CN117118979A - 一种增强现实ar通信系统及基于ar的通信方法 - Google Patents

一种增强现实ar通信系统及基于ar的通信方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及AR通信技术领域，尤其涉及了一种增强现实AR通信系统及基于AR的通信方法，包括现场终端和中心终端，现场终端和中心终端通过AR通信系统进行数据信息传输，AR通信系统包括数据的获取和融合、信息提取增强、数据显示、压缩和数据传输，所述数据传输过程中运用基于最小均方误差LMS算法的功率倒置算法，数据的获取和融合过程中对数据进行预处理，所述数据预处理方法是基于分布式数据库的数据处理方法。该增强现实AR通信系统及基于AR的通信方法，处理器对收集到的数据进行通信链路参数的动态调整，并且在信号传输过程中运用基于最小均方误差LMS算法的功率倒置算法，对传输信号的抗干扰能力进行加强，从而提高AR通信链路的抗干扰能力。

Description

一种增强现实AR通信系统及基于AR的通信方法
技术领域
本发明涉及AR通信技术领域，具体为一种增强现实AR通信系统及基于AR的通信方法。
背景技术
增强现实(AR)是一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术，广泛运用了多媒体、三维建模、实时跟踪及注册、智能交互、传感等多种技术手段，将计算机生成的文字、图像、三维模型、音乐、视频等虚拟信息模拟仿真后，应用到真实世界中，两种信息互为补充，从而实现对真实世界的“增强”。增强现实技术不仅能够有效体现出真实世界的内容，也能够促使虚拟的信息内容显示出来。
随着科技的不断发展，AR技术开始出现在大众视野，但AR技术的运行需要大容量的传输通道，技术要求较高。5G移动通信网络的出现为AR技术的发展提供了有力的支持，两者的结合为教育、医疗等行业创造了更多可能性。“5G+AR”的联合应用对很多领域都有着重要意义。
AR技术用于通信系统中已逐渐成为一种趋势，但在通信系统中的AR技术，传输信号容易收到外界信号的干扰，从而导致AR通信链路的准确性和精确度下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种增强现实AR通信系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种增强现实AR通信系统及基于AR的通信方法，包括现场终端和中心终端，所述现场终端和中心终端通过AR通信系统进行数据信息传输，所述AR通信系统包括数据的获取和融合、信息提取增强、数据显示、压缩和数据传输，所述数据传输过程中运用基于最小均方误差LMS算法的功率倒置算法。
所述数据的获取和融合过程中对数据进行预处理，所述数据预处理方法是基于分布式数据库的数据处理方法。
优选的，所述AR通信系统由协作方进行数据的处理，现场终端和中心终端通过AR通信系统建立双方的联系，通过AR标注、模型传送、图纸传送等，实时为中心终端提供信息。
优选的，所述数据的预处理基于i9-9880XE数据处理器，所述预处理的数据类型包括准确数据、冗余数据和错误数据，预处理后的数据存储在分布式数据库中。
优选的，所述分布式数据库由多个网络节点组成，AR通信系统中的数据查询过程中需要使用到Rabin密匙进行查询，加密传输方式是利用4G/5G网络通过EDS加密服务器进行输出的。
一种基于AR的通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：现场终端接受来自现场的数据信息，然后通过AR通信系统传输给中心终端。
S2：AR通信系统中的协作方在数据信息传输过程中运用基于最小均方误差LMS算法的功率倒置算法提高对数据传输信号的质量。
S3：AR通信系统对多种数据进行融合后，通过集成接收的可视数据流、AR输入数据、信息输入和知识输入生成所述实时AR数据，然后将数据在显示后进行压缩，压缩后的数据传输给中心终端。
S4：在数据传输到中心终端后，首先通过数据处理器对数据进行预处理，分别对准确数据、冗余数据和错误数据进行相应的处理，处理后的书记录在分布式数据库中。
S5：在需要查询这些数据时，通过全局分布式的查询方式，访问者通过Rabin密匙进行查询。
优选的，所述S3中，信息数据融合包括可视数据流的实时提取部分，可视数据流的实时提取部分在接收可视数据流时基于包括用户偏好、系统设置、集成参数、可视数据流的对象或场景的特性、交互式用户控制或它们的组合的一个或多个标准，在多个时间点实时地提取，基于从多个时间点的可视数据提取的信息和从可视数据的实时提取部分学习得到的用户行为来累积地学习知识输入，并且实时AR数据包括与信息输入相对应的信息数据，接收的可视数据和与知识输入相对应的知识数据；以及用多组数据参数表示实时AR数据的信息数据或知识数据的至少一部分，包括用基于信息数据或知识数据的AR数据替换背景图片数据，其中每一组数据参数包括文本、一个或多个代码、一个或多个数字、一个或多个矩阵、一个或多个图像、一个或多个音频信号、一个或多个传感器信号，或它们的组合。
优选的，所述S4中的数据处理包括以下具体步骤：
S4.1：对于准确数据，数据处理器直接将其加密传输到分布式数据库中。
S4.2：对于冗余数据，对单一字段多个字符进行判别处理，对于多字段重复情况排查需依据具体的表字段含义加以区分，常规操作为单一字段去重，在去重结果中做筛选，筛选后进行数据插入，插入后的数据通过加密传输到分布式数据库中。
S4.3：对于不可识别的错误数据，可以权限介入后，对数据进行删除。
优选的，所述S5中访问端通过Rabin密匙查询时，会首先生成公匙密码，对公匙密码进行加密处理后，由服务器进行解密，解密后判断正确性，若解密正确，则向访问端公示正确的数据明文，若解密错误，则向访问端公示数据密文。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.该增强现实AR通信系统及基于AR的通信方法，处理器对收集到的数据进行通信链路参数的动态调整，并且在信号传输过程中运用基于最小均方误差LMS算法的功率倒置算法，对传输信号的抗干扰能力进行加强，从而提高AR通信链路的抗干扰能力。
2.该增强现实AR通信系统及基于AR的通信方法，利用分布式数据库对中心终端的数据进行处理，筛选掉错误数据和部分冗余数据，在后续查询时，可以更好的查询，避免了因数据过多，导致数据库查询读写性能下降。
3.该增强现实AR通信系统及基于AR的通信方法，访问端通过Rabin密匙查询时，会首先生成公匙密码，对公匙密码进行加密处理后，由服务器进行解密，解密后判断正确性，若解密正确，则向访问端公示正确的数据明文，若解密错误，则向访问端公示数据密文，保证了数据访问的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的AR通信系统与现场终端、中心终端链接流程图；
图2为本发明的AR通信系统对数据的处理流程图；
图3为本发明的中心终端对数据的预处理流程图；
图4为本发明的分布式数据库数据查询流程图；
图5为本发明的Rabin密匙查询流程图；
图6为本发明的数据信息传输过程增强流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-图6，本发明提供一种技术方案：一种增强现实AR通信系统，包括现场终端和中心终端，现场终端和中心终端通过AR通信系统进行数据信息传输，AR通信系统包括数据的获取和融合、信息提取增强、数据显示、压缩和数据传输，数据传输过程中运用基于最小均方误差LMS算法的功率倒置算法；
数据的获取和融合过程中对数据进行预处理，数据预处理方法是基于分布式数据库的数据处理方法。
AR通信系统由协作方进行数据的处理，现场终端和中心终端通过AR通信系统建立双方的联系，通过AR标注、模型传送、图纸传送等，实时为中心终端提供信息。
数据的预处理基于i9-9880XE数据处理器，预处理的数据类型包括准确数据、冗余数据和错误数据，预处理后的数据存储在分布式数据库中。
分布式数据库由多个网络节点组成，AR通信系统中的数据查询过程中需要使用到Rabin密匙进行查询，加密传输方式是利用4G/5G网络通过EDS加密服务器进行输出的。
一种基于AR的通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：现场终端接受来自现场的数据信息，然后通过AR通信系统传输给中心终端；
S2：AR通信系统中的协作方在数据信息传输过程中运用基于最小均方误差LMS算法的功率倒置算法提高对数据传输信号的质量；
功率倒置算法对传输信号的抗干扰能力增强途径如下：
设天线阵元个数为N，功率倒置阵列选择加权向量为W＝[W1，W2，…，WN]T。第一阵元输出功率的权系数为常数。其他N-1阵元的加权系数可调节。设置四个天线阵元，分析其天线方向图，此时，权系数为：W＝[W1，W2，W3，W4]T。在功率倒置算法中，接收信号中的最强信号分量应得到最大程度的抑制，因此，在自适应滤波器的实现中，选择某一阵元的接收信号为期望信号。通常，选择参考阵元的接收信号为期望信号。不失一般性，可令W1＝1。
输入信号为：
s(t)＝[s1(t)，s2(t)，s3(t)，s4(t)，]T
则期望信号为：
d(n)＝W1s1(t)
滤波器的输出为：
y(n)＝w·sT
阵列输出为误差信号，表示为：
e(n)＝d(n)-y(n)
梯度算法下，权系数更新表达式为：
其中μ为梯度算法迭代步长。
在实际情况中，天线阵列一般为四元阵列，选用阵列形状为正方形的4个天线阵元，阵元间隔为λ/2(λ为信号波长)，以构成天线阵列。
LMS自适应算法的核心在不断调整权系数，在将要发出对通信链路的资源分配信号之前，处理器会对当前环境数据的电信号进行A/D模拟-数字转换，将当前的数据与本地数据库进行对比，结合实际情况设置最符合当前环境的权系数，使得干扰信号的阵列输出功率尽可能的最小，即当干扰信号功率较小时，输出干扰信号的功率随着输入干扰信号的增加而增加；而当干扰信号功率高于某一限制值时，输入干扰信号越强，输出干扰信号功率反而越小，干扰信号功率降低后，传输信号的质量会提高，即传输信号的抗干扰能力增强。
S3：AR通信系统对多种数据进行融合后，通过集成接收的可视数据流、AR输入数据、信息输入和知识输入生成所述实时AR数据，然后将数据在显示后进行压缩，压缩后的数据传输给中心终端；
S3中，信息数据融合包括可视数据流的实时提取部分，可视数据流的实时提取部分在接收可视数据流时基于包括用户偏好、系统设置、集成参数、可视数据流的对象或场景的特性、交互式用户控制或它们的组合的一个或多个标准，在多个时间点实时地提取，基于从多个时间点的可视数据提取的信息和从可视数据的实时提取部分学习得到的用户行为来累积地学习知识输入，并且实时AR数据包括与信息输入相对应的信息数据，接收的可视数据和与知识输入相对应的知识数据；以及用多组数据参数表示实时AR数据的信息数据或知识数据的至少一部分，包括用基于信息数据或知识数据的AR数据替换背景图片数据，其中每一组数据参数包括文本、一个或多个代码、一个或多个数字、一个或多个矩阵、一个或多个图像、一个或多个音频信号、一个或多个传感器信号，或它们的组合。
S4：在数据传输到中心终端后，首先通过数据处理器对数据进行预处理，分别对准确数据、冗余数据和错误数据进行相应的处理，处理后的书记录在分布式数据库中；
S5：在需要查询这些数据时，通过全局分布式的查询方式，访问者通过Rabin密匙进行查询。S5中访问端通过Rabin密匙查询时，会首先生成公匙密码，对公匙密码进行加密处理后，由服务器进行解密，解密后判断正确性，若解密正确，则向访问端公示正确的数据明文，若解密错误，则向访问端公示数据密文。
S4中的数据处理包括以下具体步骤：
S4.1：对于准确数据，数据处理器直接将其加密传输到分布式数据库中，数据处理器型号为PCM4204PAPR，加密传输方式是利用4G/5G网络通过EDS加密服务器进行输出的。
S4.2：对于冗余数据，对单一字段多个字符进行判别处理，对于多字段重复情况排查需依据具体的表字段含义加以区分，常规操作为单一字段去重，在去重结果中做筛选，筛选后进行数据插入，插入后的数据通过加密传输到分布式数据库中；加密传输方式是利用4G/5G网络通过EDS加密服务器进行输出的。
S4.3：对于不可识别的错误数据，可以权限介入后，对数据进行删除。对于分布式数据库的删除操作，可以直接调用deleteKvStore方法，但是需要传递事先定义好的STORE_ID参数。
在对数据进行处理完成后，需要对所有分布式数据库中的数据进行同步，在进行数据同步之前，首先需要先获取当前组网环境中的设备列表，然后指定同步方式(PULL_ONLY,PUSH_ONLY,PUSH_PULL)进行同步。
在数据录入分布式数据库前，对单一字段多个字符进行判别处理，对于多字段重复情况排查需依据具体的表字段含义加以区分，常规操作为单一字段去重，在去重结果中做筛选，筛选后进行数据插入，插入后的数据通过加密传输到分布式数据库中，防止数据库在查询数据时需要对冗余数据进行区分，导致数据库读写性能下降。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种增强现实AR通信系统，包括现场终端和中心终端，其特征在于：所述现场终端和中心终端通过AR通信系统进行数据信息传输，所述AR通信系统包括数据的获取和融合、信息提取增强、数据显示、压缩和数据传输，所述数据传输过程中运用基于最小均方误差LMS算法的功率倒置算法；
所述数据的获取和融合过程中对数据进行预处理，所述数据预处理方法是基于分布式数据库的数据处理方法。
2.根据权利要求1所述的一种增强现实AR通信系统，其特征在于：所述AR通信系统由协作方进行数据的处理，现场终端和中心终端通过AR通信系统建立双方的联系，通过AR标注、模型传送、图纸传送等，实时为中心终端提供信息。
3.根据权利要求1所述的一种增强现实AR通信系统，其特征在于：所述数据的预处理基于i9-9880XE数据处理器，所述预处理的数据类型包括准确数据、冗余数据和错误数据，预处理后的数据存储在分布式数据库中。
4.根据权利要求3所述的一种增强现实AR通信系统，其特征在于：所述分布式数据库由多个网络节点组成，AR通信系统中的数据查询过程中需要使用到Rabin密匙进行查询，加密传输方式是利用4G/5G网络通过EDS加密服务器进行输出的。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种基于AR的通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：现场终端接受来自现场的数据信息，然后通过AR通信系统传输给中心终端；
S2：AR通信系统中的协作方在数据信息传输过程中运用基于最小均方误差LMS算法的功率倒置算法提高对数据传输信号的质量；
S3：AR通信系统对多种数据进行融合后，通过集成接收的可视数据流、AR输入数据、信息输入和知识输入生成所述实时AR数据，然后将数据在显示后进行压缩，压缩后的数据传输给中心终端；
S4：在数据传输到中心终端后，首先通过数据处理器对数据进行预处理，分别对准确数据、冗余数据和错误数据进行相应的处理，处理后的书记录在分布式数据库中；
S5：在需要查询这些数据时，通过全局分布式的查询方式，访问者通过Rabin密匙进行查询。
6.根据权利要求1所述的一种增强现实AR通信系统及基于AR的通信方法，其特征在于：所述S3中，信息数据融合包括可视数据流的实时提取部分，可视数据流的实时提取部分在接收可视数据流时基于包括用户偏好、系统设置、集成参数、可视数据流的对象或场景的特性、交互式用户控制或它们的组合的一个或多个标准，在多个时间点实时地提取，基于从多个时间点的可视数据提取的信息和从可视数据的实时提取部分学习得到的用户行为来累积地学习知识输入，并且实时AR数据包括与信息输入相对应的信息数据，接收的可视数据和与知识输入相对应的知识数据；以及用多组数据参数表示实时AR数据的信息数据或知识数据的至少一部分，包括用基于信息数据或知识数据的AR数据替换背景图片数据，其中每一组数据参数包括文本、一个或多个代码、一个或多个数字、一个或多个矩阵、一个或多个图像、一个或多个音频信号、一个或多个传感器信号，或它们的组合。
7.根据权利要求1所述的一种增强现实AR通信系统及基于AR的通信方法，其特征在于，所述S4中的数据处理包括以下具体步骤：
S4.1：对于准确数据，数据处理器直接将其加密传输到分布式数据库中；
S4.2：对于冗余数据，对单一字段多个字符进行判别处理，对于多字段重复情况排查需依据具体的表字段含义加以区分，常规操作为单一字段去重，在去重结果中做筛选，筛选后进行数据插入，插入后的数据通过加密传输到分布式数据库中；
S4.3：对于不可识别的错误数据，可以权限介入后，对数据进行删除。
8.根据权利要求1所述的一种增强现实AR通信系统及基于AR的通信方法，其特征在于：所述S5中访问端通过Rabin密匙查询时，会首先生成公匙密码，对公匙密码进行加密处理后，由服务器进行解密，解密后判断正确性，若解密正确，则向访问端公示正确的数据明文，若解密错误，则向访问端公示数据密文。
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