CN113098627B - 一种实现近距离声波通信同步的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种实现近距离声波通信同步的系统，有效的避免漏检,降低误检,同时能够将音频同步的误差压缩在一个一个音频帧之内。所述系统，包括：初始化模块，用于在发送端有效音频数据之前，添加固定时长为t的同步数据,同步数据满足在n个频段存在能量区域,每个频段存在一个或多个能量区域，每个能量区域存在一个局部能量最大值点，其中，n为正整数；分解模块，用于将所述的每个能量区域分解为m段，m为奇数的正整数；检测模块，用于接收端以时间窗口t在拾取的音频数据上滑动,检测能量区域和局部能量最大值点；验证模块，用于验证是否实现音频同步，若t时长音频数据同时满足能量区域检测和能量最大值点检测,则认为该音频为声波通信的同步数据,从而实现音频同步。

Description

一种实现近距离声波通信同步的系统
技术领域
本发明涉通信领域，特别涉及一种实现近距离声波通信同步的系统。
背景技术
随着科技的不断发展，特别是通信领域的快速发展，声波通信同步技术越来越得到广泛的应用。首先，声波通信是指将数据编码为声波信号进行传输,来实现近距离的点对点及一对多的通信,通信时,数据发送端将数据编码为声波信号,通过扬声器发送出来,数据接收端打开录音设备接收发送的播音数据,然后将播音数据解码为目标数据。同步声波信号是指一段固定长度的声波信号,不包含数据信息,加载在有效声波信号之前,用于信号同步。而有效声波信号则包含数据信息的声波信号,连接在同步声波信号之后。此外，信号同步是指接收端对于接收的声波信号,首先检测同步声波信号,用于确定有效声波信号的起始时间点。而频段局部能量最大值点:某一频段在一段时间内能量最大的时间点,称为该频段局部能量最大值点。
在现有技术下，现有的声波同步策略,往往只重视某时刻某频段是否存在能量,能量的阈值比较难于设定,在环境音的影响下,可能会导致误检或者漏检的的情况。且为了避免误检或漏检，实现声波同步策略的系统均会增减更多的器件，而造成成本较贵，结构复杂。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于：提供一种实现近距离声波通信同步的系统，通过简单的结构，可以有效的避免漏检,降低误检,同时能够将音频同步的误差压缩在一个一个音频帧之内。
具体地，本发明提供一种近距离声波通信同步的系统，包括：
初始化模块，用于在发送端有效音频数据之前，添加固定时长为t的同步数据,同步数据满足在n个频段存在能量区域,每个频段存在一个或多个能量区域，每个能量区域存在一个局部能量最大值点，其中，n为正整数；
分解模块，用于将所述的每个能量区域分解为m段，m为奇数的正整数；检测模块，用于接收端以时间窗口t在拾取的音频数据上滑动,检测能量区域和局部能量最大值点；
验证模块，用于验证是否实现音频同步，若t时长音频数据同时满足能量区域检测和能量最大值点检测,则认为该音频为声波通信的同步数据,从而实现音频同步。
所述的初始化模块中音频数据在频段1,2,3,......,n中存在能量,每个能量区域的能量由小变大再由大变小,都存在一个局部能量最大值点。
所述的分解模块中能量区域分解为m段，分别从第0点至第m点划分每个能量区域，其中第0点、第m点这两点分别是能量区域的起点和终点，以此类推到全部n个频段上的能量区域。
所述的检测模块中检测能量区域和局部能量最大值点，进一步包括：检测能量区域模块和检测局部能量最大值点模块。
由此，本申请的优势在于：通过简单的初始化模块，分解模块，目标检测模块和目标验证模块可以有效的避免漏检,降低误检,同时能够将音频同步的误差压缩在一个一个音频帧之内，同时满足结构简单、成本较低的效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。
图1是本发明系统的结构示意框图。
图2是本发明系统应用的方法的流程示意框图。
图3是本发明系统具体实施例涉及的固定长度音频数据的示意框图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容及优点，现结合附图对本发明进行进一步的详细说明。
如图1所示，本发明涉及一种一种实现近距离声波通信同步的系统，包括：
初始化模块，用于在发送端有效音频数据之前，添加固定时长为t的同步数据,同步数据满足在n个频段存在能量区域,每个频段存在一个或多个能量区域，每个能量区域存在一个局部能量最大值点，其中，n为正整数；
分解模块，用于将所述的每个能量区域分解为m段，m为奇数的正整数；
检测模块，用于接收端以时间窗口t在拾取的音频数据上滑动,检测能量区域和局部能量最大值点；
验证模块，用于验证是否实现音频同步，若t时长音频数据同时满足能量区域检测和能量最大值点检测,则认为该音频为声波通信的同步数据,从而实现音频同步。
所述的初始化模块中音频数据在频段1,2,3,......,n中存在能量,每个能量区域的能量由小变大再由大变小,都存在一个局部能量最大值点。
所述的分解模块中能量区域分解为m段，分别从第0点至第m点划分每个能量区域，其中第0点、第m点这两点分别是能量区域的起点和终点，以此类推到全部n个频段上的能量区域。
所述的检测模块中检测能量区域和局部能量最大值点，进一步包括：检测能量区域模块和检测局部能量最大值点模块。
所述的检测能量区域模块，用于对时间长为t的音频数据,依次检测第1频段到第n频段上的各能量区域第1点至第m-1点之间的时段内的能量是否大于阈值,如果上述时间段内的能量都大于阈值,则认为能量区域检测过关。
所述的检测局部能量最大值点模块，用于求取各频段各能量区域第1点至第m-1点的局部能量最大值点,并查看该点是否坐落在时间段第(m-1)/2点至第(m+1)/2点之间,如果落在则符合条件，则认为局部能量最大值点检测过关。
所述的局部能量最大值点也可不要求所有的能量最大值点均符合条件,只需要至少50％以上的最大值点符合条件即可。
所述的50％以上的最大值点符合条件优选为70％以上。
所述的m为5,7,9,11,13；优选m为5。，
如图2所示，本发明系统应用的方法，包括以下步骤：
S1，发送端音频在有效数据之前,添加一段固定时长为t的同步数据,同步数据满足以下特点,在n个频段存在能量,每个频段存在一个或多个能量区域，每个能量区域存在一个局部能量最大值点；
S2，接收端以时间窗口t在拾取的音频数据上滑动,检测能量区域和局部能量最大值点；
S3，若t时长音频数据同时满足能量区域检测和能量最大值点检测,则认为该音频为声波通信的同步数据,从而实现音频同步。
具体地，可以进一步说明本系统的应用如下：
1、本发明首先通过初始化模块完成发送端音频在有效数据之前,添加一段固定时长为t的同步数据,同步数据满足以下特点,在n个频段存在能量,每个频段存在一个或多个能量区域，每个能量区域存在一个局部能量最大值点,举例如图2所示。
2、分解模块，将固定长度的音频数据,数据时间长为t,音频在频段1,2,3中存在的能量区域分解,每个能量区域分解为a0-a5，b0-b5，c0-c5，d0-d5的能量由小变大再由大变小,都存在一个局部能量最大值点(A,B,C,D)。
3、在通过检测模块在接收端以时间窗口t在拾取的音频数据上滑动,检测能量区域和局部能量最大值点，仍以图2为例，对t时间长的音频数据，检测频段1的c1-c4和d1-d4时段内的能量是否大于阈值，同样检测频段2的b1-b4时间段和频段3的a1-a4时间段，如上述时间段内的能量都大于阈值，则认为能量区域检测过关。局部能量最大值点检测，求取上述各频段各能量区域(a1-a4,b1-b4,c1-c4,d1-d4)的局部能量最大值点(A,B,C,D),并查看该点是否坐落在时间段(a2-a3,b2-b3,c2-c3,d2-d3)内，由于环境音或者其他因素的影响，以及宁可误检也不漏检的原则，并不要求所有的局部能量最大值点符合条件，只需要大部分符合即可。
4、最后通过验证模块验证，若t时段音频同时满足能量区域检测和能量最大值点检测，则认为该音频为声波通信的同步数据，从而实现音频同步。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种实现近距离声波通信同步的系统，其特征在于，包括：
初始化模块，用于在发送端有效音频数据之前，添加固定时长为t的同步数据,同步数据满足在n个频段存在能量区域,每个频段存在一个或多个能量区域，每个能量区域存在一个局部能量最大值点，其中，n为正整数；
分解模块，用于将所述的每个能量区域分解为m段，m为奇数的正整数；所述的分解模块中能量区域分解为m段，分别从第0点至第m点划分每个能量区域，其中第0点、第m点这两点分别是能量区域的起点和终点，以此类推到全部n个频段上的能量区域；
检测模块，用于接收端以时间窗口t在拾取的音频数据上滑动,检测能量区域和局部能量最大值点；
所述的检测模块中检测能量区域和局部能量最大值点，进一步包括：
检测能量区域模块和检测局部能量最大值点模块；
所述的检测能量区域模块，用于对时间长为t的音频数据,依次检测第1频段到第n频段上的各能量区域第1点至第m-1点之间的时段内的能量是否大于阈值,如果上述时间段内的能量都大于阈值,则认为能量区域检测过关；
所述的检测局部能量最大值点模块，用于求取各频段各能量区域第1点至第m-1点的局部能量最大值点,并查看该点是否坐落在时间段第(m-1)/2点至第(m+1)/2点之间,如果落在则符合条件，则认为局部能量最大值点检测过关；
验证模块，用于验证是否实现音频同步，若t时长音频数据同时满足能量区域检测和能量最大值点检测,则认为该音频为声波通信的同步数据,从而实现音频同步。
2.根据权利要求1所述的一种实现近距离声波通信同步的系统，其特征在于，所述的初始化模块中音频数据在频段1,2,3,......,n中存在能量区域,每个能量区域的能量由小变大再由大变小,都存在一个局部能量最大值点。
3.根据权利要求1所述的一种实现近距离声波通信同步的系统，其特征在于，所述的局部能量最大值点也可不要求所有的能量最大值点均符合条件,只需要至少50％以上的最大值点符合条件即可。
4.根据权利要求3所述的一种实现近距离声波通信同步的系统，其特征在于，所述的50％以上的最大值点符合条件优选为70％以上。
5.根据权利要求1所述的一种实现近距离声波通信同步的系统，其特征在于，所述的m为5,7,9,11,13。
6.根据权利要求5所述的一种实现近距离声波通信同步的系统，其特征在于，所述的m优选为5。
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