CN114243954B - 基于波形特征的无线设备匹配通讯系统及方法与电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于波形特征识别的无线充电设备之间自动匹配和通讯控制系统及方法与电子设备,用于在设有多个相同无线充电设备的场地内任意一台无线充电发射端与一台无线接收端连接,包括以下步骤:发射端发送具有第一信号特征值的广播信号;接收端对接收到的广播信号的波形进行采样得到第二信号特征值;接收端将第二信号特征值和随机产生的私有地址发送出去;发射端判断接收到的第二信号特征值与第一信号特征值是否相同,若相同,发射端与接收端通过私有地址进行通讯,不同则丢弃此数据帧。发射端与接收端之间通过识别特定波形达到在无线通信中的识别和匹配,以纯软件方式实现发射端与接收端的自动匹配通信,无需添加硬件,节约了成本。

Description

基于波形特征的无线设备匹配通讯系统及方法与电子设备
技术领域
本发明涉及无线充电技术领域,具体涉及一种基于波形特征识别的无线充电设备之间自动匹配和通讯控制系统及方法与电子设备。
背景技术
无线充电系统是指无线发射线圈与无线接收线圈通过磁场传递能量,实现电能的非接触传输。
随着科技的发展,无线充电设备被广泛运用。无线充电系统一般分为的发射端和接收端。因为双方工作时是非接触的,所以只能采用无线通信的方式交互数据。
目前,很多无线充电设备采用的是低成本的射频通信模块实现通信,如433MHZ,2.4GHZ的通信模块。通过MCU控制射频通信模块来实现发射端和接收端之间的通信。此种方案最大优点是成本低,技术实现容易。但是这种传统方法,绝大多数的设备仅仅可以实现特定的发射端和特定的接收端之间通信。当有多个相同无线充电设备在一个很近的场地时,就会产生干扰,导致通信错误。更无法解决多个发射端和多个接收端任意匹配的问题。
当任意一台无线充电发射端和一台无线接收端处于无线充电区域内时,怎样实现发射端和接收端之间的自动匹配通信,通常的解决方法是采用硬件加软件的解决方案。硬件上采用可以组网的无线通信模块,如4G、WIFI等,组建一个无线网络。软件上,建立一个中央控制系统,所有的通信都是通过中央控制系统调度实现。这种方法的软件实现难度大,且增加了硬件成本。
发明内容
有鉴于此,有必要提供一种以纯软件方式解决发射端与接收端之间自动匹配通信的基于波形特征识别的无线充电设备之间自动匹配和通讯控制系统及方法与电子设备。
一种基于波形特征识别的无线充电设备之间自动匹配和通讯控制系统,包括充电发射端和充电接收端:
其中,所述充电发射端,用于随机生成第一信号特征值,以及根据所述第一信号特征值生成广播信号,并通过公共地址发送所述广播信号;
所述充电接收端,用于接收所述广播信号;检测所述广播信号的第一信号特征值,并计算生成第二信号特征值;随机生成一个私有地址,通过所述公共地址发送携带所述私有地址和所述第二信号特征值的数据帧;
所述充电发射端,还用于:接收所述数据帧;解析所述数据帧携带的第二信号特征值和私有地址;比较所述第二信号特征值和所述第一信号特征值是否相同,若为是,将所述公共地址切换为所述私有地址;
所述充电接收端,还用于:经过预设时长后将所述公共地址切换为所述私有地址,以完成所述充电发射端和所述充电接收端的配对过程。
进一步地,所述充电发射端,还用于:若所述第二信号特征值和所述第一信号特征值不相同,则丢弃所述数据帧。
进一步地,所述充电接收端,还用于:检测充电过程发生中断时,将地址重置为所述公共地址;
所述充电发射端,还用于:检测充电过程发生中断时,将地址重置为所述公共地址。
进一步地,所述第一信号特征值和所述第二信号特征值为频率值、占空比值和幅度值中的一种或多种。
另外,一种基于波形特征识别的无线充电发射端设备的自动匹配和通讯控制方法,包括:
随机生成第一信号特征值;
根据所述第一信号特征值生成广播信号;
通过公共地址发送所述广播信号;
接收来自充电接收端的数据帧;
解析所述数据帧携带的第二信号特征值和私有地址;
比较所述第二信号特征值和所述第一信号特征值是否相同;
若为是,将所述公共地址切换为所述私有地址,完成与所述充电接收端的配对过程。
进一步地,若所述第二信号特征值和所述第一信号特征值不相同,则丢弃所述数据帧。
进一步地,充电完成后,断开连接,将充电发射端的地址重置为所述公共地址。
另外,一种基于波形特征识别的无线充电接收端设备的自动匹配和通讯控制方法,包括:
接收广播信号;
检测广播信号的第一信号特征值;
计算生成第二信号特征值,随机生成一个私有地址,通过公共地址发送携带所述私有地址和所述第二信号特征值的数据帧,发射端解析所述数据帧携带的第二信号特征值和私有地址,并对第二信号特征值与第一信号特征值进行比较,若第二信号特征值与第一信号特征值相同,则发射端将自身的通信地址配置为所述私有地址,并以所述私有地址发送信息;
在接收到发射端发送的地址为私有地址的信息之后,经过预设时长后将所述公共地址切换为所述私有地址,完成与充电发射端的配对过程。
进一步地,充电完成后,断开连接,将充电接收端的地址重置为所述公共地址。
另外,一种电子设备,包括:处理器和存储器;
其中,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序适用于由所述处理器加载并执行如上所述的方法步骤。
上述基于波形特征识别的无线充电设备之间自动匹配和通讯控制系统及方法与电子设备中,充电发射端与充电接收端之间通过识别具有第一信号特征值的特定波形,以识别并确定为无线通信中的匹配端,以纯软件方式实现充电发射端与充电接收端的自动匹配通信,无需添加硬件,既兼容现有的产品,又节约了成本,提高了产品的竞争力。本发明的方法简单,易于实现,成本低廉,便于推广。
附图说明
图1是本发明实施例的基于波形特征识别的无线充电设备之间自动匹配和通讯控制方法的流程图。
图2是本发明实施例的基于波形特征识别的无线充电设备之间自动匹配和通讯系统的结构示意图。
具体实施方式
本实施例以一种基于波形特征识别的无线充电设备之间自动匹配和通讯控制系统及方法与电子设备为例,以下将结合具体实施例和附图对本发明进行详细说明。
请参阅图2,示出本发明实施例提供的一种基于波形特征识别的无线充电设备之间自动匹配和通讯控制系统,包括充电发射端和充电接收端:
其中,所述充电发射端,用于随机生成第一信号特征值,以及根据所述第一信号特征值生成广播信号,并通过公共地址发送所述广播信号;
所述充电接收端,用于接收所述广播信号;检测所述广播信号的第二信号特征值;随机生成一个私有地址,通过所述公共地址发送携带所述私有地址和所述第二信号特征值的数据帧;
所述充电发射端,还用于:接收所述数据帧;解析所述数据帧携带的第二信号特征值和私有地址;比较所述第二信号特征值和所述第一信号特征值是否相同,若为是,将所述公共地址切换为所述私有地址;
所述充电接收端,还用于:经过预设时长后将所述公共地址切换为所述私有地址,以完成所述充电发射端和所述充电接收端的配对过程。
进一步地,所述充电接收端,还用于:若所述第二信号特征值和所述第一信号特征值不相同,则丢弃所述数据帧。
进一步地,所述充电接收端,还用于:检测充电过程发生中断时,将地址重置为所述公共地址;
所述充电发射端,还用于:检测充电过程发生中断时,将地址重置为所述公共地址。
进一步地,所述第一信号特征值和所述第二信号特征值为频率值、占空比值和幅度值中的一种或多种。
具体地,所述充电发射端设备和所述充电接收端设备分别包括电路部分和控制部分,
其中,所述电路部分,用于以磁场方式将电能从所述充电发射端传送至所述充电接收端;
所述控制部分,用于实现所述充电发射端与所述充电接收端之间的无线通信。
具体地,所述控制部分包括控制模块和射频通信模块:
所述射频通信模块,用于将数字信号通过射频信号的方式发送出去,并将接收到的射频信号转换为数字信号,以实现所述充电接收端与所述充电发射端之间的无线通信;
所述控制模块,用于完成所述电路部分与所述射频通信模块之间的信息交互,并控制所述电路部分工作。
具体地,所述系统包括多台无线充电发射端设备和多台无线充电接收端设备,每一台无线充电发射端设备和每一台无线充电接收端设备均具有一个唯一的设备ID,用于唯一地标识一台设备,以区分每一台设备。
具体地,所述无线充电发射端设备和所述无线充电接收端设备分别包括发射端射频通信模块和接收端射频通信模块,所述发射端射频通信模块和所述接收端射频通信模块用于所述无线充电反射端设备和所述无线充电接收端设备之间的数字通信,所述发射端射频通信模块用于将数字信号以射频信号的方式发送出去,所述接收端射频通信模块用于接收射频信号并转换为数字信号。
具体地,所述发射端射频通信模块和所述接收端射频通信模块分别具有不同的射频通信模块地址,只有地址相同的射频通信模块之间能够进行通信,地址不同的射频通信模块之间不能通信。
具体地,所述发射端射频通信模块和所述接收端射频通信模块出厂时具有一个相同的公共地址,该公共地址可以作为所述无线充电发射端设备和所述无线充电接收端设备之间通信的广播地址。
具体地,所述发射端射频通信模块和所述接收端射频通信模块之间以数据帧的方式进行通信,数据帧是以多个连续的字节组成的数据,由用户定义数据帧的格式。
以及,请参阅图1,示出本发明实施例提供的一种基于波形特征识别的无线充电设备之间自动匹配和通讯控制方法,用于在一个设有多个相同无线充电设备的场地内,实现任意一台无线充电发射端设备与一台无线充电接收端设备的连接,包括以下步骤:
S10,发射端和接收端上电启动,并进行状态初始化。
具体地,发射端和接收端状态初始化后,发射端与接收端的通信地址均为公共地址。
具体地,各个所述发射端和所述接收端的射频通信模块的公共地址相同。
具体地,所述发射端和所述接收端的公共地址可以为广播地址,在所述发射端和所述接收端进入一对一通信状态之前,通过广播地址进行消息的发送和接收。
具体地,接收端进入充电区域后,接收端可以接收到发射端发射的射频信号,以实现发射端与接收端之间的无线通信。
S20,发射端发送具有第一信号特征值的广播信号。
具体地,所述发射端发送的第一信号特征值的广播信号中,所述第一信号特征值为在各个所述发射端所发射的广播信号中的唯一值。
具体地,在同一区域中,所有的所述发射端发出的广播信号的波形具有唯一性,即,各个所述发射端发出的广播信号的波形均不相同。
具体地,具有第一信号特征值的广播信号的波形可以是具有某一频率、幅度或者占空比的方波或者其他波形,也可以是几个不同频率的波形的叠加或者有规律的变化,等等。但是,为了提高发射端与接收端的自动匹配速度,广播信号的波形的第一信号特征值不易过于复杂。
S30,接收端对接收到的广播信号的波形进行采样,通过软件处理计算后得到第二信号特征值。
具体地,广播信号的波形的特征值可以根据工程实际情况选取,例如周期、频率、占空比、幅值等,对于接收到的波形,接收端通过软件计算后,得到其第二信号特征值。
S40,接收端随机生成一个私有地址,通过公共地址发送携带所述私有地址和所述第二信号特征值的数据帧。
具体地,所述私有地址为A1,该私有地址A1由所述接收端随机产生,且是在设有多个相同无线充电设备的场地内的唯一值。
具体地,接收端将识别到的第二信号特征值和私有地址A1打包成一个数据帧,以公共地址发送出去,使所有的发射端都能够接收到。
S50,发射端解析接收到的所述数据帧中携带的第二信号特征值和私有地址;
S60,发射端比较第二信号特征值与自身发送的第一信号特征值是否相同,若相同,则转向步骤S70;不同则丢弃此数据帧,转向步骤S10。
具体地,所述发射端的比较过程需要持续时长T,即经过时长T后,所述发射端给出判断结果;其中,时长T为一个持续的时间段,依据设备的软件及硬件调测情况而定,包括设备的处理能力、无线信号的传输速率等,通常设置为3-5秒。
具体地,当发射端判断接收到的数据帧中的第二信号特征值与自身发送的第一信号特征值相同,即发射端与接收端自动匹配成功,发射端与接收端通过私有地址A1进行通讯。
具体地,当发射端判断接收到的数据帧中的第二信号特征值与自身发送的第一信号特征值不同,即发射端与接收端自动匹配不成功,发射端丢弃该数据帧,再与其他的接收端继续匹配测试。
S70,发射端将自身的通信地址配置为所述私有地址,并以所述私有地址发送信息,完成与所述接收端的配对过程。
S80,接收端在接收到通信地址为所述私有地址的信息后,将自身的通信地址配置为私有地址,完成与所述发射端的配对过程。
具体地,所述接收端修改私有地址A1的时间为在接收到所述发射端发送的地址为私有地址A1的消息之后。
具体地,所述接收端修改私有地址A1的时间稍有延迟,在确认有所述发射端与其建立一对一连接后,修改为私有地址A1。
S90,充电完成后,发射端和接收端断开连接,并恢复公共地址。
具体地,基于波形特征识别的无线充电发射端设备的自动匹配和通讯控制方法,包括:
随机生成第一信号特征值;
根据所述第一信号特征值生成广播信号;
通过公共地址发送所述广播信号;
接收来自充电接收端的数据帧;
解析所述数据帧携带的第二信号特征值和私有地址;
比较所述第二信号特征值和所述第一信号特征值是否相同;
若为是,将所述公共地址切换为所述私有地址,完成与所述充电接收端的配对过程。
进一步地,若所述第二信号特征值和所述第一信号特征值不相同,则丢弃所述数据帧。
进一步地,充电完成后,断开连接,将地址重置为所述公共地址。
具体地,基于波形特征识别的无线充电接收端设备的自动匹配和通讯控制方法,包括:
接收广播信号;
检测广播信号的第二信号特征值;
随机生成一个私有地址,通过公共地址发送携带所述私有地址和所述第二信号特征值的数据帧;
经过预设时长后将所述公共地址切换为所述私有地址,完成所述充电发射端和所述充电接收端的配对过程。
进一步地,充电完成后,断开连接,将地址重置为所述公共地址。
另外,一种电子设备,包括:处理器和存储器;
其中,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序适用于由所述处理器加载并执行如上所述的方法步骤。
上述基于波形特征识别的无线充电设备之间自动匹配和通讯控制系统及方法与电子设备中,充电发射端与充电接收端之间通过识别具有第一信号特征值的特定波形,以识别并确定为无线通信中的匹配端,以纯软件方式实现充电发射端与充电接收端的自动匹配通信,无需添加硬件,既兼容现有的产品,又节约了成本,提高了产品的竞争力。本发明的方法简单,易于实现,成本低廉,便于推广。
需要说明的是,本发明并不局限于上述实施方式,根据本发明的创造精神,本领域技术人员还可以做出其他变化,这些依据本发明的创造精神所做的变化,都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种基于波形特征识别的无线充电设备之间自动匹配和通讯控制系统,其特征在于,包括充电发射端和充电接收端:
其中,所述充电发射端,用于随机生成第一信号特征值,以及根据所述第一信号特征值生成广播信号,并通过公共地址发送所述广播信号;
所述充电接收端,用于接收所述广播信号;检测所述广播信号的第一信号特征值,并计算生成第二信号特征值;随机生成一个私有地址,通过所述公共地址发送携带所述私有地址和所述第二信号特征值的数据帧;
所述充电发射端,还用于:接收所述数据帧;解析所述数据帧携带的第二信号特征值和私有地址;比较所述第二信号特征值和所述第一信号特征值是否相同,若为是,将所述公共地址切换为所述私有地址;
所述充电接收端,还用于:经过预设时长后将所述公共地址切换为所述私有地址,以完成所述充电发射端和所述充电接收端的配对过程。
2.如权利要求1所述的基于波形特征识别的无线充电设备之间自动匹配和通讯控制系统,其特征在于,
所述充电发射端,还用于:若所述第二信号特征值和所述第一信号特征值不相同,则丢弃所述数据帧。
3.如权利要求1所述的基于波形特征识别的无线充电设备之间自动匹配和通讯控制系统,其特征在于,
所述充电接收端,还用于:检测充电过程发生中断时,将地址重置为所述公共地址;
所述充电发射端,还用于:检测充电过程发生中断时,将地址重置为所述公共地址。
4.如权利要求1所述的基于波形特征识别的无线充电设备之间自动匹配和通讯控制系统,其特征在于,所述第一信号特征值和所述第二信号特征值为频率值、占空比值和幅度值中的一种或多种。
5.一种基于波形特征识别的无线充电发射端设备的自动匹配和通讯控制方法,其特征在于,包括:
随机生成第一信号特征值;
根据所述第一信号特征值生成广播信号;
通过公共地址发送所述广播信号;
接收来自充电接收端的数据帧;
解析所述数据帧携带的第二信号特征值和私有地址;
比较所述第二信号特征值和所述第一信号特征值是否相同;
若为是,将所述公共地址切换为所述私有地址,完成与所述充电接收端的配对过程。
6.如权利要求5所述的基于波形特征识别的无线充电发射端设备的自动匹配和通讯控制方法,其特征在于,
若所述第二信号特征值和所述第一信号特征值不相同,则丢弃所述数据帧。
7.如权利要求5所述的基于波形特征识别的无线充电发射端设备的自动匹配和通讯控制方法,其特征在于,
充电完成后,断开连接,将充电发射端的地址重置为所述公共地址。
8.一种基于波形特征识别的无线充电接收端设备的自动匹配和通讯控制方法,其特征在于,包括:
接收广播信号;
检测广播信号的第一信号特征值;
计算生成第二信号特征值,随机生成一个私有地址,通过公共地址发送携带所述私有地址和所述第二信号特征值的数据帧,发射端解析所述数据帧携带的第二信号特征值和私有地址,并对第二信号特征值与第一信号特征值进行比较,若第二信号特征值与第一信号特征值相同,则发射端将自身的通信地址配置为所述私有地址,并以所述私有地址发送信息;
在接收到发射端发送的地址为私有地址的信息之后,经过预设时长后将所述公共地址切换为所述私有地址,完成与充电发射端的配对过程。
9.如权利要求8所述的基于波形特征识别的无线充电接收端设备的自动匹配和通讯控制方法,其特征在于,
充电完成后,断开连接,将充电接收端的地址重置为所述公共地址。
10.一种电子设备,其特征在于,包括:处理器和存储器;
其中,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序适用于由所述处理器加载并执行如权利要求5-9任意一项的方法步骤。
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