CN104796888A - 基于声波的智能硬件终端连接wi-fi网络的方法及实现所述方法的系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于声波的智能硬件终端连接WI-FI网络的方法，包括智能设备获取智能硬件终端待接入WI-FI网络的SSID和密码并将获取到的SSID和密码转换为字节流，然后根据编码规则将所述字节流转换为声波信号，再通过扬声器发送；智能硬件终端接收上述声波信号，根据编码规则转换为字节流，再解析出待接入的WI-FI网络的SSID和密码，然后根据所得SSID和密码信息连接WI-FI网络。本发明的方法和系统无需对智能硬件终端加装其他硬件模块即可有效实现，适应性强，便捷易用。

Description

基于声波的智能硬件终端连接WI-FI网络的方法及实现所述方法的系统

【技术领域】

本发明涉及近距离无线通信技术，特别是一种基于声波的智能硬件终端连接WI-FI网络的方法，以及实现所述方法的系统。

【背景技术】

无线通信技术近年来得到了突飞猛进的发展，尤其是WI-FI(WirelessFidelity，无线高保真)技术的发展，使得家庭和办公网络越来越便利。目前，支持WI-FI的设备大部分是通过触摸屏或键盘输入的方式获取SSID(Service Set Identifier)和密码(例如智能手机、平板电脑等)，但是对于无人机交互界面的智能硬件终端，如各种家电、打印机等，连接WI-FI网络的过程则相对复杂。

目前，这类无人机交互界面的智能硬件终端为了接入WI-FI网络，获取SSID和密码的方式有以下几种：第一种方法是用户先将所述智能硬件终端与电脑通过USB连接，然后在电脑上通过软件设置的方式输入SSID和密码，实现所述智能硬件终端连接WI-FI网络。这种方法操作比较繁琐，且需要外接电脑，电脑还需要安装相应的设备驱动，才能与智能硬件终端连接。如果智能硬件终端在新的WI-FI环境下，还得进行重复的繁琐操作，适用性太差。

第二种方法是可以在待连网的智能硬件终端上安装特定的硬件模块，如德州仪器(TI)公司推出的SimpleLink WI-FI CC3000模块，可以让无显示器的智能硬件终端连上WI-FI网络，但是这种方法增加了智能硬件终端的成本，还需要智能硬件终端重新设计相应的电路，增加了智能硬件终端开发代价。

第三种方法是智能硬件终端如果配有摄像头，可以通过摄像头扫描的方式对包含有网络SSID和密码信息的二维码进行扫描，所述智能硬件终端在识别出网络SSID和密码之后便可以连入WI-FI网络，这种方法只适用于具有摄像头的智能硬件终端，对于一般的设备无法适用，且成本太大。

中国发明专利申请103987033A公开了一种设备连接WI-FI网络的方法，待入网的设备通过其声音采集模块接收到智能终端通过其发声装置发送的携带有服务集标识符SSID和密码信息的声波信号后，从所述声波信号中获取所述SSID和密码信息；并根据获取的SSID和密码信息接入到无线高保真WI-FI网络。

然而，申请人发现，专利申请103987033A的方法存在以下不足之处：

1、上述方法中智能终端获取的WI-FI网络的SSID是智能终端已经连接的WI-FI网络的SSID，智能终端要先连接WI-FI网络。一旦智能终端因为某些原因无法先连接WI-FI网络，则该方法失效。因此，该方法对智能终端的网络功能的依赖性强。

2、上述方法中智能终端发送的报文头是设备标识，每一次只能让一个待连网设备连接WI-FI网络，效率较低，局限性大。

3、上述方法中智能终端发送的报文头和校验字符(报头尾)由连续若干比特位0、1组成，因此很有可能与SSID和密码报文重合，引起校验失败。这是由于SSID和密码可以为任何符号的，所以包含各种报文组合。因此上述方法可行性较差。

【发明内容】

本发明的目的是克服现有技术缺陷，利用智能设备的扬声器和智能硬件终端的麦克风实现声波信号传递WI-FI网络的SSID和密码，简单便捷地实现智能硬件终端连接WI-FI网络，提供一种基于声波的智能硬件终端连接WI-FI网络的方法和实现所述方法的系统。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于声波的智能硬件终端连接WI-FI网络的方法，所述方法包括以下步骤：

a、智能设备获取所述智能硬件终端待接入WI-FI网络的SSID和密码；

b、智能设备将获取到的SSID和密码转换为字节流；

c、智能设备根据编码规则将所述字节流转换为声波信号，所述声波信号是由不同声波频率组合而成的；

d、智能设备通过扬声器发送所述声波信号；

e、智能硬件终端接收步骤d的声波信号，根据编码规则将所述声波信号转换为字节流；

f、智能硬件终端从步骤e的字节流中解析出待接入的WI-FI网络的SSID和密码；

g、智能硬件终端根据步骤f的SSID和密码信息连接WI-FI网络。

在本发明中，所述智能设备是智能手机、平板电脑、可穿戴设备(例如具有人机交互界面的智能眼镜、智能手表)或其他智能移动设备。

根据一种优选的实施方式，步骤a包括：

通过智能设备检测所述智能设备周围的WI-FI网络，获取WI-FI网的SSID，用户从检测到的网络中选择智能硬件终端待接入WI-FI网络的SSID，用户向智能设备输入所选择网络的SSID对应的密码；或者

用户通过智能设备主动输入智能硬件终端待接入网络的SSID，然后向智能设备输入所选择网络的SSID对应的密码。

优选地，在本发明中，所述字节流包含多个字节，优选地每个字节由8位二进制数组成，所述字节流的格式为：数据长度+有效数据+校验码。更优选地，所述数据长度占2个字节，所述校验码可以占1个或2个字节的数，有效数据的长度不定。所述数据长度和校验码用于在解码的时候检验解码数据是否正确，所述字节流信息把WI-FI网络的SSID和密码转换成一串二进制数，方便编码成声波信息。

优选地，所述数据长度是指WI-FI网络的SSID、密码和校验码的总长度，所述有效数据包含WI-FI网络的SSID和密码，以及用来区分SSID和密码的特殊分隔符，所述校验码采用CRC校验码，所述特殊分隔符用于在解码的时候区分SSID和密码，所述分隔符可以是逗号或冒号等特殊字符，其作用是把SSID和密码区分开。

根据一种特别优选的实施方式，所述编码规则包括：

选定多个不同的声波载频，声波频率依次由低到高，选取一个或多个不同的载频进行组合，分别以不同组合代表十六进制的0-F，得到基于声波的4bits的二进制数，分别表示为0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001、1010、1011、1100、1101、1110、1111。4位二进制数共有16种组合，选取16种或者16种以上的不同载频组合方式，完全一一对应的代替16种不同的二进制组合，这样便可以把所述二进制串用频率波的信息来代替，这些不同频率组合的波形数据就是编码后的声波。

更优选地，所述声波载频的范围是20HZ-20KHZ，可以根据智能硬件的采样频率来决定，选择接近采样频率一半较好，有一定的抗噪性。

根据另一种特别优选的实施方式，所述声波信号可以由多个码元组成，所述声波信号包括起始标记码元和结束标记码元，所述起始标记码元和结束标记码元之间为中间码元，中间码元是所述字节流对应的不同载频组合，起始标记码元和结束标记码元由特定的载频组合表示，起始标记码元和结束标记码元不代表任何二进制信息。

码元的持续时间可根据设备的采样频率而定，优选地，码元的持续时间为50ms-100ms，所述码元的能量强度为中间取值最高、左端的强度依次由最低增至最高，右端的强度依次由最高降至最低，实现码元之间的平滑变换，防止出现噪音。码元与码元之间有静音段，增加静音段的主要作用是减小码间串扰的影响，所述静音段的长度为5ms-20ms。

优选地，步骤e包括：

智能硬件终端通过麦克风接收步骤d的声波信号，所述智能硬件终端分析接收到的声波信号的载频组合，根据编码规则判断接收到的声波信号对应的码元，去除起始标记码元和结束标记码元，将中间码元转换为字节流。

本发明还提供一种实现上述方法的系统，所述系统包括智能设备、智能硬件终端和WI-FI网络，所述智能设备具有获取WI-FI网络的SSID的装置、输入所述SSID对应密码的装置、存储编码规则并根据所述编码规则进行计算和数据转换的装置、将所述SSID及密码转换为声波信号的装置和扬声器；

所述智能硬件终端具有麦克风、存储编码规则并根据所述编码规则进行计算和数据转换的装置、将麦克风接收到的声波信号转换为SSID及密码的装置、和根据SSID及密码连接所述WI-FI网络的装置。

与现有技术相比，本发明的方法和系统具有以下显著优点：

1、不具备人机交互界面智能硬件终端(如打印机、家用电器等)不需要安装其他硬件模块，也无须重新设计产品，大大降低设备成本。

2、现有的智能设备(如手机)无需安装其他硬件模块，采用软件即可实现数字信息与声波信号转换，通过声波无线通信方式实现短距离无线传输，不需要其他中间设备的转接，使所述智能硬件终端方便快捷地连接WI-FI网络。

3、智能硬件终端不需要通过数据线连接电脑，无需进行繁琐的软件设置。

4、当智能终端无法连接或未连接WI-FI网络时，可以通过手动输入的方式，将SSID和密码通过智能终端转换为声波信号，实现智能硬件与网络的连接，而不要求智能终端必须先连接WI-FI网络，有效提高适用性。

5、由于编码规则的优势，本发明的方法及系统能够一次同时连接多个智能硬件。例如，在家居环境中，只要多个家电相互距离在有效距离内(能够有效接收到声波信号)，且它们都打开配置WI-FI网络的开关，智能终端在与它们相隔一定距离内，发送一遍声波信号，则多台设备可同时连接WI-FI网络。

6、在智能设备与智能硬件终端传输声波信号的过程中，由于声波信号的频率是人耳能听见的范围，用户可以知道声波信号的开始和结束，使用过程方便快捷，给用户带来良好的用户体验。

7、通过优化编码规则，采用特定的载频组合作为起始码元和结束码元，即起始码元和结束码元是唯一的，不会与中间码元重合。

【附图说明】

图1是本发明实施例的设备连接系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中的流程示意图。

【具体实施方式】

为更清楚表达本发明技术方案和技术效果，以下结合附图对本发明的技术方案做更清楚完整的描述。以下实施例是本发明一部分实施例，用于非限制性地解释本发明的技术方案例。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示的系统，包括智能设备和智能硬件终端，以一台智能手机和一台智能电视为例。

参照图2所示，通过声波信号使智能硬件终端方便快捷地实现WI-FI网络的连接。首先，智能手机获取智能电视待接入网络的SSID(如SSID_EX1)和密码(如1234)。

智能手机将该SSID(如SSID_EX1)和密码(如1234)转换为二进制字节流。该二进制字节流的数据格式为：数据长度+有效数据+校验码，其中，数据长度表示上述SSID和密码的总长度，用两个字节来表示。有效数据是SSID和密码数据，SSID和密码用逗号隔开。校验码用16位二进制数表示，校验数据包括数据长度、SSID及密码，用于校验码前面的所有数据信息。该步骤可以通过智能手机内安装的编码转换软件实现。

具体地，打开智能手机上的智能硬件终端连网应用(APP)，在APP的系统界面中，有WI-FI网络的SSID和密码填写框，APP开始检测周围的WI-FI网络，选择所述智能电视待连接网络的SSID，并在系统界面中显示该SSID，然后在系统界面的密码填写框里手动输入所选择网络的SSID对应的密码。

获得二进制字节流后，智能手机根据编码规则将字节流转换为声波信号。

具体地，选定多个不同的由低到高的声波载频，选取多个不同的载频进行组合成分别代表十六进制0-F的数，即分别对应一个4bits的二进制数，分别是0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001、1010、1011、1100、1101、1110、1111。其中，声波载频的选取与智能硬件终端的采样频率有关，一般选择较高的载频，抗噪性会好一些。

智能手机将二进制字节流转换为声波信号后，最终生成的声波信号开始为起始标记码元，最后是结束标记码元，起始标记码元和结束标记码元由特定的载频组合表示，与字节流的载频组合区分开。其中，起始标记码元与结束标记码元的载频组合可以相同也可以不同。

智能手机通过扬声器播放所得声波信号。

具体地，安装在智能手机上的APP的系统界面上设置有发送按键，在点击发送按键后，APP就会根据编码规则将字节流转换成声波信号，每段码元的持续时间在50ms-100ms左右，码元持续时间越大，解码的准确率越高，但是相应的声波时间会越长，波特率较低。每个码元的能量强度由最小逐渐增加，到码元中间时为最大，然后再依次降低。相邻码元间加一段静音段，减小码间串扰的影响，静音段的时长可以选择码元长度的一半，或者更小。

在实际应用中，智能手机的APP在生成完上述声波信号后，APP的系统界面上会跳出一个提示框，主要提示用户保持环境安静，并将智能手机靠近智能硬件终端的麦克风以确保声波信号能够被有效接收。本实施例保持两者的距离在20cm左右，保证智能硬件终端的麦克风在智能设备发送的声波信号的传输方向上，不影响智能硬件终端接收上述声波信号。随后上述APP会自动调用智能设备的扬声器，通过该扬声器将上述声波信号以特定的音量大小发送出去。

然后，处于有效接收范围内的智能电视接收上述声波信号，根据编码规则将声波信号重新转换成字节流，得到二进制字节流，再解析出待接入WI-FI网络的SSID和密码，然后根据获取到的SSID和密码信息连接WI-FI网络。

具体地，智能电视通过麦克风对上述声波信号进行采样，采样过程为本领域技术人员所熟知，此处不再赘述。同时，智能硬件终端将采样到的声波信号解码成对应的字节流，字节流的格式为：数据长度(2bytes)+有效数据+校验码(2bytes)，具体的解码过程是这样实现的：

选择码元长度为帧长，帧移为帧长的一半或者1/4，按帧来处理声波信号，对每帧声波信号进行快速傅里叶变换(FFT)，具体的FFT运算过程为本领域技术人员所熟知，此处不再赘述。经过FFT运算后，根据频域中频谱能量的大小确定每个码元的频率组合，然后根据预定的编码规则来判断出具体的码元类型。在解码的时候，首先要判断起始标记码元，找到起始标记码元后，帧移可以增加，加快计算速度。接着同样对接收到的声波信号做FFT，根据上述的编码规则，判断声波信号的频率组合，确定对应的码元类型，然后把4位二进制数保存在字节流中。在判断到结束标记码元的时候，表示声波信号已经到最后，解码过程结束。

在校验过程中，智能电视首先对解码获取到的字节流信息进行校验，计算方法同编码过程一致。如果校验失败，则表示解码失败，本次数据丢弃；如果校验成功，表示解码成功。然后按照上述字节流的格式找到对应的SSID和密码，将SSID和密码转成字符信息，并传给智能电视的WI-FI模块。然后，智能电视根据解析出的SSID和密码连接WI-FI网络，若智能硬件终端的WI-FI指示灯闪烁，表示连网成功。

综上所述，本发明实施例的技术方案中，通过智能设备的扬声器将携带有SSID和密码信息的声波信号传递给智能硬件终端，所述智能硬件终端利用麦克风接收所述声波信号，从声波信号中解析出SSID和密码，快速便捷地连接上WI-FI网络。

可见，本发明的方法和系统无需对智能硬件终端加装其他硬件模块，配合现有的智能设备和适当软件即可有效实现，不需要其他中间设备的转接或辅助。

智能终端无需连接智能硬件设备所要连接的WI-FI网络(若智能终端当前不不处于智能硬件设备所要连接的WI-FI网络中时，也无需切换到该网络)，只需手动输入SSID和密码，同样能够转换为声波信号，实现智能硬件与网络的连接，便捷易用。

只要距离适当，通过本发明的方法和系统能够一次同时连接多个智能硬件终端，有效提高效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非限制其专利范围，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，直接或间接运用在其他相关技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.基于声波的智能硬件终端连接WI-FI网络的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

a、智能设备获取所述智能硬件终端待接入WI-FI网络的SSID和密码；

b、智能设备将获取到的SSID和密码转换为字节流；

c、智能设备根据编码规则将所述字节流转换为声波信号，所述声波信号是由不同声波频率组合而成的；

d、智能设备通过扬声器发送所述声波信号；

e、智能硬件终端接收步骤d的声波信号，根据编码规则将所述声波信号转换为字节流；

f、智能硬件终端从步骤e的字节流中解析出待接入的WI-FI网络的SSID和密码；

g、智能硬件终端根据步骤f的SSID和密码信息连接WI-FI网络。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于所述智能设备是智能手机、平板电脑、可穿戴设备或其他智能移动设备。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于步骤a包括：

通过智能设备检测所述智能设备周围的WI-FI网络，获取WI-FI网的SSID，用户从检测到的网络中选择智能硬件终端待接入WI-FI网络的SSID，用户向智能设备输入所选择网络的SSID对应的密码；或者用户通过智能设备主动输入智能硬件终端待接入网络的SSID，然后向智能设备输入所选择网络的SSID对应的密码。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述字节流包含多个字节，每个字节由8位二进制数组成，所述字节流的格式组成为：数据长度+有效数据+校验码，所述数据长度占2个字节，所述校验码占1个或2个字节，有效数据的长度由待连接的WI-FI网络的SSID和密码的长度决定，所述数据长度和校验码用于在解码时检验解码数据是否正确。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述数据长度是指WI-FI网络的SSID、密码和校验码的总长度，所述有效数据包含WI-FI网络的SSID和密码，以及用来区分SSID和密码的特殊分隔符，所述校验码采用CRC校验码，所述特殊分隔符用于在解码的时候区分SSID和密码。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述编码规则包括：

选定多个不同的声波载频，声波频率依次由低到高，选取一个或多个不同的载频进行组合，分别以不同组合代表十六进制的0-F，得到基于声波的4bits的二进制数，分别表示为0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001、1010、1011、1100、1101、1110、1111，4位二进制数共有16种组合，选取16种或者16种以上的不同载频组合方式，完全一一对应的代替16种不同的二进制组合，以频率波的信息表达二进制字节流。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述声波载频的范围是20HZ-20KHZ。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述声波信号包括起始标记码元和结束标记码元，所述起始标记码元和结束标记码元之间为中间码元，中间码元是所述字节流对应的不同载频组合，起始标记码元和结束标记码元由特定的载频组合表示，用来区分中间码元，所述起始标记码元和结束标记码元只是为了标记有效声波的起始和结束，起始标记码元和结束标记码元不代表任何二进制信息。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于码元的持续时间为50ms-100ms，所述码元的能量强度为中间取值最高、左端的强度依次由最低增至最高，右端的强度依次由最高降至最低，码元与码元之间有静音段，所述静音段的长度为5ms-20ms。

10.一种实现权利要求1所述方法的系统，所述系统包括智能设备、智能硬件终端和WI-FI网络，其特征在于所述智能设备具有获取WI-FI网络的SSID的装置、输入所述SSID对应密码的装置、存储编码规则并根据所述编码规则进行计算和数据转换的装置、将所述SSID及密码转换为声波信号的装置和扬声器；

所述智能硬件终端具有麦克风、存储编码规则并根据所述编码规则进行计算和数据转换的装置、将麦克风接收到的声波信号转换为SSID及密码的装置、和根据SSID及密码连接所述WI-FI网络的装置。