量或是具体的位置进行手机提示铃音的自动调节，满足手机用户的实际需求。

Description

基于环境声音和位置的手机情景模式自动调节系统

技术领域

本发明涉及一种手机情景模式自动调节系统。

技术背景

我们经常会碰到这样的情况：在安静环境下，如图书馆、会议室中，突然响起的手机铃声既打搅了我们，同时也使我们倍显尴尬，而在嘈杂的食堂、公交车上等情况下，我们又常常听不到手机的铃声，导致我们错过了电话或是短信。在这些情况下，如果手机的铃声能够根据周围环境嘈杂程度和用户所处地点的变化而自动进行调节，则将解决我们的诸多烦恼。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，本发明结合目前智能手机上的一些基本的功能模块，提出了基于环境声音和位置的手机情景模式的自动调节系统的实现方案。即，采用手机中的麦克风用于采集环境声音，通过GPS、基站和WIFI热点信息进行确定手机的位置，使手机具有足够的感知能力，实现基于环境声音和位置的手机情景模式的自动调节功能。

本发明技术方案表征为：

一种基于环境声音和位置的手机情景模式自动调节系统，其特征在于，该系统包括数据采集模块、数据分析模块、配置信息与位置标记列表的存储模块、铃声音量与振动调节模块和用户界面，其中，

1)所述数据采集模块包括声音信息采集模块和位置信息采集模块，所述的位置信息采集模块又包括有GPS数据采集模块、手机所处基站信息采集模块和所处地点无线网络信息采集模块。所述声音信息采集模块和各位置信息采集模块都分别含有定时器。数据采集模块输出端分别与数据分析模块、用户界面的输入端连接。所述声音信息采集模块、GPS数据采集模块、手机所处基站信息采集模块、所处地点无线网络信息采集模块，分别可以直接利用手机上普遍具有的麦克风、GPS、GPRS接口芯片、WIFI芯片硬件实现。

所述数据采集模块主要任务是负责通过调用手机操作系统所提供的API进行声音信息、GPS数据、手机所处基站信息和所处地点无线网络信息的采集。所述声音信息采集模块和各位置信息采集模块中都设有定时器，负责按照用户在用户界面所设置的时间间隔更新采集的声音及位置信息，并且向上层的数据分析模块传送这些信息。

2)所述数据分析模块的输出端分别与存储模块和铃声音量与振动调节模块的输入端连接。

所述数据分析模块接收下层的数据采集模块传递上来的环境声音信息，从环境声音信息中计算出环境音量等级，决定其对应的铃声音量，并将铃声音量请求传递给上层的铃声音量与振动调节模块。同时，所述数据分析模块也利用下层的数据采集模块传递上来的GPS数据、手机基站信息、WIFI网络信息这些位置信息再结合当前的时间组成当前的位置标记，与位置标记列表中的进行比对，如果有相同的，则铃声音量和振动设置为该位置标记列表项中记录的值，并将该记录的值传递给上层的存储模块。

3)所述配置信息与位置标记列表的存储模块，其与用户界面相互连接，其输出端与铃声音量与振动调节模块输入端连接，其输入端与所述数据分析模块的输出端连接。

该存储模块负责存储用户在用户界面上操作的配置信息；同时存储模块在程序一开始运行时从文件中加载先前已经标记过的位置标记列表，用于让数据分析模块与当前的位置标记进行比对。

4)所述铃声音量与振动调节模块，其输出端与外部设备连接，其输入端分别与所述配置信息与位置标记列表的存储模块输出端、数据分析模块输出端连接，所述外部设备即为发声装置和振动装置。

铃声音量与振动调节模块接收来自数据数据分析模块请求信息或者用户界面的配置信息，据此调用手机操作系统提供的API接口对手机的情景模式进行相应的调节，完成调节铃声音量和振动提示的开或关指令。

5)所述用户界面，其输入端与所述数据采集模块输出端连接，用户界面相互与所述配置信息与位置标记列表的存储模块连接。

通过该用户界面可以提供给用户一个配置接口，进行功能的启用与禁用，同时可以显示当前的环境音量的分析结果，以及铃声音量和振动的设置结果。同时用户界面也可以调用数据采集模块，形成当前的位置标记，用户配置好铃声音量和振动信息后，就可将这一标记存入位置标记列表，以后数据分析模块比对时也就能够将这一位置标记也考虑在内。另外，用户界面也提供了对于位置标记列表的修改、删除表项等功能。

基于上述技术方案，声音信息采集模块可以通过手机中现有的麦克风来采集环境的声音信息，从中计算出环境的声音等级，并据此自动调节手机的来电铃音音量和振动提示的开或关；手机用户可以通过GPS、基站和WIFI热点等位置信息标记一些经常去的地点，并设置在这些地点所需要的手机铃声音量和振动模式，等下次用户再到达该地点时，手机的情景模式会根据先前的设定自动调节；对于同一个地点，用户也可根据不同时间设置不同的手机铃声音量和振动模式，到时根据不同的时间段手机的相应情景模式设置也会自动进行调节。

相对于现有技术的有益效果：本发明充分利用了目前手机上普遍具有的麦克风、GPS、WIFI芯片等硬件，在各种手机上的通用性很强；根据环境音量或是具体的位置进行手机提示铃音的自动调节，满足手机用户的实际需求。

附图说明

图1系统架构图。

图2系统基本流程。

图3声音采集模块的流程。

图4基站与手机之间的关系。

图中标记说明：数据采集模块1、数据分析模块2、配置信息与位置标记列表的存储模块3、铃声音量与振动调节模块4和用户界面5、外部设备6、声音信息采集模块11、GPS数据采集模块12、基站信息采集模块13、无线网络信息采集模块14、时钟15。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步介绍。

实施例

1、系统的基本架构

如图1所示的系统架构图，该系统有以下的几个基本模块组成：

1)数据采集模块

负责通过调用手机操作系统所提供的API进行声音信息、GPS数据、手机所处基站信息和所处地点无线网络信息等的采集。每个数据采集模块中一般都含有一个定时器，负责按照用户所设置的时间间隔更新以上的这些信息，并且向上层的数据分析器传送这些信息。

2)数据分析模块

接收下层数据采集器传递上来的信息，从环境声音信息中计算出环境音量等级，决定其对应的铃声音量。同时也利用下层数据采集器传递上来的GPS数据、手机基站信息、WIFI网络信息再结合当前的时间组成当前的位置标记，与位置标记列表中的进行比对，如果有相同的，则铃声音量和振动置为该位置标记列表项中记录的值。最后向上层传递。

3)配置信息与位置标记列表存储模块

负责存储用户的配置信息，同时在程序一开始运行时从文件中加载先前已经标记过的位置标记列表，让分析器与当前的位置标记进行比对。

4)铃声音量与振动调节模块

接收数据分析器传递上来的铃声音量和振动提示的开或关的请求，据此调用手机操作系统提供的API接口对手机的情景模式进行相应的调节。

5)用户界面

提供给用户一个配置接口，可进行功能的启用与禁用，同时可以了解到当前的环境音量的分析结果，铃声音量和振动的设置结果。同时用户界面部分也可以调用数据采集器，形成当前的位置标记，用户配置好铃声音量和振动信息后，就可将这一标记存入位置标记列表，以后数据分析器比对时也就能够将这一位置标记也考虑在内。另外，用户界面也提供了对于位置标记列表的修改、删除表项等功能。

2、系统基本流程

如图2所示，本系统中的基本流程是由定时的数据采集所触发的，当采集到数据后，经过数据采集——数据分析与位置标记的比对和环境音量分析——改变铃声音量和振动这一流程后实现了程序的最基本的功能——根据所处位置或是环境的音量大小自动地调节手机的铃声音量和振动。

3、声音信息的采集与分析

3.1、声音采集模块的工作流程

声音采集模块的流程，如图3所示。作为数据采集模块中的一个组成部分，声音信息的采集也通过一个定时器来进行控制，其基本的流程为：每隔一段时间(iIntervalTime)采集一段时间(iRecordTime)的音频，并向上层分析器提交采集到的音频文件路径让其对文件中记录的环境噪声信息进行处理。记录过程中采用两个文件交替进行录制和分析的功能，以该模块中的文件使用指示器iFileIndex控制它们的使用。

其中，所设定的采样频率为16kHz，单声道，所设定的采样间隔(iIntervalTime)为2分钟，采样时间(iRecordTime)为5秒。该模块采集到的声音为PCM16格式，以16位二进制来表示一个声波的幅值，其中包括正负号，因此该幅值的范围为-32767～32767。

3.2、通过音频文件信息分析环境的声音等级

分析环境声音等级时所用的指标为声音级，在声学中声压级的公式可以表示为：

其中，p₀＝2×10^-5Pa为参考声压，p为所测位置的声压。在本系统的实现中直接使用音频文件中的幅值作为所测到的声压，该幅值是经过采样量化后的结果，由于计算声压级时采用的是比值的对数，所以直接利用该幅值计算声压级并不会影响最后对于环境声音等级的判断。人类在判断声音的响度时还考虑了声音的频率因素，因此最终判断声音的等级的指标是A加权声压级。

每一帧音频的A加权声压级的流程如下：

1)对于每一帧音频，进行快速傅立叶变化。

2)对于变换后的每一个频率分量上的幅值，计算其声压级的值。

3)对于每一个频率分量上的声压级的值计算其加上相应的频率上的A权值后的A加权声压级的值。不同频率f所对应的A权值的计算公式如下：

$R_A\left(f\right)=\frac{{12200}^2\·f^4}{(f^2+{20.6}^2)\sqrt{(f^2+{107.7}^2)(f^2+{737.9}^2)}\·(f^2+{12200}^2)},$

A＝2.0+20log₁₀(R_A(f))，

4)再将所有频率上得到的A加权声压级的值叠加，最后得到该帧音频的A加权声压级。

3.3、分析环境音量的流程

在声音数据采集器的定时器到时后，采集15秒的环境声音存入一个文件中，对该文件进行如下的一些操作：

1)以64ms为一帧将音频信号分为若干帧，下面以一帧为单位进行处理。

2)对于每一帧音频做快速傅立叶变换。

3)对于变化后的每一个频率分量计算其A加权的声压级值。

4)将每个频率分量的A加权声压级加总得到该帧的A加权声压级。

5)得到的一帧的A加权声压级值需要减去一个基准值，该基准值是在安静的环境下测得的，用于使测到的声压级值与真实环境中的声压级值在数值大小上保持统一。

表3-1声音分析结果与手机铃声音量和振动调节结果的对应关系

中位数	铃声音量等级，振动(开或关)
		(-∞，20.0]	0，开
(20.0，30.0]	1，关
		(30.0，40.0]	2，关
(40.0，50.0]	3，关
		(50.0，60.0]	4，关
(60.0，70.0]	7，开
		(70.0，80.0]	8，开
(80.0，90.0]	9，开

(90.0，∞)	10，开
		其他	5，开

6)对于每一帧做以上步骤2～5的处理后，得到一个A加权声压级的数组，对于该数组，计算其中位数。

7)最后用得到的中位数经过查表3-1得到对应的手机铃声音量和振动的调节结果。

4、位置信息的采集与分析

4.1、位置的确定

在本系统中以3种不同的信息来标记一处特定的位置，分别是：

1)GPS数据，包括纬度、经度和高度值，当两个标记的GPS数值所计算出的距离在一定范围内，则将这两个标记的相似度加1。

2)手机所处基站的CellId和LocationId值。不同的基站具有不同的CellId和LocationId，而它们也位于不同的位置，通过这两个值就能够大致确定手机所在的位置。如果两个标记下的这两个值相同，系统也将这两个标记的相似度加1。基站与手机之间的关系如图4所示。

3)手机当前可用的无线局域网的名称SSID。其构成了一个字符串数组，如果在两个位置下的该字符串数组中相似的字符串数都达到了各自的字符串数组总数的50％，则将这两个标记的相似度加1。

最终，如果当前位置所形成的位置标记与先前标记列表中的某一项记录的相似度超过1且相似度最大，则系统可以认为当前就是处在该位置，从而也就解决了位置的确定问题。

4.2、位置数据的采集

位置数据的采集都由一个定时器来控制，在空闲时刻进行计时，当时间到后进行位置数据的采集，采集完后，将采集到的位置数据与位置标记列表中的数据进行比较，找出是否有最相似的记录。

采集到的GPS数据包括手机所在位置的经度Longitude和纬度Latitude。

采集到的无线局域网名称信息包括当前能搜索到的无线热点的SSID。

采集到的基站信息包括CellId和LocationId。

4.3、标记的位置信息列表的格式

用户标记一些自己常去的位置，并且设定针对这些位置的手机提示铃声音量和振动模式，这些信息在程序关闭后将以文件的形式存放，这些内容以近似XML的格式存放，在程序启动后再从文件中加载位置信息列表。

以文件存储的位置信息列表的格式：

表4-1位置信息的存储格式中各种标记的含义

Claims (1)

1.一种基于环境声音和位置的手机情景模式自动调节系统，其特征在于，该系统包括数据采集模块、数据分析模块、配置信息与位置标记列表的存储模块、铃声音量与振动调节模块和用户界面，其中：

所述数据采集模块包括声音信息采集模块和位置信息采集模块，所述的位置信息采集模块又包括有GPS数据采集模块、手机所处基站信息采集模块和所处地点无线网络信息采集模块；所述声音信息采集模块和各位置信息采集模块都分别含有定时器；数据采集模块输出端分别与数据分析模块、用户界面的输入端连接；所述声音信息采集模块、GPS数据采集模块、手机所处基站信息采集模块、所处地点无线网络信息采集模块，分别可以直接利用手机上普遍具有的麦克风、GPS、GPRS接口芯片、WIFI芯片硬件实现；

所述数据采集模块主要任务是负责通过调用手机操作系统所提供的API进行声音信息、GPS数据、手机所处基站信息和所处地点无线网络信息的采集；所述声音信息采集模块和各位置信息采集模块中都设有定时器，负责按照用户在用户界面所设置的时间间隔更新采集的声音及位置信息，并且向上层的数据分析模块传送这些信息；

所述数据分析模块的输出端分别与存储模块和铃声音量与振动调节模块的输入端连接；

所述数据分析模块接收下层的数据采集模块传递上来的环境声音信息，从环境声音信息中计算出环境音量等级，决定其对应的铃声音量，并将铃声音量请求传递给上层的铃声音量与振动调节模块；同时，所述数据分析模块也利用下层的数据采集模块传递上来的GPS数据、手机基站信息、WIFI网络信息这些位置信息再结合当前的时间组成当前的位置标记，与位置标记列表中的进行比对，如果有相同的，则铃声音量和振动设置为该位置标记列表项中记录的值，并将该记录的值传递给上层的存储模块；

所述配置信息与位置标记列表的存储模块，其与用户界面相互连接，其输出端与铃声音量与振动调节模块输入端连接，其输入端与所述数据分析模块的输出端连接；

该存储模块负责存储用户在用户界面上操作的配置信息；同时存储模块在程序一开始运行时从文件中加载先前已经标记过的位置标记列表，用于让数据分析模块与当前的位置标记进行比对；

所述铃声音量与振动调节模块，其输出端与外部设备连接，其输入端分别与所述配置信息与位置标记列表的存储模块输出端、数据分析模块输出端连接，所述外部设备即为发声装置和振动装置；

铃声音量与振动调节模块接收来自数据数据分析模块请求信息或者用户界面的配置信息，据此调用手机操作系统提供的API接口对手机的情景模式进行相应的调节，完成调节铃声音量和振动提示的开或关指令；

所述用户界面，其输入端与所述数据采集模块输出端连接，用户界面相互与所述配置信息与位置标记列表的存储模块连接。