IT201900015009A1

IT201900015009A1 - Device and related method for adaptive data transmission

Info

Publication number: IT201900015009A1
Application number: IT102019000015009A
Authority: IT
Inventors: Vito Santarcangelo; Lecce Michele Di
Original assignee: Iinformatica S R L S
Priority date: 2019-08-26
Filing date: 2019-08-26
Publication date: 2021-02-26

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo e relativo metodo per la trasmissione adattativa di dati. The present invention relates to a device and relative method for adaptive data transmission.

La trasmissione dei dati oggi è prevalentemente effettuata tramite onde elettromagnetiche (RF) o tramite guida (es. cavo, fibra). Un sistema alternativo che ne consente la trasmissione nell'etere senza impiego delle onde elettromagnetiche (con conseguente abbattimento dell'impatto ambientale in termini di biocompatibilità) può rappresentare una valida alternativa, soprattutto fra dispositivi di tipo mobile. Data transmission today is mainly carried out by electromagnetic waves (RF) or by guide (eg cable, fiber). An alternative system that allows its transmission in the ether without the use of electromagnetic waves (with consequent reduction of the environmental impact in terms of biocompatibility) can represent a valid alternative, especially among mobile devices.

L'utilizzo combinato del canale della luce nello spettro del visibile (led) e delle forme d'onda sonore possono consentire una comunicazione efficiente tramite sensori a basso costo, implementabile in qualsiasi dispositivo mobile realizzando semplici interfacce per l'internet of things e senza alcun impatto ambientale. The combined use of the light channel in the visible spectrum (LED) and sound waveforms can allow efficient communication through low-cost sensors, which can be implemented in any mobile device by creating simple interfaces for the internet of things and without any environmental impact.

Tuttavia, allo stato dell'arte non vi sono dei dispositivi che consentono questo tipo di valorizzazione tecnica in modo congiunto. However, in the state of the art there are no devices that allow this type of technical enhancement jointly.

Metodi di trasmissione e processing che coinvolgono singolarmente impulsi luminosi (VLC) e forme d'onda audio sono riscontrabili nel brevetto CN103985246A dal titolo "Multi-sound-channel mixed audio signal receiving and processing method", nel brevetto US9564952B2 dal titolo "Near field authentication through communication of enclosed content sound waves", nel brevetto US20130208184A1 dal titolo "Inter-device Communications using visible light", nel brevetto WO2015082599A1 dal titolo "Communication method using audio signals, mobile terminal for use in an audio communication method and corresponding communication System". Non si riscontrano quindi similitudini con l'oggetto della nostra invenzione. Transmission and processing methods that individually involve light pulses (VLC) and audio waveforms can be found in the patent CN103985246A entitled "Multi-sound-channel mixed audio signal receiving and processing method", in the patent US9564952B2 entitled "Near field authentication through communication of enclosed content sound waves ", in the US20130208184A1 patent entitled" Inter-device Communications using visible light ", in the WO2015082599A1 patent entitled" Communication method using audio signals, mobile terminal for use in an audio communication method and corresponding communication System " . There are therefore no similarities with the object of our invention.

Nel suddetto contesto, oggetto della nostra invenzione é essenzialmente quello di un dispositivo per la trasmissione adattativa di dati e relativo metodo. Il dispositivo è caratterizzato da un microcontrollore (1) dotato di uno speaker come trasmettitore acustico (2), un microfono come ricevitore e sensore acustico (3), un fascio di led come trasmettitore luminoso (4), una fotoresistenza come ricevitore luminoso (5) ed una fotoresistenza come sensore ambientale (6). Lo speaker è il dispositivo di modulazione dei dati da trasmettere ed il microfono funziona sia da ricevitore dei dati da ricevere che da sensore acustico ambientale per rilevarne il contesto, opportunamente analizzato con i parametri presenti nella base di conoscenza semantica. Il fascio di led funziona da trasmettitore luminoso modulando con la loro intermittenza l'informazione da scambiare, la fotoresistenza funziona da ricevitore luminoso, una seconda fotoresistenza funziona da sensore ambientale in modo da rilevarne il contesto, opportunamente analizzato con i parametri della base di conoscenza semantica. Il microfono e lo speaker gestiscono il range acustico, nearultrasound (non udibile da parte dell'uomo) e parte del range ultrasuoni, al fine di avere un ampio range di frequenze gestibili a seconda del contesto rilevato. In the above context, the object of our invention is essentially that of a device for adaptive data transmission and relative method. The device is characterized by a microcontroller (1) equipped with a speaker as an acoustic transmitter (2), a microphone as a receiver and acoustic sensor (3), a LED beam as a light transmitter (4), a photoresistor as a light receiver (5 ) and a photoresistor as environmental sensor (6). The speaker is the modulation device of the data to be transmitted and the microphone functions both as a receiver of the data to be received and as an environmental acoustic sensor to detect the context, suitably analyzed with the parameters present in the semantic knowledge base. The LED beam works as a light transmitter by modulating the information to be exchanged with their intermittence, the photoresistor works as a light receiver, a second photoresistor works as an environmental sensor in order to detect its context, suitably analyzed with the parameters of the semantic knowledge base . The microphone and the speaker manage the acoustic range, near-ultrasound (inaudible by humans) and part of the ultrasound range, in order to have a wide range of frequencies that can be managed depending on the context detected.

La base di conoscenza semantica (7) è presente sul microcontrollore (1) ed è caratterizzata da una serie di opportuni pesi da attribuire ai sensori in funzione del contesto, al fine di interpretarne al meglio il contributo dei rilevatori audio (microfono) e luminosi (fotoresistenza). Il dispositivo è caratterizzato da una opportuna interfaccia HMI (8) per scambiare informazioni fra microcontrollori. Un microcontrollore può anche funzionare da gateway per la trasmissione in RF (es. 3G,4G, WIFI) e con guida (es. ethernet, fibra). The semantic knowledge base (7) is present on the microcontroller (1) and is characterized by a series of appropriate weights to be attributed to the sensors according to the context, in order to better interpret the contribution of the audio (microphone) and light detectors ( photoresistor). The device is characterized by a suitable HMI interface (8) to exchange information between microcontrollers. A microcontroller can also function as a gateway for RF transmission (eg 3G, 4G, WIFI) and with guide (eg ethernet, fiber).

Detto dispositivo sopra descritto è caratterizzato da opportuno metodo di trasmissione adattativa dei dati caratterizzato da una fase di definizione dell'informazione da trasmettere (A); una fase di analisi adattativa ambientale (tramite base di conoscenza) in cui avviene la negoziazione della trasmissione dei dati (B); una fase di invio dell'informazione (C) ed una fase di ricezione dell'informazione (D) con verifica in funzione delle logiche (B). Said device described above is characterized by a suitable method of adaptive data transmission characterized by a step for defining the information to be transmitted (A); a phase of environmental adaptive analysis (through knowledge base) in which the negotiation of data transmission takes place (B); a step of sending the information (C) and a step of receiving the information (D) with verification as a function of the logics (B).

La fase di definizione dell'informazione da trasmettere (A) è caratterizzata da un buffer di dati che tiene conto delle caratteristiche dimensionali dei led e dello speaker. Tale buffer di dati è opportunamente limitato dall'analisi adattativa ambientale (B) effettuata dal riscontro ottenuto dalla fotoresistenza ambientale e dal microfono, opportunamente verificate con la base di conoscenza semantica. A titolo di esempio, se si è in presenza di un ambiente molto luminoso che ne impedisce la comunicazione corretta fra due dispositivi, la trasmissione si basa solo sulla componente audio. Stesso discorso vale per un contesto particolarmente rumoroso, dove viene valorizzata la sola componente luminosa (led). In caso di presenza di entropia luminosa e sonora il sistema prova ad utilizzare una trasmissione maggiormente ridondata distribuendone opportunamente il carico sui trasmettitori in funziona dell'entropia stimata. Tale fase è quindi la fase di handshake fra i due dispositivi. La fase di negoziazione coinvolge le informazioni ambientali rilevate dai singoli dispositivi in modo da avere un trasferimento informativo adattivo ottimizzato per la specifica comunicazione. The phase of defining the information to be transmitted (A) is characterized by a data buffer that takes into account the dimensional characteristics of the LEDs and the speaker. This data buffer is suitably limited by the environmental adaptive analysis (B) carried out by the feedback obtained from the environmental photoresistor and the microphone, suitably verified with the semantic knowledge base. For example, if there is a very bright environment that prevents correct communication between two devices, the transmission is based only on the audio component. The same goes for a particularly noisy context, where only the luminous component (LED) is enhanced. In case of presence of light and sound entropy, the system tries to use a more redundant transmission by appropriately distributing the load on the transmitters according to the estimated entropy. This phase is therefore the handshake phase between the two devices. The negotiation phase involves the environmental information detected by the individual devices in order to have an adaptive information transfer optimized for the specific communication.

Segue quindi il dimensione del buffer e l'invio dell'informazione (C). La ricezione delle informazioni (D) tiene quindi conto dei parametri ambientali (B) opportunamente concordati nella fase di handshake, ripetuta cadenzalmente a seconda della dinamicità del contesto. La fase di ricezione è caratterizzata anche da una verifica dell'informazione a cui può far seguito una nuova fase di handshake. Then follows the size of the buffer and the sending of the information (C). The reception of the information (D) therefore takes into account the environmental parameters (B) appropriately agreed in the handshake phase, repeated regularly according to the dynamism of the context. The reception phase is also characterized by a verification of the information which can be followed by a new handshake phase.

Una rappresentazione esemplificativa e non limitativa del dispositivo è rappresentata a livello circuitale dall'unita figura [Fig. 1], An exemplary and non-limiting representation of the device is represented at the circuit level by the unit figure [Fig. 1],

Tale dispositivo è particolarmente utile per scopi di trasmissione delle informazioni in ambito indoor. Il dispositivo rappresenta anche una valida opzione per finalità anti-taccheggio, tracking e sorveglianza, utilizzando due dispositivi accoppiati tramite tale tecnologia (es. barriera e oggetto da monitorare). In un ambiente delimitato l'utilizzo di questi dispositivi può consentire una localizzazione indoor alternativa all'utilizzo di beacon, laser o triangolazione wifi. Infatti, ciascuna sorgente di emissione (luogo da localizzare) emette una propria doppia informazione tramite i canali audio e luce, che ne consente una migliore localizzazione da parte di un dispositivo discovery. This device is particularly useful for indoor information transmission purposes. The device is also a valid option for anti-shoplifting, tracking and surveillance purposes, using two devices coupled through this technology (eg barrier and object to be monitored). In a confined environment, the use of these devices can allow an alternative indoor location to the use of beacons, lasers or wifi triangulation. In fact, each emission source (place to be located) emits its own double information through the audio and light channels, which allows a better localization by a discovery device.

Tale dispositivo può essere facilmente integrato o implementato sfruttando le tecnologie hardware (es. microfono, led, speaker) presenti sui calcolatori elettronici o su smartphone/tablet. This device can be easily integrated or implemented using hardware technologies (e.g. microphone, LED, speaker) present on electronic calculators or smartphones / tablets.

Il dispositivo può essere utile per il controllo di qualsivoglia oggetto mobile da telecomandare, viste le potenzialità adattative del doppio mezzo trasmissivo. Il dispositivo si presta ad essere una interfaccia per l'internet of things di qualsivoglia oggetto, consentendone la relativa identificazione. Il dispositivo può, inoltre, registrare nei log i feedback di trasmissione e ricezione ed analizzarli in termini di process mining per estrarre miglioramenti da apportare alla base di conoscenza semantica. The device can be useful for controlling any mobile object to be remotely controlled, given the adaptive potential of the double transmission medium. The device lends itself to being an interface for the internet of things of any object, allowing its identification. The device can also record transmission and reception feedback in the logs and analyze them in terms of process mining to extract improvements to be made to the semantic knowledge base.

Claims

CLAIMS 1. Device for adaptive data transmission characterized by: - a microcontroller (1); to said microcontroller are connected: - semantic knowledge base (7); - speaker as acoustic transmitter (2), modulating the information to be sent as an acoustic waveform; - microphone as receiver and acoustic sensor (3) based on the parameters of the semantic knowledge base (7); - LED beam as light transmitter (4), modulating the information to be sent with their intermittence; - photoresistor as a light receiver (5) and as an environmental sensor based on the parameters of the semantic knowledge base (7); - photo resistance as environmental sensor (6) based on the parameters of the semantic knowledge base (7); - HMI interface (8) to manage the exchange of information between devices; - network gateway interface to carry out radio frequency transmission (eg 3G, 4G, WIFI) and with guide (eg ethernet, fiber); 2. Method for adaptive data transmission according to the device described by the preceding claim characterized by: - a phase for defining the information to be transmitted (A) characterized by a data buffer which takes into account the dimensional characteristics of the LEDs (4) and of the speaker (2); - a phase of environmental adaptive analysis, through a knowledge base (7), in which the negotiation of data transmission takes place (B). The data buffer of phase (A) is further limited by the adaptive environmental analysis carried out by the feedback obtained from the environmental photoresistor (6) and from the microphone (3), suitably verified with the semantic knowledge base. This phase is the handshake phase between the two devices in connection, as each device shares these parameters in order to optimize the exchange. This phase can be repeated according to the dynamism of the context; - a phase of sending the information (C); - a phase of receiving the information (D) with verification according to the logics (B); 3. Device according to the preceding claims characterized by the fact of: - allow anti-shoplifting, tracking and surveillance purposes for devices interconnected through this technology; - allow remote control of moving objects; - allow the identification of objects by creating an interface for the internet of things; - allow indoor localization as each emission source (place to be located) emits its own double information through the audio and light channels, which allows better localization by a discovery device; - record transmission and reception feedback in the logs and analyze them in terms of process mining to extract improvements to be made to the semantic knowledge base.