CN103856269B - 基于声波的信息发射、读取方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于声波的信息发射、读取方法及装置。该信息发射方法包括：读取防伪数据；对防伪数据进行通信分包处理，得到多个数据包；对数据包进行编码调制，将编码调制后的数据包加载于声波并发出，其中，每个数据包至少发送两次。通过上述方式，本发明能够使得声波信息在传输时不易受外界噪声环境的影响，从而增加声波信息传输的成功率，提高数据传输认证的可靠性。

Description

基于声波的信息发射、读取方法及装置

技术领域

本发明涉及数据传输领域，特别是涉及一种基于声波的信息发射、读取方法及装置。

背景技术

日常生活中的防伪方法主要通过条形码防伪标签、二维码防伪标签、射频识别标签等防伪标签进行防伪数据的存储以及发射。然而，这些防伪标签极易被复制伪造，因此给上述标签对应的防伪方法的使用和普及带来了很大的阻碍。

基于上述传统防伪方法，当前提出一种基于音频的防伪标签，其主要通过在防伪标签中内置声波发送单元，将防伪数据通过声波发送给读取设备，读取设备通过接收声波并读取其中的防伪数据，从而实现防伪。另外，由于目前广泛使用的移动终端如手机、电脑，都具备声波接收能力，因此该种音频防伪标签具有极为广阔的普及前景。

然而，由于声波本身的码率较低，而且易受外界环境噪声影响，因此现有技术的声波信息传输方法的成功率和数据传输认证的可靠性并不理想。

综上所述，有必要提供一种基于声波的信息发射、读取方法及装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于声波的信息发射、读取方法及装置，使得声波信息在传输时不易受外界噪声环境的影响，从而增加声波信息传输的成功率，提高数据传输认证的可靠性。

为了解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于声波的信息发射方法，包括：读取防伪数据；对防伪数据进行通信分包处理，得到多个数据包；对数据包进行编码调制，将编码调制后的数据包加载于声波并发出，其中，每个数据包至少发送两次。

其中，对防伪数据进行通信分包处理，得到多个数据包的步骤和对数据包进行编码调制的步骤之间进一步包括：对数据包进行扰码预处理；为数据包增加前导码；为数据包增加发送序号标识；为数据包增加末包标识；为数据包增加对应的奇偶校验位；对数据包进行封装处理。

其中，读取防伪数据的步骤之前包括：接受外部物理激励并转换为电能，电能为发射工作能量。

为了解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种基于声波的信息发射装置，包括：读取模块，用于读取防伪数据；处理模块，用于将防伪数据进行通信分包处理，得到多个数据包，并对多个数据包进行编码调制；发射模块，用于将编码调制后的数据包以声波发出，其中，每个数据包至少发送两次。

其中，处理模块进一步用于对数据包进行扰码预处理、为数据包增加前导码、为数据包增加发送序号标识、为数据包增加末包标识、为数据包增加对应的奇偶校验位以及对每一数据包进行封装处理。

其中，信息发射装置还包括电能转换模块，用于接收外部物理激励并转换为供信息发射装置工作的电能。

为了解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种基于声波的信息读取方法，包括：接收加载有防伪数据的声波；对多次接收的声波进行模数转换，获取多个数据包；对多个数据包进行解调解码；对解调解码后的数据包进行校验，判断数据包是否正确；对判断是的多个数据包进行组包处理，并发送至应用层。

其中，数据包的格式包括前导码、发送序号标识、末包标识、数据段和奇偶校验位；对解调解码后的数据包进行组包处理，并发送至应用层的步骤包括：检测接收的数据包的前导码，判断数据包是否有效；若数据包有效，则检测数据包的奇偶校验位，判断数据包是否正确；若数据包正确，则对数据包的末包标识进行判断，直至得到最后数据包；将多个正确的数据包进行组包处理，并发送至应用层。

其中，检测数据包的奇偶校验位，以判断数据包是否正确的步骤包括：对每一数据包进行两次接收；检测数据包的发送序号标识，以判断数据包的发送次数；若接收到的数据包为第一次发送的第一包数据，则检测第一包数据的奇偶校验位，以验证第一包数据是否通过奇偶校验；若接收到的数据包为第二次发送的第二包数据，则检测第二包数据的奇偶校验位，以验证第二包数据是否通过奇偶校验；若第一次发送和第二次发送中至少之一者通过奇偶校验，则判断数据包正确。

为解决上述问题，本发明采用的有一个技术方案是：提供一种基于声波的信息读取装置，包括：接收模块，用于接收加载有防伪数据的声波；模数转换模块，用于对多次接收的声波进行模数转换，获取多个数据包；解调解码模块，用于对多个数据包进行解调解码；校验模块，对解调解码后的数据包进行校验，判断数据包是否正确；发送模块，用于对判断是正确的多个数据包进行组包处理，并发送至应用层。

其中，模数转换模块获取的多个数据包的格式包括前导码、发送序号标识、末包标识、数据段和奇偶校验位；接收模块对加载有数据包的声波进行两次接收；校验模块用于检测解调解码模块解调解码后的数据包的前导码，判断数据包是否有效；若数据包有效，则检测数据包的发送序号标识，以判断数据包的发送次数；若接收到的数据包为第一次发送的第一包数据，则检测第一包数据的奇偶校验位，以验证第一包数据是否通过奇偶校验；若接收到的数据包为第二次发送的第二包数据，则检测第二包数据的奇偶校验位，以验证第二包数据是否通过奇偶校验；若第一次发送和第二次发送中至少之一者通过奇偶校验，则判断数据包正确；若数据包正确，则对数据包的末包标识进行判断，直至得到最后数据包。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过将防伪数据分包为多个指定大小字节的数据包，加载于声波并发出，其中每个数据包至少发送两次。声波被读取后通过数模转换得到多个数据包，并对多次接收的数据包进行校验，将判断正确的多个数据包进行组包处理，发送给应用层，以此完成防伪数据的真伪性校验。本发明基于声波的信息传输方法成功率高，且可靠性良。

附图说明

图1是本发明基于声波的信息传输方法一实施例的流程图；

图2是采用图1所示信息传输方法的信息传输装置的结构示意图；

图3是本发明基于声波的信息发射方法一实施例的流程图；

图4是本发明防伪声波发射装置一实施例的结构示意图；

图5是采用图3所示方法的基于声波的信息发射装置一实施例的结构示意图；

图6是本发明基于声波的信息读取方法一实施例的流程图；

图7是本发明防伪声波读取装置一实施例的结构示意图；

图8是采用图6所示方法的基于声波的信息读取装置一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

图1是本发明基于声波的信息传输方法一实施例的流程图，图2是采用图1所示信息传输方法的信息传输装置的结构示意图。请参阅图1和图2，本实施例的基于声波的信息传输方法包括：

S101：获取防伪数据；

在本实施例中，防伪声波发射标签210接收用户的物理激励动作后，比如敲击、摩擦、挤压以及弹击等动作，将动能转化为电能开始工作，随即读取其内部预先存储的数据。其中，读取的方式可以为直接从Flash中读取、红外扫描或其他读取方式。

S102：对防伪数据进行通信分包处理，得到多个数据包；

防伪声波发射标签210获取防伪数据后，将其按照指定大小字节进行分包处理。本实施例优选指定大小为24bit。

为提高防伪声波发射标签210中防伪数据的保密性，进一步使得防伪声波发射标签210的内容不易被复制，本实施例还对分包后的每一个数据包进行加密处理，即：为数据包增加前导码、发送序号标识、末包标识以及奇偶校验位。

本实施例采用上述加密处理，并对其中字段定义如下表：

前导码	发送序号标识	末包标识	奇偶校验位
				11110	01/10	0/1	3bit

参阅上表，前导码用于识别数据包的开始位置，提高数据包发送及校验的速率。然而，在系统数据传输过程中，前导码的增加极易导致数据段与前导码相同从而出现数据认证错误，因此，本实施例在传输数据包之前有必要对与前导码相同的数据段的数据码元进行扰码预处理。本实施例中，即为在数据段中连续出现三个“1”的位置增加一个“0”，例如：原始数据段为1001101111010110，扰码预处理后的数据段为10011011101010110。

此操作使得处理后的数据段比原始数据段多出一个相应的字节位，因此在解码此数据段时需要进行对应的解码过滤处理，才能获取原始的数据段。其中，解码过滤处理可参考现有技术，本实施例不再赘述。

再次参阅上表，发送序号标识用于判断数据包的发送序号，例如：01表示数据包为第一次发送，10表示数据包为第二次发送。

末包标识通过设置指定字段标识最后数据包，例如：0表示数据包不是最后数据包，1表示数据包是最后数据包。

奇偶校验位用于对数据包是否错码进行校验，判断数据包是否正确。

S103：将多个数据包加载于声波并发出，其中，每个数据包至少发送两次；

防伪声波发射标签210对分包处理后的多个数据包进行数据封装、编码以及调制后，其内部的发射单元将调制后的数据包加载于声波并发出，在本实施例中，为了避免数据包的丢失以及数据的损坏，优选每个数据包发送两次，并通过发送序号标识来标示发送次数。

S104：接收声波，并通过声波获取多个数据包；

防伪声波读取设备220通过其自身设置的接收装置（例如话筒）进行声波采集，并对采集到的声波进行模拟数字转换，从而获取声波所承载的数字信号，即多个数据包。防伪声波读取设备220进一步对接收到的多个数据包进行解调解码，得到原始存储在防伪声波发射标签210中的防伪数据。其中，对每一数据包所承载的声波接收的次数和数据包以声波的方式发送的次数相同，均为两次。在其他实施例中，对于每一数据包所承载的声波接收的次数也可以为一次，即另外一次发送的数据包在传输过程中丢失，本步骤只要能够接收到数据包即可。

S105：对接收的数据包进行校验，判断数据包是否正确；

防伪声波读取设备220可根据预先设置的校验规则对接收到的多个数据包进行校验，具体如下：

检测接收的数据包的前导码是否正确，若不正确，说明该数据包为非法数据，则丢掉该数据包并重新接收下一个数据包；

若前导码正确，则检测数据包的发送序号标识，判断数据包的发送次数。若检测数据包为第一次发送的第一包数据，则检测第一包数据的奇偶校验位，以判断第一包数据是否通过奇偶校验；若数据包为第二次发送的第二包数据，则检测第二包数据的奇偶校验位，以判断第二包数据是否通过奇偶校验；

若第一包数据和第二包数据均未通过奇偶校验，则抛弃该数据包且对其不再接收，并接收下一数据包进行校验；若第一包数据和第二包数据中至少之一者通过奇偶校验，则判断数据包正确，继而对通过奇偶校验的数据包进行末包标识的判断。若该数据包不是最后数据包，则对其他数据包进行判断，直至得到最后数据包。

S106：对判断是正确的多个数据包进行组包处理，并发送至应用层。

防伪声波读取设备220将判断为正确的多个数据包按照预先设置的序号识别规则进行组包处理，得到一个完整的防伪数据包，并将其发送至应用层。应用层接收该防伪数据包并对其进行真伪鉴别，而后将鉴别结果反馈给防伪声波读取设备220，用户根据应用层返回的鉴别结果从而可得知数据的真伪。

综上所述，本发明通过将防伪数据分包为多个指定大小字节的数据包，加载于声波并发出，其中每个数据包发送两次。声波被读取后通过数模转换得到多个数据包，其中，对数据包接收的次数和数据包发送的次数相同。然后，对多次接收的数据包进行校验，并将判断正确的多个数据包进行组包处理，发送给应用层，以此完成防伪数据的真伪性校验。本发明基于声波的信息传输方法成功率高，且可靠性良。

图3是本发明基于声波的信息发射方法一实施例的流程图。请参阅图3，本实施例基于声波的信息发射方法包括：

步骤S301：接收外部物理激励并转换为电能，电能为发射工作能量；

本实施例的信息发射方法是基于图4所示的防伪声波发射装置400完成的。防伪声波发射装置400的第一压电陶瓷410在接收到敲击、摩擦、挤压以及弹击等外部物理激励动作后，产生形变进而转化输出动能，防伪声波发射装置400内部的整流电路420将该动能转换为电能，进而为整个防伪声波发射装置400供电。

步骤S302：读取防伪数据；

整流电路420使用产生的电能驱动内部的控制模块430读取防伪数据。其中，读取防伪数据的方式可以为直接从Flash中读取、红外扫描或其他读取方式。

步骤S303：对防伪数据进行通信分包处理，得到多个数据包；

控制模块430获取防伪数据后，将其按照指定大小字节进行分包处理。并且，为提高防伪声波发射装置400中防伪数据的保密性，进一步使得防伪声波发射装置400的内容不易被复制，还需要对分包后的每一数据包进行加密处理，即：

步骤S304：对数据包进行扰码预处理；

步骤S305：为数据包增加前导码；

步骤S306：为数据包增加发送序号标识；

步骤S307：为数据包增加末包标识；

步骤S308：为数据包增加奇偶校验位；

步骤S309：对所述数据包进行封装处理；

防伪声波发射装置400的封装模块440对分包处理后的多个数据包进行数据封装。

步骤S310：对数据包进行编码调制，将编码调制后的数据包加载于声波并发出，其中，每个数据包对应的声波至少发送两次。

编码模块450对封装后的数据包进行编码、调制模块460对编码后的数据包进行调制，继而防伪声波发射装置400利用电能驱动第二压电陶瓷470将调制后的多个数据包以声波的方式发出，在本实施例中，为了避免数据包的丢失以及数据的损坏，优选每个数据包发送两次。

图5是采用图3所示方法的基于声波的信息发射装置一实施例的结构示意图。如图5所示，本实施例的信息发射装置500包括：电能转换模块510、读取模块520、处理模块530、发射模块540。

在本实施例中，电能转换模块510用于接收外部物理激励并转换为供信息发射装置500工作的电能。

读取模块520用于采用电能转换模块510提供的电能，读取防伪数据。

处理模块530用于将读取模块520读取的防伪数据进行通信分包处理，得到多个数据包，并对数据包进行扰码预处理、为数据包增加前导码、为数据包增加发送序号标识、为数据包增加末包标识、为数据包增加对应的奇偶校验位以及对每一数据包进行封装处理，然后对封装后的多个数据包进行编码调制。

发射模块540用于将处理模块530编码调制后的数据包加载于声波并发出，其中，为了避免数据包的丢失以及数据的损坏，每个数据包至少发送两次。

在本发明的其他实施例中，本领域技术人员可以在不付出创造性思考的情况下，改变基于声波的信息发射方法及装置，只需满足将防伪数据分包为多个指定大小字节的数据包，加载于声波并发出，其中每个数据包发送两次即可。

图6是本发明基于声波的信息读取方法一实施例的流程图。参阅图6，本实施例的信息读取方法包括：

步骤S601：接收加载有防伪数据的声波；

本实施例的信息读取方法是基于图7所示的防伪声波读取装置700完成的。防伪声波读取装置700的接收模块710进行声波采集，其中，接收模块710为话筒或其他能够接收声波的装置。

步骤S602：对多次接收的声波进行模数转换，获取多个数据包；

其中，数模转换模块720对接收模块710采集的声波进行模拟数字转换，获取声波所承载的数字信号，即多个数据包。

步骤S603：对多个数据包进行解调解码；

解调模块730将数模转换模块720转换的数据包进行解调、解码模块740对数据包进行解码，得到调制前的原始数据包。需要说明的是，解调模块730、解码模块740使用的解调解码规则与原始数据包编码调制的规则必须对应。

步骤S604：检测接收的数据包的前导码是否正确；

在本实施例中，校验模块750对解码模块740解码后的多个数据包进行校验，若检测接收的数据包的前导码不正确，说明该数据包为非法数据，则丢掉该数据包并重新接收下一个数据包；

步骤S605：若检测数据包为第一次发送的第一包数据，则检测第一包数据的奇偶校验位；

若前导码正确，则校验模块750检测数据包的发送序号标识，判断数据包的发送次数。若检测数据包为第一次发送的第一包数据，则检测第一包数据的奇偶校验位，以判断第一包数据是否通过奇偶校验。

步骤S606：若检测数据包为第二次发送的第二包数据，则检测第二包数据的奇偶校验位；

校验模块750检测数据包的发送序号标识，若判断数据包为第二次发送的第二包数据，则检测第二包数据的奇偶校验位，以判断第二包数据是否通过奇偶校验；

步骤S607：判断数据包是否通过奇偶校验；

若第一包数据和第二包数据均未通过奇偶校验，则抛弃该数据包且对其不再接收，并接收下一数据包进行奇偶校验；若第一包数据和第二包数据中至少之一者通过奇偶校验，则判断数据包正确。

步骤S608：判断数据包是否为最后数据包；

校验模块750对通过奇偶校验的数据包进行末包标识的检测，若该数据包不是最后数据包，则返回步骤S601，继续接收其他数据包并进行检测，直至得到最后数据包。

步骤S609：对多个数据包进行组包处理，并发送至应用层。

防伪声波读取装置700的组装模块760将判断为正确的多个数据包按照预先设置的序号识别规则进行组包处理，得到一个完整的防伪数据包，并将其发送至应用层900。应用层900接收该防伪数据包并对其进行真伪鉴别，而后将鉴别结果反馈给防伪声波读取装置700，用户根据应用层900返回的鉴别结果从而可得知数据的真伪。

图8是采用图6所示方法的基于声波的信息读取装置一实施例的结构示意图。如图8所示，本实施例的信息读取装置800包括：接收模块810、模数转换模块820、解调解码模块830、校验模块840、发送模块850。

在本实施例中，接收模块810用于接收加载有防伪数据的声波。

模数转换模块820用于对接收模块810多次接收的声波进行模数转换，获取多个数据包，其中，对每一数据包进行至少两次接收，且接收次数和数据包的发送次数相同。需要说明的是，模数转换模块820获取的多个数据包的格式包括前导码、发送序号标识、末包标识、数据段和奇偶校验位。

解调解码模块830用于对模数转换模块820转换的多个数据包进行解调解码。

校验模块840用于检测解调解码模块830解调解码后的数据包的前导码，判断数据包是否有效；若数据包有效，则检测数据包的发送序号标识，以判断数据包的发送次数；若接收到的数据包为第一次发送的第一包数据，则检测第一包数据的奇偶校验位，以验证第一包数据是否通过奇偶校验；若接收到的数据包为第二次发送的第二包数据，则检测第二包数据的奇偶校验位，以验证第二包数据是否通过奇偶校验；若第一次发送和第二次发送中至少之一者通过奇偶校验，则判断数据包正确；若第一数据包正确，则检测数据包的末包标识，得到最后数据包。

发送模块850用于对校验模块840判断是正确的多个数据包进行组包处理，并发送至应用层。

通过上述实施例，本发明能够将防伪数据加载于声波，并使得声波信息在传输时不易受外界噪声环境的影响，从而增加声波信息传输的成功率，提高数据传输认证的可靠性。

应该理解到，在本发明所提供的实施例中，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，所描述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合或者可以集成到另一个系统中，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，模块相互之间的耦合或通信连接可以是通过一些接口，也可以是电性，机械或其它的形式。

上述各个功能模块作为智能终端的组成部分，可以是或者也可以不是物理单元，既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上，既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明方案的目的。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于声波的信息发射方法，其特征在于，所述信息发射方法包括：

读取防伪数据；

对所述防伪数据进行通信分包处理，得到多个数据包；

对所述数据包进行扰码预处理；

为所述数据包增加前导码；

为所述数据包增加发送序号标识；

为所述数据包增加末包标识；

为所述数据包增加对应的奇偶校验位；

对所述数据包进行封装处理；

对所述数据包进行编码调制，将编码调制后的所述数据包加载于声波并发出，其中，每个所述数据包至少发送两次。

2.根据权利要求1所述的发射方法，其特征在于，在所述读取防伪数据的步骤之前包括：

接受外部物理激励并转换为电能，所述电能为发射工作能量。

3.一种基于声波的信息发射装置，其特征在于，所述信息发射装置包括：

读取模块，用于读取防伪数据；

处理模块，用于将所述防伪数据进行通信分包处理，得到多个数据包，并进一步用于对所述数据包进行扰码预处理、为所述数据包增加前导码、为所述数据包增加发送序号标识、为所述数据包增加末包标识、为所述数据包增加对应的奇偶校验位以及对每一所述数据包进行封装处理，而后对所述多个数据包进行编码调制；

发射模块，用于将编码调制后的所述数据包加载于声波并发出，其中，每个所述数据包至少发送两次。

4.根据权利要求3所述的信息发射装置，其特征在于，所述信息发射装置还包括电能转换模块，用于接收外部物理激励并转换为供所述信息发射装置工作的电能。

5.一种基于声波的信息读取方法，其特征在于，所述信息读取方法包括：

接收加载有防伪数据的声波；

对多次接收的所述声波进行模数转换，获取多个数据包，所述数据包的格式包括前导码、发送序号标识、末包标识、数据段和奇偶校验位；

对多个所述数据包进行解调解码；

对解调解码后的所述数据包进行校验，判断所述数据包是否正确；

检测接收的所述数据包的所述前导码，判断所述数据包是否有效；

若所述数据包有效，则检测所述数据包的所述奇偶校验位，判断所述数据包是否正确；

若所述数据包正确，则对所述数据包的所述末包标识进行判断，直至得到最后数据包；

将多个正确的所述数据包进行组包处理，并发送至应用层。

6.根据权利要求5所述的信息读取方法，其特征在于，所述检测数据包的所述奇偶校验位，以判断所述数据包是否正确的步骤包括：

对每一所述数据包进行两次接收；

检测所述数据包的所述发送序号标识，以判断所述数据包的发送次数；

若接收到的所述数据包为第一次发送的第一包数据，则检测所述第一包数据的所述奇偶校验位，以验证所述第一包数据是否通过奇偶校验；

若接收到的所述数据包为第二次发送的第二包数据，则检测所述第二包数据的所述奇偶校验位，以验证所述第二包数据是否通过奇偶校验；

若所述第一次发送和所述第二次发送中至少之一者通过奇偶校验，则判断所述数据包正确。

7.一种基于声波的信息读取装置，其特征在于，所述读取装置包括：

接收模块，用于两次接收加载有防伪数据的声波；

模数转换模块，用于对多次接收的所述声波进行模数转换，获取多个数据包，其中所述模数转换模块获取的多个所述数据包的格式包括前导码、发送序号标识、末包标识、数据段和奇偶校验位；

解调解码模块，用于对多个所述数据包进行解调解码；

校验模块，对解调解码后的所述数据包进行校验，判断所述数据包是否正确，其中，所述校验模块用于检测所述解调解码模块解调解码后的所述数据包的所述前导码，判断所述数据包是否有效；若所述数据包有效，则检测所述数据包的所述发送序号标识，以判断所述数据包的发送次数；若接收到的所述数据包为第一次发送的第一包数据，则检测所述第一包数据的所述奇偶校验位，以验证所述第一包数据是否通过奇偶校验；若接收到的所述数据包为第二次发送的第二包数据，则检测所述第二包数据的所述奇偶校验位，以验证所述第二包数据是否通过奇偶校验；若所述第一次发送和所述第二次发送中至少之一者通过奇偶校验，则判断所述数据包正确；若所述数据包正确，则对所述数据包的所述末包标识进行判断，直至得到最后数据包；

发送模块，用于对判断是正确的多个所述数据包进行组包处理，并发送至应用层。