CN117479345A - 基于uwb技术的点对点通信方法及电子设备、存储介质 - Google Patents

基于uwb技术的点对点通信方法及电子设备、存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请提出了一种基于UWB技术的点对点通信方法及电子设备、存储介质。该方法包括：主设备基于UWB内部协议搜索到若干从设备并建立连接；主设备基于UWB内部协议确定自身设置的各个UWB天线的核心脉冲方向、以及各个从设备的属性，其中，各个UWB天线的朝向不同，任一UWB天线在核心脉冲方向上的脉冲信号最强；主设备根据各个UWB天线的核心脉冲方向、各个从设备的属性及用户操作中的至少一项，从若干从设备中确定目标设备；主设备与目标设备建立UWB交互。本申请可以实现高带宽、低延迟、抗干扰性强及低功耗的点对点通信，提高传输速率。

Description

基于UWB技术的点对点通信方法及电子设备、存储介质
技术领域
本申请涉及数据传输技术领域，具体涉及一种基于UWB（Ultra Wide Band，超带宽）技术的点对点通信方法及电子设备、存储介质。
背景技术
随着无线通信技术的发展，目前设备间（又称设备与设备之间，例如电脑之间、手机之间或者手机与电脑之间）可以通过局域网或者蓝牙等其他近场通信技术实现无线点对点通信，又称设备间通信，无线点对点通信使人们体验到了无线通讯的便捷，但同时也会导致某些不便。例如，基于蓝牙技术的点对点通信的速率比较低，基于WiFi技术的点对点通信必须在WiFi网络覆盖的环境中才可以实现，并且带宽窄、延迟高、抗干扰性较弱、功耗高。
发明内容
鉴于此，本申请提供一种基于UWB技术的点对点通信方法及电子设备、存储介质，可以改善点对点通信的带宽窄、延迟高、抗干扰性较弱、功耗高，以及由此导致的传输速率较低的问题。
本申请提供的一种基于UWB技术的点对点通信方法，包括：
主设备基于UWB内部协议搜索到若干从设备并建立连接；
所述主设备基于所述UWB内部协议确定自身设置的各个UWB天线的核心脉冲方向、以及各个所述从设备的属性，其中，所述各个UWB天线的朝向不同，任一UWB天线在自身所述核心脉冲方向上的脉冲信号最强；
所述主设备根据各个UWB天线的核心脉冲方向、各个从设备的属性及用户操作中的至少一项，从所述若干从设备中确定目标设备；
所述主设备与所述目标设备建立UWB交互。
可选的，主设备确定搜索到的各个从设备的类型；
主设备获取与各个从设备之间的距离；
获取与主设备之间的距离位于对应阈值内的类型的从设备，并建立连接，其中，相同类型的从设备对应相同阈值，不同类型的从设备对应不同阈值。
可选的，所述主设备基于UWB内部协议搜索到若干从设备并建立连接，包括：
主设备确定搜索到的各个从设备的类型，并与预设类型的从设备建立连接；和/或，
主设备获取各个从设备的标识，并与具有预设标识的从设备建立连接。
可选的，所述方法还包括：显示各个从设备与所述主设备的相对位置及是否建立连接。
可选的，所述用户操作包括选中需要交互的媒体文件并拖拽至一所述从设备的图标后释放，其中，所述媒体文件被拖曳及释放的所述从设备为所述目标设备。
可选的，所述主设备确定自身设置的各个UWB天线的核心脉冲方向的方式，包括：
对各个UWB天线确定对应的参考面；
获取各个UWB天线在对应参考面上的脉冲波传输方向图；
将所述脉冲波传输方向图划分为呈阵列排布的多个区域，并获取各个区域在多个方向上与相邻区域的信号强度差值；
将所述脉冲波传输方向图中所有区域在多个方向上的信号强度差值累加；
根据所述多个方向上的信号强度差值累加之和，对各个方向对应的夹角分别赋予对应的权重系数；
将各个方向对应的夹角与对应的权重系数乘积之和作为核心脉冲方向。
可选的，所述多个方向包括水平方向、竖直方向、以及所述水平方向和竖直方向之间的两个平分方向。
可选的，所述参考面包括如下至少一种：
所述UWB天线的辐射单元所在平面；
所述主设备的中心和所述UWB天线的中心所在的面。
本申请提供的一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有点对点通信程序，所述点对点通信程序被所述处理器执行时实现如上所述的基于UWB技术的点对点通信方法的对应步骤。
本申请提供的一种存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时如上所述的基于UWB技术的点对点通信方法的对应步骤。
如上所述，本申请基于UWB技术进行点对点通信，UWB技术具有超带宽、低延迟、抗干扰性强及低功耗的特性，因此可以实现高带宽、低延迟、抗干扰性强及低功耗的点对点通信，提高传输速率；另外，本申请基于UWB内部协议确定各个UWB天线的核心脉冲方向，任一UWB天线在核心脉冲方向上的脉冲信号最强，在根据核心脉冲方向选定目标设备时，可以选取与主设备之间脉冲信号最强的从设备作为目标设备，可以进一步提高传输速率。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种基于UWB技术的点对点通信方法的流程示意图；
图2是主设备显示的搜索到从设备及相对位置、连接关系的示意图；
图3是本申请将脉冲波传输方向图划分为多个区域的示意图；
图4是本申请主设备的一UWB天线确定目标设备的一种示意图；
图5是本申请主设备的一UWB天线确定目标设备的另一种示意图。
具体实施方式
为了解决现有技术中存在的上述问题，本申请提供一种基于UWB技术的点对点通信方法及电子设备、存储介质。这几个保护主题基于同一构思，解决问题的原理基本相同或相似，各保护主题的实施方式可相互参阅，重复之处不予赘述。
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图，对本申请的技术方案进行清楚地描述。显然，下文所描述实施例仅是本申请的一部分实施例，而非全部的实施例。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可相互组合，且亦属于本申请的技术方案。
图1为本申请实施例提供的一种基于UWB技术的点对点通信方法，在本文的某些之处可以简称为点对点通信方法或者方法。本申请适用的场景包括但不限于点对点通信场景、物联网等，以物联网为例，多个设备可以组建形成一个物联网系统，所包含的设备数量可以根据实际需求适应性而定。各个设备之间通过UWB技术进行通信，既可以包括一对一通信行为，也可以包括一对多通信行为，但无论哪种通信行为均包含了点对点通信行为。
在执行不同业务时，同一设备的角色属性可以改变，即同一设备既可以作为主设备，也可以作为从设备。所谓主设备可理解为在某一业务中担任调配与管理的角色，可以由主设备决定进行本次业务的从设备，对应地，所谓从设备可理解为在本次通信传输业务中担任数据服从调配与被管理的角色。这些主设备可以扫描搜索从设备，以执行包含图1示例在内的方法。
本申请的点对点通信方法的执行主体可以为前述物联网系统中的任一设备（此时称为主设备），所述设备的具体表现形式包括但不限于如下至少一种：手机等智能终端；车机；具有UWB功能的通信装置或通信模组。
请参阅图1，所述点对点通信方法至少包括如下S1至S4。
S1：主设备基于UWB内部协议搜索到若干从设备并建立连接。
在一示例中，主设备可以与搜索到的从设备自动建立连接，或者自动（当然也可以根据用户对主设备的操作）向搜索到的从设备发送连接请求，在接收到从设备的确认连接的应答后建立连接，而如果未接收到该确认连接的应答或者接收到从设备的拒接连接的应答，则不建立连接。
在另一示例中，主设备可以先确定搜索到的各个从设备的类型，以及获取与各个从设备之间的距离；再根据主设备与各个从设备之间的距离，以及各个从设备的类型，确定与哪一个从设备建立连接。
例如，可以预先设定各个类型与距离阈值之间的对应关系，其中，为相同类型的从设备对应设置的阈值相同，为不同类型的从设备对应设置的阈值不同；然后根据该对应关系，获取与主设备之间的距离位于对应阈值（又称距离阈值）内的类型的从设备，并建立连接。以搜索到第一类型的从设备A和第二类型的从设备B为例，主设备与从设备A之间具有第一距离，主设备与从设备B之间具有第二距离，如果第一距离大于第一类型对应的第一阈值，则主设备与从设备A不建立连接；如果第二距离小于或等于第二类型对应的第二阈值，则主设备与从设备B建立连接。
在又一示例中，主设备确定各个从设备的类型，并与预设类型的从设备建立连接。例如，手机（即主设备）可以搜索到手机、车辆等多个从设备，但只与车辆建立连接。
在又一示例中，主设备获取各个从设备的标识，并与具有预设标识的从设备建立连接。例如，手机（即主设备）可以搜索到手机1、手机2、车辆3、车辆4等多个从设备，但只与具有预设标识的车辆3建立连接。该预设标识可以是从设备具有的唯一身份标识，可预先记录于主设备中，例如对于用户的车辆可以预先与自己的手机绑定以此在手机中记录有该预设标识，当手机（作为主设备）搜索到该车辆时，一旦确定该车辆的标识与记录的预设标识一致，即可自动与该车辆建立连接，而与停车环境中的其他车辆不建立连接。
所述S2至S4的各个从设备是与主设备建立连接的从设备。
应理解，主设备还可以根据其他方式选取建立连接的从设备，上述方式仅为示例性描述。并且，两种或者两种以上的方式在不冲突的情况下可以相互结合，以此选取建立连接的从设备，例如主设备根据各个从设备的类型和标识选取从设备并与之建立连接，在具体场景中，可以选取车辆中具有预设标识的车辆3建立连接，而对于车辆4则不建立连接；或者，手机（即主设备）搜索到手机1、手机2、车辆3、车辆4等多个从设备，可以选取具有预设标识的手机1和车辆3建立连接，而对于手机2和车辆4则不建立连接。
鉴于UWB技术可以实现定位，可选的，所述方法还包括：在主设备上，显示各个从设备与主设备的相对位置及是否建立连接。例如，在图2所示的场景中，主设备的屏幕上可以显示有主设备以及当前搜索到的若干从设备（即从设备A、B、C、D、E）的图标，任意两个设备之间示出了双箭头连接线，则表示这两个设备之间已建立连接，而未示出双箭头连接线，则标识该从设备仅被主设备搜索到但未建立连接。图标的具体表现形式可以根据主设备基于UWB内部协议得到的从设备的类型而定，例如从设备A为音响，则显示为音响对应的图标，从设备E为某一品牌的车辆，则显示为该品牌车辆对应的图标，从设备B、C、D为某一品牌的手机，则显示为该品牌手机对应的图标，于此用户可以从主设备上直观获知各个从设备的类型等信息。
在其他示例中，主设备可以仅显示当前与其建立连接的从设备图标及其与主设备的相对位置。
根据主设备的姿态信息，主设备还可以实时改变所显示的主设备图标的姿态信息，以此可以使得用户直观的获知相关信息。
S2：主设备基于UWB内部协议确定自身设置的各个UWB天线的核心脉冲方向、以及各个从设备的属性，其中，各个UWB天线的朝向不同，任一UWB天线在自身核心脉冲方向上的脉冲信号最强。
本申请的UWB内部协议除了实现所述S1的各个示例外，还可以确定主设备的各个UWB天线的核心脉冲方向以及各个从设备的属性，但不限于此。可选的，该属性用于标识对应的从设备是存储设备还是音频设备。
获取各个从设备的属性的方式，可参阅现有技术，此处不予赘述。
鉴于UWB技术是基于短脉冲信号来实现数据传输，短脉冲信号在不同方向上的传输强度是有所差异的，在一示例中，主设备确定自身设置的各个UWB天线的核心脉冲方向的方式，可以包括：
首先，对各个UWB天线确定参考面，该参考面可以是UWB天线的辐射单元所在平面、平行于UWB天线的辐射单元所在平面、以及主设备的中心和UWB天线的中心所在平面中的至少一项；以图4所示的场景为例，对于UWB天线2，主设备的中心和UWB天线2的中心所在的面即为UWB天线2的参考面；各个UWB天线对应的核心脉冲方向会随着主设备的方位改变而变化；然后，获取各个UWB天线在对应所述参考面上的脉冲波传输方向图，例如可以通过仿真测试获取对应类型的UWB天线在实际环境中的脉冲波传输方向图，仿真测试获取的是3D形式的脉冲波传输方向图，然后获取在其参考面上的脉冲波传输方向，并以此形成脉冲波传输方向图；接着，将脉冲波传输方向图划分为呈阵列排布的多个区域，例如图3所示的多个矩形区域，并获取各个区域在多个方向上与相邻区域的信号强度差值；将脉冲波传输方向图中所有区域在多个方向上的信号强度差值累加，并得到累加之和；接着，根据多个方向上的信号强度差值累加之和，对各个方向对应的夹角分别赋予对应的权重系数；最后，将各个方向对应的夹角与对应的权重系数乘积之和作为核心脉冲方向。
结合图3所示，以单个UWB天线的脉冲波传输方向图为矩形，以及多个方向包括水平方向、竖直方向、以及水平方向和竖直方向之间的两个平分方向（分别成为第一平分方向和第二平分方向）为例，在水平方向上的信号强度差值累加之和为M1，在竖直方向上的信号强度差值累加之和为M2，在第一平分方向上的信号强度差值累加之和为M3，在第二平分方向上的信号强度差值累加之和为M4，根据信号强度差值累加之和M1、M2、M3、M4的比例，来计算对应的权重系数k1、k2、k3、k4，且k1+k2+k3+k4=1；所述水平方向、竖直方向、第一平分方向和第二平分方向对应的夹角与对应的权重系数乘积之和S，即S=k1*S1+k2*S2+k3*S3+k4*S4，S作为所述核心脉冲方向，S1、S2、S3、S4分别表示水平方向、竖直方向、第一平分方向和第二平分方向分别对应的夹角，例如S1可以为180°，S2可以为90°，S3可以为45°，S4可以为135°。
S3：主设备根据各个UWB天线的核心脉冲方向、各个从设备的属性及用户操作中的至少一项，从若干从设备中确定目标设备。
在一示例中，主设备可以将位于各个UWB天线的核心脉冲方向上的从设备确定为目标设备，以图4所示为例，主设备设置有3个UWB天线，分别为主设备的左、右、下这三个侧端的UWB天线1、2、3，对于UWB天线2而言，将位于该UWB天线2的核心脉冲方向上的从设备C确定为目标设备，而从设备B虽然与UWB天线2均位于主设备的右侧，且与UWB天线2之间的距离最近，但也并不将该从设备B作为目标设备。
在另一示例中，选取与各个UWB天线的核心脉冲方向的夹角位于预设阈值内的从设备，并确定为目标设备。以图5所示的UWB天线2为例，从设备B从图4所示的位置移动至图5所示的位置，其中实线示出的从设备B的图标表示移动后的位置，虚线示出的从设备B的图标表示移动前的位置，所谓夹角可以理解为：主设备和从设备B的中心连接线L与UWB天线2的核心脉冲方向的夹角α；或者，主设备和从设备B的两个最接近的UWB天线之间的连接线，例如图5中UWB天线2和从设备B的UWB天线0（图未示出）之间的连接线，与UWB天线2的核心脉冲方向的夹角。
主设备根据各个从设备的属性从若干从设备中确定目标设备，可选的包括：根据需要传输的数据类型来选定对应的从设备以作为目标设备。例如，如果需要传输音频类媒体文件，则选定音频设备作为目标设备。
在主设备根据用户操作从若干从设备中确定目标设备的场景中，用户操作可以具体表现为：选中需要交互的媒体文件并拖拽至一从设备的图标后释放，所述媒体文件被拖曳及释放的该从设备作为目标设备。于此，本申请可以通过单一的用户操作同时确定目标设备和媒体文件的传输。
S4：主设备与目标设备建立UWB交互。
所述UWB交互包括但不限于：手机给汽车等主控设备推送音频或者发控制命令、两台设备之间提供推送和订阅服务等中的至少一项。
基于上述，本申请基于UWB技术执行上述点对点通信方法，UWB技术具有系统复杂度低，发射信号功率谱密度低，对信道衰落不敏感，截获能力低，定位精度高等优点，尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入。因此本申请提供的方法以及基于该方法所连接的设备，可以实现高带宽、低延迟、抗干扰性强及低功耗的点对点通信，提高传输速率。
另外，本申请基于UWB内部协议确定上述S1至S4所需要的信息，尤其是各个UWB天线的核心脉冲方向，任一UWB天线在核心脉冲方向上的脉冲信号最强，在根据核心脉冲方向选定目标设备时，可以选取与主设备之间脉冲信号最强的从设备作为目标设备，可以进一步提高传输速率。
本申请实施例还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有通信程序，所述通信程序被所述处理器执行时实现如上任一示例所述的基于UWB技术的点对点通信方法的步骤。该电子设备可以实现前述主设备或者从设备的角色，且电子设备的具体表现形式，本申请不予以限定。
本申请实施例还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如任一示例所述的基于UWB技术的点对点通信方法的步骤。
其中，该存储介质可以包括：只读存储器（ROM，Read Only Memory）、随机存取记忆体（RAM，Random Access Memory）、磁盘或光盘等。
由于该存储介质中所存储的指令，可以执行本发明实施例所提供的任一种基于UWB技术的点对点通信方法中的步骤，因此，可以实现本发明实施例所提供的任一种基于UWB技术的点对点通信方法所能实现的有益效果，详见前面的实施例，在此不再赘述。
以上所述仅为本申请的部分实施例，并非因此限制本申请的专利范围，对于本领域普通技术人员而言，凡是利用本说明书及附图内容所作的等效结构变换，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
本文采用了诸如S1、S2等步骤代号，其目的是为了更清楚简要地表述相应内容，不构成顺序上的实质性限制，本领域技术人员在具体实施时，可能会先执行S2后执行S1等，但这些均应在本申请的保护范围之内。
尽管本文采用术语“第一、第二”等描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。另外，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

Claims (10)

1.一种基于UWB技术的点对点通信方法，其特征在于，包括：
主设备基于UWB内部协议搜索到若干从设备并建立连接；
所述主设备基于所述UWB内部协议确定自身设置的各个UWB天线的核心脉冲方向、以及各个所述从设备的属性，其中，所述各个UWB天线的朝向不同，任一UWB天线在自身所述核心脉冲方向上的脉冲信号最强；
所述主设备根据各个UWB天线的核心脉冲方向、各个从设备的属性及用户操作中的至少一项，从所述若干从设备中确定目标设备；
所述主设备与所述目标设备建立UWB交互。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主设备基于UWB内部协议搜索到若干从设备并建立连接，包括：
主设备确定搜索到的各个从设备的类型；
主设备获取与各个从设备之间的距离；
获取与主设备之间的距离位于对应阈值内的类型的从设备，并建立连接，其中，相同类型的从设备对应相同阈值，不同类型的从设备对应不同阈值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主设备基于UWB内部协议搜索到若干从设备并建立连接，包括：
主设备确定搜索到的各个从设备的类型，并与预设类型的从设备建立连接；和/或，
主设备获取各个从设备的标识，并与具有预设标识的从设备建立连接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：显示各个从设备与所述主设备的相对位置及是否建立连接。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述用户操作包括选中需要交互的媒体文件并拖拽至一所述从设备的图标后释放，其中，所述媒体文件被拖曳及释放的所述从设备为所述目标设备。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主设备确定自身设置的各个UWB天线的核心脉冲方向的方式，包括：
确定各个UWB天线对应的参考面；
获取各个UWB天线在对应参考面上的脉冲波传输方向图；
将所述脉冲波传输方向图划分为呈阵列排布的多个区域，并获取各个区域在多个方向上与相邻区域的信号强度差值；
将所述脉冲波传输方向图中所有区域在多个方向上的信号强度差值累加；
根据所述多个方向上的信号强度差值累加之和，对各个方向对应的夹角分别赋予对应的权重系数；
将各个方向对应的夹角与对应的权重系数乘积之和作为核心脉冲方向。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述多个方向包括水平方向、竖直方向、以及所述水平方向和竖直方向之间的两个平分方向。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述参考面包括如下至少一种：
所述UWB天线的辐射单元所在平面；
所述主设备的中心和所述UWB天线的中心所在的面。
9.一种电子设备，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器上存储有通信程序，所述通信程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的基于UWB技术的点对点通信方法。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的基于UWB技术的点对点通信方法。
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