CN112911558B - 数据通信系统、数据发送装置及数据接收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种数据通信系统、数据发送装置及数据接收装置，所述数据发送装置包括第一数据转换单元及音频编码单元；第一数据转换单元用以将设定第一数据进行数据转换；音频编码单元用以对设定第二数据进行音频编码，将第二数据编码为可供音频播放的音频数据。所述数据接收装置包括音频数据获取单元、频率变换单元、第二数据转换单元及解析单元；频率变换单元用以设定音频数据进行设定变换获取到对应的频率；第二数据转换单元用以根据音频数据的频率得到对应的第四数据；解析单元用以根据接收的至少一个第四数据解析得到对应的数据。本发明可完成短距离通信并且只依赖麦克风，成本低，对环境要求低。
Description
技术领域
本发明属于电子通讯技术领域，涉及一种通信系统，尤其涉及一种数据通信系统、数据发送装置及数据接收装置。
背景技术
目前短距离无线通信主要通过热点、蓝牙等设备，再没有网络和蓝牙的环境下无法完成通信。
有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的数据传输方式，以便克服现有数据传输方式存在的上述至少部分缺陷。
发明内容
本发明提供一种数据通信系统、数据发送装置及数据接收装置，可完成短距离通信并且只依赖麦克风，成本低，对环境要求低。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，采用如下技术方案：
一种数据通信系统，所述数据传输系统包括：
发送模块，用以将设定数据拆分为设定进制的数据记录到数组中；设定进制中的每个位对应的值具有设定的频率；遍历所述数组，每遍历数组中的一个数据，即根据数据的字符在设定音频文件中写入一段对应频率的设定长度的音频数据，在设定位置增加一段设定频率的音频数据，能表示一个数据的结束位置；生成加密文件，通过设定终端播放；
接收模块，用以接收所述设定终端播放的音频数据；积累到设定时间长度的音频数据进行傅里叶变换获取到对应的频率；根据获取的频率得到对应的字符；将相邻的设定多个字符拼成设定数量的字节作为一个数据包，进行CRC校验；如果校验成功则对当前数据包进行解析，获取命令；否则，设定多个字符前移，将最新获取的设定进制的数据放在数组末尾继续拼成设定数量的字节校验，重复此过程直至所有数据均被接收解码；
所述发送模块具体包括：
数据分拆单元，用以将设定数据拆分为设定进制的数据记录到数组中；
频率设定单元，用以设定进制中的每个位对应的值具有设定的频率；
音频编码单元，用以遍历所述数组，每遍历数组中的一个数据，即根据数据的字符在设定音频文件中写入一段对应频率的设定长度的音频数据；在设定位置增加一段设定频率的音频数据，能表示一个数据的结束位置；
加密单元，用以将经过音频编码单元编码的音频数据进行加密，生成加密文件；以及
播放单元，用以播放音频数据；
所述接收模块包括：
音频数据获取单元，用以接收所述设定终端播放的音频数据；
傅里叶变化单元，用以对积累到设定时间长度的音频数据进行傅里叶变换获取到对应的频率；
字符获取单元，用以根据获取的频率得到对应的字符；
效验单元，用以将相邻的设定多个字符拼成设定数量的字节作为一个数据包，进行CRC校验；以及
解析单元，用以在数据包校验成功时对当前数据包进行解析，获取命令；在数据包校验失败时，将设定多个字符前移，将最新获取的设定进制的数据放在数组末尾继续拼成设定数量的字节校验，重复此过程直至所有数据均被接收解码。
根据本发明的另一个方面，采用如下技术方案：一种数据通信系统，所述数据通信系统包括：数据发送装置及数据接收装置；
所述数据发送装置包括：
第一数据转换单元，用以将设定第一数据进行数据转换，转换为可供音频编码单元进行音频编码的第二数据；以及
音频编码单元，用以对设定第二数据进行音频编码，将第二数据编码为可供音频播放的音频数据；所述音频数据能通过设定播放单元播放；
所述数据接收装置包括：
音频数据获取单元，用以接收音频数据；
频率变换单元，用以对设定音频数据进行设定变换获取到对应的频率；
第二数据转换单元，用以根据音频数据的频率得到对应的第四数据；以及
解析单元，用以根据接收的至少一个第四数据解析得到对应的数据。
根据本发明的又一个方面，采用如下技术方案：一种数据发送装置，所述数据发送装置包括：
第一数据转换单元，用以将设定第一数据进行数据转换，转换为可供音频编码单元进行音频编码的第二数据；以及
音频编码单元，用以对设定第二数据进行音频编码，将第二数据编码为可供音频播放的音频数据；所述音频数据能通过设定播放单元播放。
作为本发明的一种实施方式，所述第一数据转换单元包括数据分拆单元，用以将设定第一数据拆分为设定进制的第三数据，第三数据各个位上的数据均作为所述第二数据。
作为本发明的一种实施方式，所述数据分拆单元将得到的第二数据按设定顺序存储至一数组中；
所述音频编码单元用以遍历所述数组，每遍历数组中的一个数据，即根据数据的字符在设定音频文件中写入一段对应频率的设定长度的音频数据；
作为本发明的一种实施方式，所述数据发送装置包括音频数据库，或能连接设定音频数据库，所述音频数据库存放各个可供音频编码的数据对应的频率。
根据本发明的又一个方面，采用如下技术方案：一种数据接收装置，所述数据接收装置包括：
音频数据获取单元，用以接收音频数据；
频率变换单元，用以对设定音频数据进行设定变换获取到对应的频率；
第二数据转换单元，用以根据音频数据的频率得到对应的第四数据；以及
解析单元，用以根据接收的至少一个第四数据解析得到对应的数据。
作为本发明的一种实施方式，所述第二数据转换单元包括：
字符获取单元，用以根据获取的频率得到对应的字符；
效验单元，用以将相邻的设定多个字符拼成设定数量的字节作为一个数据包，进行CRC校验。
作为本发明的一种实施方式，所述解析单元用以在数据包校验成功时对当前数据包进行解析，获取命令。
作为本发明的一种实施方式，所述解析单元还用以在数据包校验失败时，将设定多个字符前移，将最新获取的设定进制的数据放在数组末尾继续拼成设定数量的字节校验，重复此过程直至所有数据均被接收解码。
作为本发明的一种实施方式，所述频率变换单元用以积累到设定时间长度的音频数据进行设定变换获取到对应的频率。
本发明的有益效果在于：本发明提出的数据通信系统、数据发送装置及数据接收装置，可完成短距离通信并且只依赖麦克风，成本低，对环境要求低。本发明使用音频传输数据可以不依赖网络，仅仅依靠物理振动就能完成通信，安全性高，设备依赖性小。
附图说明
图1为本发明一实施例中数据发送装置的组成示意图。
图2为本发明一实施例中数据接收装置的组成示意图。
图3为本发明一实施例中数据接收装置的组成示意图。
图4为本发明一实施例中数据通信系统的组成示意图。
图5为本发明一实施例中数据通信系统的组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
该部分的描述只针对几个典型的实施例，本发明并不仅局限于实施例描述的范围。相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本发明描述和保护的范围内。
说明书中各个实施例中的步骤的表述只是为了方便说明，本申请的实现方式不受步骤实现的顺序限制。说明书中的“连接”既包含直接连接，也包含间接连接。
本发明揭示了一种数据发送装置，图1为本发明一实施例中数据发送装置的组成示意图；请参阅图1，所述数据发送装置100包括：第一数据转换单元110及音频编码单元120。第一数据转换单元110用以将设定第一数据进行数据转换，转换为可供音频编码单元120进行音频编码的第二数据；音频编码单元120用以对设定第二数据进行音频编码，将第二数据编码为可供音频播放的音频数据；所述音频数据能通过设定播放单元播放。
在本发明的一实施例中，所述第一数据转换单元110包括数据分拆单元，用以将设定第一数据拆分为设定进制的第三数据，第三数据各个位上的数据均作为所述第二数据。
在本发明的一实施例中，所述数据分拆单元将得到的第二数据按设定顺序存储至一数组中；所述音频编码单元120用以遍历所述数组，每遍历数组中的一个数据，即根据数据的字符在设定音频文件中写入一段对应频率的设定长度的音频数据。
在本发明的一实施例中，所述数据发送装置包括音频数据库130，或能连接设定音频数据库130(音频数据库可以不作为数据发送装置的一部分)，所述音频数据库存放各个可供音频编码的数据对应的频率。
在一实施例中，所述数据发送装置100还可以包括播放单元140，能播放所述音频编码单元120生成的设定音频数据；当然，播放单元140也可以不作为数据发送装置的一部分。
本发明揭示一种数据接收装置，图2为本发明一实施例中数据接收装置的组成示意图；请参阅图2，所述数据接收装置200包括：音频数据获取单元210、频率变换单元220、第二数据转换单元230及解析单元240。音频数据获取单元210用以接收音频数据；频率变换单元220用以将设定音频数据进行设定变换获取到对应的频率；第二数据转换单元230用以根据音频数据的频率得到对应的第四数据；解析单元240用以根据接收的至少一个第四数据解析得到对应的数据。
在一实施例中，所述频率变换单元220可以为傅里叶变化单元，用以将积累到设定时间长度的音频数据进行傅里叶变换获取到对应的频率。
图3为本发明一实施例中数据接收装置的组成示意图；请参阅图3，在本发明的一实施例中，所述第二数据转换单元230包括：字符获取单元231及效验单元232；字符获取单元231用以根据获取的频率得到对应的字符；效验单元232用以将相邻的设定多个字符拼成设定数量的字节作为一个数据包，进行CRC校验。相应地，所述解析单元240用以在数据包校验成功时对当前数据包进行解析，获取命令；在数据包校验失败时，将设定多个字符前移，将最新获取的设定进制的数据放在数组末尾继续拼成设定数量的字节校验，重复此过程直至所有数据均被接收解码。
本发明揭示一种数据通信系统，图4为本发明一实施例中数据通信系统的组成示意图；请参阅图4，所述数据通信系统包括：数据发送装置100及数据接收装置200。
所述数据发送装置100包括：第一数据转换单元110、音频编码单元120、音频数据库130及播放单元140。第一数据转换单元110用以将设定第一数据进行数据转换，转换为可供音频编码单元120进行音频编码的第二数据；音频编码单元120用以对设定第二数据进行音频编码，将第二数据编码为可供音频播放的音频数据；所述音频数据能通过设定播放单元播放。所述音频数据库130存放各个可供音频编码的数据对应的频率。所述播放单元140能播放所述音频编码单元120生成的设定音频数据。
所述数据接收装置200包括：音频数据获取单元210、频率变换单元220、第二数据转换单元230及解析单元240。音频数据获取单元210用以接收音频数据；频率变换单元220用以设定音频数据进行设定变换获取到对应的频率；第二数据转换单元230用以根据音频数据的频率得到对应的第四数据；解析单元240用以根据接收的至少一个第四数据解析得到对应的数据。
图5为本发明一实施例中数据通信系统的组成示意图；请参阅图5，在本发明的一实施例中，所述数据传输系统包括：发送模块10及接收模块20。发送模块10用以将设定数据拆分为设定进制的数据记录到数组中；设定进制中的每个位对应的值具有设定的频率；遍历所述数组，每遍历数组中的一个数据，即根据数据的字符在设定音频文件中写入一段对应频率的设定长度的音频数据，在设定位置增加一段设定频率的音频数据，能表示一个数据的结束位置；生成加密文件，通过设定终端播放。
接收模块20用以接收所述设定终端播放的音频数据；积累到设定时间长度的音频数据进行设定变换获取到对应的频率；根据获取的频率得到对应的字符；将相邻的设定多个字符拼成设定数量的字节作为一个数据包，进行CRC校验；如果校验成功则对当前数据包进行解析，获取命令；否则，设定多个字符前移，将最新获取的设定进制的数据放在数组末尾继续拼成设定数量的字节校验，重复此过程直至所有数据均被接收解码；
所述发送模块10具体包括：数据分拆单元11、频率设定单元12、音频编码单元13、加密单元14及播放单元15。数据分拆单元11用以将设定数据拆分为设定进制的数据记录到数组中；频率设定单元12用以设定进制中的每个位对应的值具有设定的频率。音频编码单元13用以遍历所述数组，每遍历数组中的一个数据，即根据数据的字符在设定音频文件中写入一段对应频率的设定长度的音频数据；在设定位置增加一段设定频率的音频数据，能表示一个数据的结束位置。加密单元14用以将经过音频编码单元编码的音频数据进行加密，生成加密文件；播放单元15用以播放音频数据。
所述接收模块20包括：音频数据获取单元21、频率变换单元22(如可以为傅里叶变化单元)、字符获取单元23、效验单元24及解析单元25。音频数据获取单元21用以接收所述设定终端播放的音频数据；频率变换单元22用以积累到设定时间长度的音频数据进行设定变换获取到对应的频率；字符获取单元23用以根据获取的频率得到对应的字符；效验单元24用以将相邻的设定多个字符拼成设定数量的字节作为一个数据包，进行CRC校验。解析单元25用以在数据包校验成功时对当前数据包进行解析，获取命令；在数据包校验失败时，将设定多个字符前移，将最新获取的设定进制的数据放在数组末尾继续拼成设定数量的字节校验，重复此过程直至所有数据均被接收解码。
在本发明的一种使用场景中，本发明主要通过将不同频段当作不同的16进制，将16进制数据通过傅里叶变换加密到对应的频段，频段集中在2k-5k之间，是人声很难达到的频段，不会因为人的声音产生误判。
一个字节可以由两个16进制(0-9，A-F表示)组成，所以将数据的每个字节均拆分为两个16进制连续发送，在接收的时候将数组p(存着接受到的16进制)中每邻近的两个16进制合并成一个字节，6个字节为一个指令，如果校验通过则认为获取到命令，否则数组p集体向后移动一位继续将16进制合并为字节继续校验。
数据发送过程中，(1)将所有字节连续拆分为16进制记录到数组p中；(2)遍历数组p,每个16进制有对应的频率，如0对应2000Hz，1为2150Hz,即每两个连续字符频率相差150Hz，这是因为频率过近会导致传输错误。每遍历一个数组中的数据，就会根据字符，在音频文件中写入一段50ms的字符对应频率的音频数据，并且在后面增加一段75ms频率为0的音频数据。(3)生成加密文件，通过手机播放。
数据接收过程中，(1)接收时需要积累数据，每积累到25ms的音频数据便进行傅里叶变换获取到对应的频率。(2)如果获取到的频率在字符对应频率的50Hz误差以内，便认为获取到了对应字符，直到获取到2000Hz以下的数据才继续开始接收下一个字符。(3)将最近的12个字符拼成6个字节(一个数据包)进行CRC校验，如果校验成功则对当前数据包进行解析，获取命令；否则，12个字符前移一位，将最新获取的16进制放在数组末尾继续拼成6个字节校验，重复此步骤。
在本发明的一种使用场景中，本发明数据通信系统用于电梯设备的控制，如可以通过手机发出预设的音频数据，用来控制电梯进行设定动作；电梯设备只需要接收声音即可；数据处理部分可以在电梯设备内进行，也可以交由云端服务器处理，电梯通过通信电路将数据发送至云端服务器，云端服务器解析后向电梯发送控制命令。当然，本发明也可以用于其他领域，如无人驾驶汽车、家用电器设备等等。
综上所述，本发明提出的数据通信系统、数据发送装置及数据接收装置，可完成短距离通信并且只依赖麦克风，成本低，对环境要求低。本发明使用音频传输数据可以不依赖网络，仅仅依靠物理振动就能完成通信，安全性高，设备依赖性小。
需要注意的是，本申请可在软件和/或软件与硬件的组合体中被实施；例如，可采用专用集成电路(ASIC)、通用目的计算机或任何其他类似硬件设备来实现。在一些实施例中，本申请的软件程序可以通过处理器执行以实现上文步骤或功能。同样地，本申请的软件程序(包括相关的数据结构)可以被存储到计算机可读记录介质中；例如，RAM存储器，磁或光驱动器或软磁盘及类似设备。另外，本申请的一些步骤或功能可采用硬件来实现；例如，作为与处理器配合从而执行各个步骤或功能的电路。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。实施例中所涉及的效果或优点可因多种因素干扰而可能不能在实施例中体现，对于效果或优点的描述不用于对实施例进行限制。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
Claims (1)
1.一种数据通信系统，其特征在于，所述数据通信系统包括：
发送模块，用以将设定数据拆分为设定进制的数据记录到数组中；设定进制中的每个位对应的值具有设定的频率；遍历所述数组，每遍历数组中的一个数据，即根据数据的字符在设定音频文件中写入一段对应频率的设定长度的音频数据，在设定位置增加一段设定频率的音频数据，能表示一个数据的结束位置；生成加密文件，通过设定终端播放；
接收模块，用以接收所述设定终端播放的音频数据；积累到设定时间长度的音频数据进行傅里叶变换获取到对应的频率；根据获取的频率得到对应的字符；将相邻的设定多个字符拼成设定数量的字节作为一个数据包，进行CRC校验；如果校验成功则对当前数据包进行解析，获取命令；否则，设定多个字符前移，将最新获取的设定进制的数据放在数组末尾继续拼成设定数量的字节校验，重复此过程直至所有数据均被接收解码；
所述发送模块具体包括：
数据分拆单元，用以将设定数据拆分为设定进制的数据记录到数组中；
频率设定单元，用以设定进制中的每个位对应的值具有设定的频率；
音频编码单元，用以遍历所述数组，每遍历数组中的一个数据，即根据数据的字符在设定音频文件中写入一段对应频率的设定长度的音频数据；在设定位置增加一段设定频率的音频数据，能表示一个数据的结束位置；
加密单元，用以将经过音频编码单元编码的音频数据进行加密，生成加密文件；以及
播放单元，用以播放音频数据；
所述接收模块包括：
音频数据获取单元，用以接收所述设定终端播放的音频数据；
傅里叶变化单元，用以将积累到设定时间长度的音频数据进行傅里叶变换获取到对应的频率；
字符获取单元，用以根据获取的频率得到对应的字符；
效验单元，用以将相邻的设定多个字符拼成设定数量的字节作为一个数据包，进行CRC校验；以及
解析单元，用以在数据包校验成功时对当前数据包进行解析，获取命令；在数据包校验失败时，将设定多个字符前移，将最新获取的设定进制的数据放在数组末尾继续拼成设定数量的字节校验，重复此过程直至所有数据均被接收解码。
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Legal Events
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Effective date of registration: 20211026 Address after: 313001 floor 3 and 4, building 3, No. 769, qiliting Road, Huzhou City, Zhejiang Province Applicant after: Jiage Technology (Zhejiang) Co.,Ltd. Address before: Room 1292, building 20, 958 Zhenbei Road, Putuo District, Shanghai, 200062 Applicant before: MAOQI INTELLIGENT TECHNOLOGY (SHANGHAI) Co.,Ltd. |
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Denomination of invention: Data communication system, data transmission device, and data reception device Effective date of registration: 20230821 Granted publication date: 20230106 Pledgee: South Taihu New Area sub branch of Huzhou Wuxing Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Jiage Technology (Zhejiang) Co.,Ltd. Registration number: Y2023980052908 |