CN106373578B - 一种音频通信解码方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种音频通信解码方法，首先音频通信设备的接收端接收信号采样数据，并将所述信号采样数据存储在信号数据存储器中；接着采用动态阈值、质心法求边界，并根据计算出来的边界，计算高低电平宽度；接收端对信号存储器中的采样数据进行bit流解码；最后根据解码的bit流，进行解码为应用数据，并进行相关的应用操作，完成通讯应用。本发明通过动态阈值、质心法求解边界，使信号宽度或频率的计算更为准确，提高了解码成功率，提高适应性，使音频通信设备的应用范围更加广泛。
Description
技术领域
本发明涉及音频通信领域，特别是一种音频通信解码方法。
背景技术
音频通信指的是通过音频处理技术的通讯手段。一般的流程如下：
音频通信的发送端将待发送的信息数据按照通讯协议转换为bit流数据；发送端按照编码方式将bit流数据依次转换为音频信号；音频信号在线路上传输；接收端接收到音频信号，并按照约定的编码方式转换为bit流数据；接收端按照通讯协议将bit流数据解码为信息数据。完成通讯。
其中，通讯协议由通讯双方按照需求约定即可。编码方式一般有频率编码和幅度编码、相位编码等，也需要通讯双方约定。通过对信号波形的研究，无论何种编码方式，都存在信号的高电平与低电平，而从高电平到低电平的过渡区域或者低电平到高电平的过渡区域，往往不是瞬间变化的，而是有一定的倾斜宽度，这造成了高电平与低电平的边界点不明确的问题，边界点的确定精度，直接影响了解码成功率。
音频通信中以手机—手持POS机音频通信为例，目前手机厂家之多、型号之多导致了同一手持POS机硬件电路很难适应所有的手机。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提出一种音频通信解码方法，通过动态阈值、质心法求解边界，使信号宽度或频率的计算更为准确，提高了解码成功率，提高适应性，使音频通信设备的应用范围更加广泛。
本发明采用以下方案实现：一种音频通信解码方法，具体包括以下步骤：
步骤S1：音频通信设备的接收端接收信号采样数据，并将所述信号采样数据存储在信号数据存储器中；
步骤S2：采用动态阈值、质心法求边界，并根据计算出来的边界，计算高低电平宽度；
步骤S3：接收端根据步骤S2的计算结果对信号存储器中的采样数据进行bit流解码；
步骤S4：根据解码的bit流，进行解码为应用数据，并进行相关的应用操作，完成通讯应用。
进一步地，所述步骤S2中采用动态阈值、质心法求边界具体包括以下步骤：
步骤S21：设定初始阈值为T0，并令过程阈值T＝T0，设最后一个有效系列标志V＝0,表示递减系列；
步骤S22：对数据存储器的数据依次进行搜索，直到结束；其搜索过程为：交替搜索严格递增系列、严格递减系列，并判断其是否为有效系列，遇到前后数据相等时，直接过滤；
针对严格递增系列，若上一个有效系列标志V＝1,其中，V＝1表示递增系列，则无效，否则为有效；
若有效，则计算落差F，F的计算为严格递增系列的最后一个数据减去第一个数据的结果；若落差F大于过程阈值T，则判断为是一个低电平到高电平的边界，并根据系列采用质心法计算边界位置，同时记录边界位置，并根据落差F重新计算过程阈值T＝F/2，若T小于T0，则取T＝T0，记录备份落差BF，设置V＝1。否则若落差F小于或等于过程阈值T，则丢弃该系列；
若无效，则计算落差F，若落差F大于备份落差BF，根据系列采用质心法计算边界位置，更新最后一个边界位置，重新计算过程阈值T＝F/2,若T小于T0，则取值为T＝T0，更新备份落差BF＝F，设置V＝1；否则落差F小于或等于备份落差BF，则丢弃该系列；
针对严格递减系列，若上一个有效系列标志V＝0，则无效，否则为有效；
若有效，则计算落差F，F的计算为严格递减系列的第一个数据减去最后一个数据的结果，若落差F大于过程阈值T，则判断为是一个高电平到低电平的边界，并根据系列采用质心法计算边界位置，同时记录边界位置；并根据落差F重新计算过程阈值T＝F/2，若T小于T0，则取T＝T0，设置V＝0；否则若落差小于或等于过程阈值T，则丢弃该系列；
若无效，则计算落差F，若落差F大于备份落差BF，根据系列采用质心法计算边界位置，更新最后一个边界位置，重新计算过程阈值T＝F/2,若T小于T0，则取T＝T0，更新备份落差BF＝F，设置V＝0；否则落差F小于或等于备份落差BF，则丢弃该系列。
进一步地，其中所述采用质心法计算边界位置具体为：设系列的索引依次为n1,n2,n3,...nk，采样值依次为c1,c2,c3...ck，计算：
e＝(ck×nk-c1×n1-∑ci)/(|ck-c1|)+0.5，
1＜i≤k；
其中e即为边界所在位置。
进一步地，步骤S2中所述并根据计算出来的边界，计算高低电平宽度具体为：相邻的两个边界之差即为低电平宽度或高电平宽度；若后一个边界是高电平到低电平的边界时，是高电平宽度，否则是低电平宽度。
进一步地，在所述步骤S3中，若编码方式为幅度编码，以低电平的宽度除以单位宽度，即可解码为与倍数相同个数的bit0，以高电平的宽度除以单位宽度，即可解码为与倍数相同的bit1；若编码方式为频率编码，可通过宽度对比进行解码为bit流，约定高频为bit1时，则宽度大的解码为bit0，宽度小的解码为bit1，反之亦然。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：本发明通过动态阈值、质心法求边界的方法，使信号宽度或频率的计算更为准确，提高了解码成功率，提高适应性，使音频通信设备的应用范围更广泛。。
附图说明
图1为本发明的原理流程示意图。
图2为本发明实施例中步骤S22的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，本实施例提供了一种音频通信解码方法，具体包括以下步骤：
步骤S1：音频通信设备的接收端接收信号采样数据，并将所述信号采样数据存储在信号数据存储器中；
步骤S2：采用动态阈值、质心法求边界，并根据计算出来的边界，计算高低电平宽度；
步骤S3：接收端根据步骤S2的计算结果对信号存储器中的采样数据进行bit流解码；
步骤S4：根据解码的bit流，进行解码为应用数据，并进行相关的应用操作，完成通讯应用。
在本实施例中，所述步骤S2中采用动态阈值、质心法求边界具体包括以下步骤：
步骤S21：设定初始阈值为T0，并令过程阈值T＝T0，设最后一个有效系列标志V＝0，表示递减系列；其中，T0的选取是根据实际情况决定的，是一个经验参数。在本实施例中，T0选取采样数据的最大、最小值差值的1/4。
步骤S22：对数据存储器的数据依次进行搜索，直到结束；其搜索过程为：交替搜索严格递增系列、严格递减系列，并判断其是否为有效系列，遇到前后数据相等时，直接过滤；
针对严格递增系列，若上一个有效系列标志V＝1，则无效，否则为有效；
若有效，则计算落差F，F的计算为严格递增系列的最后一个数据减去第一个数据的结果；若落差F大于过程阈值T，则判断为是一个低电平到高电平的边界，并根据系列采用质心法计算边界位置，同时记录边界位置，并根据落差F重新计算过程阈值T＝F/2，若T小于T0，则取T＝T0，记录备份落差BF，设置V＝1。否则若落差F小于或等于过程阈值T，则丢弃该系列；
若无效，则计算落差F，若落差F大于备份落差BF，根据系列采用质心法计算边界位置，更新(覆盖)最后一个边界位置，重新计算过程阈值T＝F/2,若T小于T0，则取值为T＝T0，更新备份落差BF＝F，设置V＝1；否则落差F小于或等于备份落差BF，则丢弃该系列；
针对严格递减系列，若上一个有效系列标志V＝0，则无效，否则为有效；
若有效，则计算落差F，F的计算为严格递减系列的第一个数据减去最后一个数据的结果，若落差F大于过程阈值T，则判断为是一个高电平到低电平的边界，并根据系列采用质心法计算边界位置，同时记录边界位置；并根据落差F重新计算过程阈值T＝F/2，若T小于T0，则取T＝T0，设置V＝0；否则若落差小于或等于过程阈值T，则丢弃该系列；
若无效，则计算落差F，若落差F大于备份落差BF，根据系列采用质心法计算边界位置，更新最后一个边界位置，重新计算过程阈值T＝F/2,若T小于T0，则取T＝T0，更新备份落差BF＝F，设置V＝0；否则落差F小于或等于备份落差BF，则丢弃该系列。
在本实施例中，其中所述采用质心法计算边界位置具体为：设系列的索引依次为n1,n2,n3,...nk，采样值依次为c1,c2,c3...ck，计算：
e＝(ck×nk-c1×n1-∑ci)/(|ck-c1|)+0.5，
1＜i≤k；
其中e即为边界所在位置。
在本实施例中，步骤S2中所述并根据计算出来的边界，计算高低电平宽度具体为：由于低电平、高电平时交替出现的，因此相邻的两个边界之差即为低电平宽度或高电平宽度；若后一个边界是高电平到低电平的边界时，是高电平宽度，否则是低电平宽度。
在本实施例中，在所述步骤S3中，若编码方式为幅度编码，以低电平的宽度除以单位宽度()单位宽度可参考串口通信，需约定波特率，即可转化为单位宽度)，即可解码为与倍数相同个数的bit0，以高电平的宽度除以单位宽度，即可解码为与倍数相同的bit1；若编码方式为频率编码，可通过宽度对比进行解码为bit流，约定高频为bit1时，则宽度大的解码为bit0，宽度小的解码为bit1，反之亦然。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (5)
1.一种音频通信解码方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：音频通信设备的接收端接收信号采样数据，并将所述信号采样数据存储在信号数据存储器中；
步骤S2：采用动态阈值和质心法求边界，并根据计算出来的边界，计算高低电平宽度；
步骤S3：接收端根据步骤S2的计算结果对信号数据存储器中的采样数据进行bit流解码；
步骤S4：根据解码的bit流，进行解码为应用数据，并进行相关的应用操作，完成通讯应用。
2.根据权利要求1所述的一种音频通信解码方法，其特征在于：所述步骤S2中采用动态阈值和质心法求边界具体包括以下步骤：
步骤S21：设定初始阈值为T0，并令过程阈值T＝T0，设最后一个有效系列标志V＝0,表示递减系列；
步骤S22：对信号数据存储器的数据依次进行搜索，直到结束；其搜索过程为：交替搜索严格递增系列和严格递减系列，并判断其是否为有效系列，遇到前后数据相等时，直接过滤；
针对严格递增系列，若上一个有效系列标志V＝1，则无效，否则为有效；
若有效，则计算落差F，落差F的计算为严格递增系列的最后一个数据减去第一个数据的结果；若落差F大于过程阈值T，则判断为是一个低电平到高电平的边界，并根据系列采用质心法计算边界位置，同时记录边界位置，并根据落差F重新计算过程阈值T＝F/2，若T小于T0，则取T＝T0，记录备份落差BF，设置V＝1；否则若落差F小于或等于过程阈值T，则丢弃该系列；
若无效，则计算落差F，若落差F大于备份落差BF，根据系列采用质心法计算边界位置，更新最后一个边界位置，重新计算过程阈值T＝F/2,若T小于T0，则取值为T＝T0，更新备份落差BF＝F，设置V＝1；否则落差F小于或等于备份落差BF，则丢弃该系列；
针对严格递减系列，若上一个有效系列标志V＝0，则无效，否则为有效；
若有效，则计算落差F，落差F的计算为严格递减系列的第一个数据减去最后一个数据的结果，若落差F大于过程阈值T，则判断为是一个高电平到低电平的边界，并根据系列采用质心法计算边界位置，同时记录边界位置；并根据落差F重新计算过程阈值T＝F/2，若T小于T0，则取T＝T0，记录备份落差BF，设置V＝0；否则若落差F小于或等于过程阈值T，则丢弃该系列；
若无效，则计算落差F，若落差F大于备份落差BF，根据系列采用质心法计算边界位置，更新最后一个边界位置，重新计算过程阈值T＝F/2,若T小于T0，则取T＝T0，更新备份落差BF＝F，设置V＝0；否则落差F小于或等于备份落差BF，则丢弃该系列。
3.根据权利要求2所述的一种音频通信解码方法，其特征在于：其中所述采用质心法计算边界位置具体为：设系列的索引依次为n1,n2,n3,...nk，采样值依次为c1,c2,c3...ck，计算：
e＝(ck×nk-c1×n1-∑ci)/(|ck-c1|)+0.5，
1＜i≤k；
其中e即为边界所在位置。
4.根据权利要求1所述的一种音频通信解码方法，其特征在于：步骤S2中所述并根据计算出来的边界，计算高低电平宽度具体为：相邻的两个边界之差即为低电平宽度或高电平宽度；若后一个边界是高电平到低电平的边界时，是高电平宽度，否则是低电平宽度。
5.根据权利要求1所述的一种音频通信解码方法，其特征在于：在所述步骤S3中，若编码方式为幅度编码，以低电平的宽度除以单位宽度，即可解码为与倍数相同个数的bit0，以高电平的宽度除以单位宽度，即可解码为与倍数相同的bit1；若编码方式为频率编码，可通过宽度对比进行解码为bit流，约定高频为bit1时，则宽度大的解码为bit0，宽度小的解码为bit1，反之亦然。
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