CN105047191A - 一种超声波主动消音防窃听窃录的装置及使用该装置防窃听窃录的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明要求保护一种超声波主动消音防窃听窃录的装置及使用该装置防窃听窃录的方法。该装置包括：超声波发生器，产生超声波信号；以及有效音频信息采集器，采集可能被窃听窃录的有效音频信；以及反相器，与有效音频信息采集器相连，将有效音频信息进行反向处理，形成主动消音干扰音频信息；以及调制器，将超声波信号作为载波与主动消音干扰音频信息进行调制，形成经过调制的超声波信号；以及超声发送器，连接调制器，发送经调制的超声波信号。本发明的有益效果是：对现有技术中各种类型的窃听窃录设备都能进行有效的干扰，从而有效的防止会议信息或军事内容被窃听或窃录，提高了信息的安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种防窃听窃录装置以及一种防窃听窃录的方法，尤其涉及一种基于超声波技术的主动消音防窃听窃录装置、使用该超声波主动消音技术进行防止窃听窃录的方法以及基于超声波主动消音技术的防窃听窃录系统。
背景技术
窃听或窃录是指利用一定的科技手段，在隐蔽的方式下，获取谈话或其它声音等有效音频信息的手段。其在一定程度上会对被窃听或窃录方造成损害。
目前大部分厂家采用电磁干扰技术来进行反窃听窃录，但是由于电磁干扰会令其他的电子设备也无法正常工作，因而在使用上有一定的局限性。
由于超声波无法被人耳所听到，因而可以将超声波技术应用于反窃听窃录领域。目前已有利用超声波进行防窃听窃录的装置。这种防窃听窃录装置的基本原理如图1a所示，这类装置一般会将一定频率一定功率的超声波直接发射出去，作为窃听窃录设备(包括专业窃听窃录设备、录音笔、手机等)的干扰源。而这种直接将超声波作为干扰源的装置在实际使用中效果往往并不理想。
如图1b所示，如果所发射的超声波在窃听窃录设备接收器的频率范围之内，且未被滤波模块有效滤波，则该超声波可以对所录有效音频信息进行干扰，当超声波的功率足够大时，可能达到难以分辨有效音频信息的目的。
但是，如附图1c所示，对于功能较为齐全的高级窃听或窃录设备，往往具有品质较好的滤波模块，该滤波模块将会直接将人耳基本无法听到的频率，包括超声波频段声音，直接滤除。此时，将无法达到理想的防窃听窃录的目的。
另外，如附图1d所示，对于某些接收器频带上限较低的窃听窃录设备，也具有同样的滤波效果。同样的，也将无法达到理想的防止窃听窃录的目的。
因此，这种使用这种简单的发射超声波作为干扰源的技术对具备有效滤波模块的高级窃听窃录设备及接收器频带上限较低的窃听窃录设备效果不佳。
目前，主动消音技术已被越来越多的领域所应用。如BOSE为凯迪拉克XTS车型配备的ANC发动机主动降噪系统，铁三角ATH-ANC系列有源主动降噪耳机，都采用了主动消音技术。
该技术的基本原理是通过将噪音采集并反向后叠加到原始音频上，以抵消原始音频中的噪音部分，使音乐、谈话等有效音频信息更加清晰。
发明内容
本发明将解决上述问题，以超声波为载体，使用主动消音技术，对窃听窃录设备(包括具备有效滤波模块的高级窃听窃录设备及接收器频带上限较低的窃听窃录设备)造成干扰，以至其无法达到窃听及窃录的目的。
本发明的发明点在于在放窃听窃录领域采用并构建主动消音技术以达到更为理想的防窃听窃录效果。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于超声波主动消音的防窃听窃录装置，包括：超声波发生器，产生超声波信号；以及有效音频信息采集器，采集可能被窃听窃录的有效音频信；以及反相器，与有效音频信息采集器相连，将有效音频信息进行反向处理，形成主动消音干扰音频信息；以及调制器，将超声波信号作为载波与主动消音干扰音频信息进行调制，形成经过调制的超声波信号；以及超声发送器，连接调制器，发送经调制的超声波信号。
作为本发明的进一步改进，超声波发生器与调制器之间和/或干扰音频信息发生器与调制器之间设置增益控制电路。
作为本发明的进一步改进，其中调制器与超声发送器之间设置信号放大电路。
作为本发明的进一步改进，干扰音频信息发生器，产生音频信号作为干扰信息；以及
作为本发明的进一步改进，加法器，与反相器和干扰音频信息发生器相连，用于将有效音频信息反向信号与干扰音频信息叠加，生成新的主动消音干扰音频信息。
作为本发明的进一步改进，所述有效音频信息采集器包含声音传感器以及音频前级处理模块。
作为本发明的进一步改进，所述主动消音干扰音频信息即为有效音频信息反向信号与干扰音频信息的叠加。设某时刻主动消音干扰音频信息的幅度为A，有效音频信息反向信号的幅度为A1，干扰音频信息的幅度为A2，则有A＝k1A1+k2A2，其中k1，k2均为非零实数。
作为本发明的进一步改进，所述调制器采用幅移键控调制方式，即调幅方式，调制深度根据具体实验情况选择(0,1]范围内。
本发明还包括一种基于超声波主动消音技术的防窃听窃录方法，其特征在于：产生超声波信号；采集可能被窃听窃录的有效音频信；将有效音频信息进行反向处理，形成主动消音干扰音频信息；将超声波信号作为载波与主动消音干扰音频信息进行调制，形成经过调制的超声波信号；发送经调制的超声波信号。
作为本发明的进一步改进，还包括产生音频信号作为干扰信息；以及将有效音频信息反向信号与干扰音频信息叠加，生成新的主动消音干扰音频信息。
本发明该包括一种基于超声波主动消音的防窃听窃录系统，包括所述的防窃听窃录装置，以及一接收器，用于接收经调制的超声波信号和有效音频信息。
本发明首次将主动消音技术移植应用于防窃听窃录领域。同时，目前的主动消音技术主要用于消除噪音，本发明首次将其用于消除谈话或其它声音等有效音频信息。另外，现有使用主动消音技术都为同一设备整体内消除噪音，自身形成完整的主动消音系统，如汽车内，耳机等。本发明首次将对方设备(窃听窃录设备)与本方设备(防窃听窃录装置)共同组成一个主动消音系统。
本发明的有益效果是：对现有技术中各种类型的窃听窃录设备都能进行有效的干扰，从而有效的防止会议信息或军事内容被窃听或窃录，提高了信息的安全。
附图说明
图1a为现有技术中基于超声波的防窃听窃录的基本原理框图。
图1b为现有技术中防窃听窃录装置对窃听窃录设备的干扰原理框图。
图1c为现有技术中防窃听窃录装置对高级窃听或窃录设备干扰无效的原理框图。
图1d为现有技术中防窃听窃录装置对接收器频带上限较低的窃听窃录设备干扰无效的原理框图。
图2为本发明的基于超声波主动消音防窃听窃录的原理框图。
图3为本发明的防窃听窃录装置对窃听窃录设备的干扰原理框图。
图4为本发明的防窃听窃录装置对高级窃听或窃录设备的干扰原理框图。
图5为本发明的防窃听窃录装置对接收器频带上限较低的窃听窃录设备的干扰原理框图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述。
本发明的基本原理是，如图2所示，使用有效音频信息反向信号与干扰音频信息共同调制超声波，再将其发射出去。窃听窃录设备收到已调制超声波后，如果接收器频带上限较高，且没有良好的滤波模块，则该已调制超声波进入窃听窃录设备音频通道，干扰有效音频信息，使其无法达到窃听窃录的目的。如果窃听窃录设备具备良好的滤波模块或接收器频带上限较低，则已调制超声波将被滤除，但调制到该已调制超声波上的有效音频信息反向信号及干扰音频信息则进入窃听窃录设备音频通道。其中，有效音频信息反向信号与窃听窃录设备收到的有效音频信息相抵消，达到削弱或消除有效音频信息的目的；而干扰音频信息则会干扰剩余的有效音频信息，使其无法达到窃听窃录的目的。同时，由于有效音频信息反向信号与干扰音频信息是调制到超声波频段上的，故人耳无法听到已调制超声波的声音。
这里提及的超声波，指严格意义上频率大于20kHz的超声波及频率在14kHz-20kHz但已达普通人听觉上限的可听波，下文所提及的超声波也均包括这两个部分。
本申请发明的基于超声波主动消音的防窃听窃录装置，包括：超声波发生器1，产生超声波信号；以及有效音频信息采集器2，采集可能被窃听窃录的有效音频信；以及反相器3，与有效音频信息采集器2相连，将有效音频信息进行反向处理，形成主动消音干扰音频信息；以及调制器4，将超声波信号作为载波与主动消音干扰音频信息进行调制，形成经过调制的超声波信号；以及超声发送器5，连接调制器4，发送经调制的超声波信号。
超声波发生器用于产生超声波，此超声波频率应该达到一般人耳无法听到的频率。
干扰音频信息发生器6用于产生位于音频范围的干扰音频信息。干扰音频信息可以是噪声，包括常见的白噪声，粉红噪声，褐色噪声等。也可以是歌曲或其它具有干扰作用的声音。同时，由于有效音频信息可能具有一定高频声音，为了更好的消除还原有效音频信息的可能性，干扰音频信息也应具有较宽的频带，其上限可能需要与超声波频段相同的数量级。
有效音频信息采集器2用于采集可能被窃听窃录的有效音频信息。该采集器包含声音传感器(如麦克风等)以及音频前级的处理模块(如滤波器，增益控制电路等)。该有效音频信息采集器2的输出即为采集到的有效音频信息。
反相器3将有效音频信息进行反向处理，其输出的有效音频信息反向信号与输入的有效音频信息相差180度相位。
加法器7用于将有效音频信息反向信号与干扰音频信息叠加，生成主动消音干扰音频信息。主动消音干扰音频信息即为有效音频信息反向信号与干扰音频信息的叠加。设某时刻主动消音干扰音频信息的幅度为A，有效音频信息反向信号的幅度为A1，干扰音频信息的幅度为A2，则有A＝k1A1+k2A2，其中k1，k2均为非零实数。
调制器4将加法器7输出的主动消音干扰音频信息调制到超声波发生器所产生的超声波上，形成已调制超声波。针对现有常见的窃听窃录设备，这种调制通常采用幅移键控调制方式，即调幅方式。调制深度根据具体实验情况选择(0,1]范围内。
已调制超声波通过超声发送器5发送出去。超声发送器5的频响上限应该超过所使用的超声波频率。
对于实际的实现电路，如果反向器产生的有效音频信息反向信号幅度与干扰音频信息发生器6产生的干扰音频信息幅度不匹配，则需要在反相器3与加法器7间及(或)干扰音频信息发生器6与加法器7间增加增益控制电路。如果超声波发生器产生的超声波幅度和加法器7产生的主动消音干扰信息信号幅度不匹配，则需要在超声波发生器与调制器4之间及(或)加法器7与调制器4之间添加增益控制电路。如果已调制超声波幅度不能达到需要的干扰幅度，则需要在调制器4与超声发送器5之间添加信号放大电路。
如图3所示，窃听窃录设备的音频接收器8收到本发明所产生的已调制超声波后，如果接收器频带上限较高，且没有良好的滤波模块，则该超声波进入窃听窃录设备音频通道10，干扰有效音频信息，使其无法达到窃听窃录的目的。
如图4-5所示，如果窃听窃录设备具备高品质滤波器9或接收器频带上限较低，则已调制超声波将被滤除，但调制到该已调制超声波上的有效音频信息反向信号及干扰音频信息则进入窃听窃录设备音频通道10。其中，有效音频信息反向信号与窃听窃录设备收到的有效音频信息相抵消，达到削弱或消除有效音频信息的目的；而干扰音频信息则会干扰剩余的有效音频信息，使其无法达到窃听窃录的目的。
本发明还包括基于超声波主动消音技术防窃听窃录方法，产生超声波信号；采集可能被窃听窃录的有效音频信；将有效音频信息进行反向处理，形成主动消音干扰音频信息；将超声波信号作为载波与主动消音干扰音频信息进行调制，形成经过调制的超声波信号；发送经调制的超声波信号。
进一步还包括产生音频信号作为干扰信息；以及将有效音频信息反向信号与干扰音频信息叠加，生成新的主动消音干扰音频信息。
干扰音频信息可以是噪声，包括常见的白噪声，粉红噪声，褐色噪声等。也可以是歌曲或其它具有干扰作用的声音。同时，由于有效音频信息可能具有一定高频声音，为了更好的消除还原有效音频信息的可能性，干扰音频信息也应具有较宽的频带，其上限可能需要与超声波频段相同的数量级。
使用有效音频信息采集器2采集可能被窃听窃录的有效音频信息。该采集器包含声音传感器(如麦克风等)以及音频前级的处理模块(如滤波器，增益控制电路等)。该有效音频信息采集器2的输出即为采集到的有效音频信息。
使用反相器3将有效音频信息进行反向处理，其输出的有效音频信息反向信号与输入的有效音频信息相差180度相位。
使用加法器7将有效音频信息反向信号与干扰音频信息叠加，生成主动消音干扰音频信息。主动消音干扰音频信息即为有效音频信息反向信号与干扰音频信息的叠加。设某时刻主动消音干扰音频信息的幅度为A，有效音频信息反向信号的幅度为A1，干扰音频信息的幅度为A2，则有A＝k1A1+k2A2，其中k1，k2均为非零实数。
针对现有常见的窃听窃录设备，调制器4进行调制通常采用幅移键控调制方式，即调幅方式。调制深度根据具体实验情况选择(0,1]范围内。
已调制超声波通过超声发送器5发送出去。超声发送器5的频响上限应该超过所使用的超声波频率。
如果超声波发生器1产生的超声波幅度和干扰音频信息发生器6产生的干扰音频信息幅度不匹配，则需要在超声波发生器与调制器4之间及(或)干扰音频信息发生器6与调制器4之间添加增益控制电路，以便对超声波发出的信号和干扰音频信息进行增益控制。如果已调制超声波幅度不能达到需要的干扰幅度，则需要在调制器4与超声发送器5之间添加信号放大电路，对超声波信号进行放大。
本发明该包括一种基于超声波主动消音的防窃听窃录系统，包括所述的防窃听窃录装置，以及一接收器，用于接收经调制的超声波信号和有效音频信息。
本发明的超声波防窃听窃录方法，不仅能通过功率远大于有效音频信息的超声波或干扰音频信息，将有效音频信息淹没，从而达到防窃听窃录的目的。而且在此基础之上通过进一步降低有效音频信息的功率来达到更好的防窃听窃录的目的。
可见，本发明的防窃听窃录装置以及方法对现有技术中的窃听窃录设备都可以有效的进行干扰，从而达到良好的防止窃听或窃录的效果。
Claims (10)
1.一种基于超声波主动消音的防窃听窃录装置，包括：
超声波发生器，产生超声波信号；以及
有效音频信息采集器，采集可能被窃听窃录的有效音频信；以及
反相器，与有效音频信息采集器相连，将有效音频信息进行反向处理，形成主动消音干扰音频信息；以及
调制器，将超声波信号作为载波与主动消音干扰音频信息进行调制，形成经过调制的超声波信号；以及
超声发送器，连接调制器，发送经调制的超声波信号。
2.根据权利要求1所述的防窃听窃录装置，其中超声波发生器与调制器之间和/或干扰音频信息发生器与调制器之间设置增益控制电路。
3.根据权利要求1或2所述的防窃听窃录装置，其中调制器与超声发送器之间设置信号放大电路。
4.根据权利要求1-3任意之一所述的防窃听窃录装置，还包括：干扰音频信息发生器，产生音频信号作为干扰信息；以及
加法器，与反相器和干扰音频信息发生器相连，用于将有效音频信息反向信号与干扰音频信息叠加，生成新的主动消音干扰音频信息。
5.根据权利要求1-4任意之一所述的防窃听窃录装置，其中所述有效音频信息采集器包含声音传感器以及音频前级处理模块。
6.根据权利要求4或5所述的防窃听窃录装置，其中所述主动消音干扰音频信息即为有效音频信息反向信号与干扰音频信息的叠加。设某时刻主动消音干扰音频信息的幅度为A，有效音频信息反向信号的幅度为A1，干扰音频信息的幅度为A2，则有A＝k1A1+k2A2，其中k1，k2均为非零实数。
7.根据权利要求1-6任意之一所述的防窃听窃录装置，其中所述调制器采用幅移键控调制方式，即调幅方式，调制深度根据具体实验情况选择(0,1]范围内。
8.一种使用权利要求1-7任一所述的防窃听窃录装置的防窃听窃录方法，其特征在于：
产生超声波信号；
采集可能被窃听窃录的有效音频信；
将有效音频信息进行反向处理，形成主动消音干扰音频信息；
将超声波信号作为载波与主动消音干扰音频信息进行调制，形成经过调制的超声波信号；
发送经调制的超声波信号。
9.根据权利要求9要求保护的防窃听窃录方法，其中还包括产生音频信号作为干扰信息；以及将有效音频信息反向信号与干扰音频信息叠加，生成新的主动消音干扰音频信息。
10.一种基于超声波主动消音的防窃听窃录系统，包括权利要求1-7任意之一所述的防窃听窃录装置，以及一接收器，用于接收经调制的超声波信号和有效音频信息。
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