一种声波分层推送、识别的装置及声波管理方法

技术领域

本发明属于电数字数据处理、数字信息传输以及数据识别与数据表示技术领域，提出了一种声波分层推送、识别的装置及声波管理方法。

背景技术

目前现在人口密集的场景下往往会出现网络延迟率大的场景获取信息不方便的问题，声波技术比较适合近距离的点对点和一对多通信，适用于近场信息推送并广泛应用在大型公共场所。声波通信的优势是通过硬件将需要传送的信息调制到指定的声波频段，以声波信号（如播放音乐）的方式传递出预定信息，用户通过自己的手机接收声波信号实现服务信息的获取，无需通过靠近扫描二维码的形式获取。现有技术之一搭建信标管理系统，以用户为单元设置信息推播区域，多个用户对应多个信息推播区域，每个信息推播区域建立信标管理系统，该系统包括信标中继基站，声波发送装置、若干个广播贴片，利用广播贴片室内定位的性能，对移动终端进行信息推送。然而此技术没有考虑应用场景中存在提供服务信息时，会导致手机显示的服务信息混乱，音频失真后难以解调出信息的问题。且现有技术没有对同一环境下信息推送进行分重要性级别划分，遇紧急通知无法将避难信息优先推送。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的信息推播系统存在同一环境下没有对服务信息进行排序和服务信息的数据量大导致获取信息速度慢的问题，提出了一种声波分层推送、识别的装置及声波管理方法，所述信息发送装置载有位置信息、识别码、信息码的音频通过扬声器发送给查询装置，查询装置将接收的声波信号处理后上传到数据库进行匹配和检索，查询装置得到相应的服务信息和优先码，并根据解调得到的位置信息和优先码对所有服务信息进行排序；对声波信号建立音频指纹库，并对信息进行排序，使得用户更加高效获取服务信息，同时用户可在离线状态下获取服务信息，当所在场景发生紧急事故时，用户可以更加快速高效且及时获取避难信息和服务信息。

为了达到上述目的，本发明采取如下技术方案。

一种声波分层推送、识别的装置，包括数据库服务器、信息发送装置和查询装置；

所述查询装置包括查询接收模块、查询发送模块、解调模块、排序模块和显示模块；信息发送装置，包括信息接收模块、信息存储模块、测量位置模块、音频管理模块以及信息发送模块；所述数据库服务器包括信息库模块、指纹库模块、数据库发送模块和数据库接收模块；

查询接收模块与解调模块、排序模块相连；解调模块与查询发送模块相连；排序模块与显示模块相连；查询发送模块与信息发送装置的信息接收模块和数据库服务器的数据库接收模块相连；

信息库模块与数据库发送模块相连；指纹库模块与信息库模块相连；数据库接收模块与信息库模块、指纹块模块相连；数据库发送模块与查询装置的查询接收模块相连；

信息接收模块与测量位置模块、音频管理模块相连；信息存储模块与测量位置模块及音频管理模块相连；测量位置模块与音频管理模块相连；音频管理模块与信息发送模块及信息存储模块相连；信息发送模块与查询接收模块及数据库接收模块相连；

信息接收模块接收查询装置的查询请求信息并将查询请求传递给测量位置模块和音频管理模块；信息存储模块更新推送信息并将更新后的推送信息传递给音频管理模块；测量位置模块测量查询装置的位置信息，将位置信息传递给音频管理模块；信息发送模块接收音频管理模块传递来的载有信息码的音频和推送信息；

查询接收模块若接收来自信息发送装置发送的载有位置信息、识别码和信息码的音频，并将此音频传递给解调模块；查询接收模块若接收到来自数据库发送模块发送的推送信息，则查询接收模块将推送信息传递给排序模块；解调模块将载有位置信息、识别码、信息码的音频解析获得超声波信号，进行傅里叶逆变换，若得到识别码和位置信息，说明此音频包含推送信息，则将位置信息传递给排序模块，再将除去超声波的载有信息码的音频传递给查询发送模块；否则若得不到识别码和位置信息，则不做处理；

查询发送模块用于向信息发送装置发送信息查询请求，并上传处理后的载有信息码的音频到数据库服务器；排序模块根据位置信息对和推送信息中包含的优先码服务信息进行排序；若优先码为高级，则此服务信息被优先服务；若优先码为同级，则比较位置信息，角度信息为钝角的服务信息被优先服务；若角度信息同为钝角，距离信息短的服务信息被优先服务；排序模块将排序后的服务信息传递给显示模块。

所述声波分层推送、识别的装置，数据库接收模块若接收到来自信息发送装置发送的载有信息码的音频和推送信息，则数据库接收模块将载有信息码的音频传递给指纹库模块，将推送信息传递给信息库模块；数据库接收模块若接收到来自查询装置发送的载有信息码的音频，则数据库接收模块将音频传递给指纹库模块；

信息库模块存放音频指纹块对应的推送信息，当指纹库模块匹配音频指纹成功后，信息库模块将对应的推送传递给数据库发送模块；

数据库发送模块用于向查询装置发送推送信息。

所述声波分层推送、识别的装置，所述指纹库模块包括指纹存储单元、指纹匹配单元与指纹提取单元；

指纹提取单元与指纹存储单元、指纹匹配单元相连；指纹存储单元与指纹匹配单元相连；

指纹提取单元将接收到的音频首先进行采样，然后采用汉宁窗进行分帧，得到若干帧音频信号，每帧音频信号通过滤波和量化后得到若干位子指纹，将每帧音频信号得到的若干位子指纹并联构成音频指纹块，再将音频指纹块发送给指纹存储单元或指纹匹配单元；

指纹存储单元存储指纹提取单元传递的音频指纹块并在需要匹配音频指纹时将音频指纹块发送给指纹匹配单元；

指纹匹配单元将待匹配的音频指纹与指纹存储单元中的音频指纹进行匹配，若匹配成功则指纹库模块向信息库模块发送匹配成功信息。

所述声波分层推送、识别的装置，音频管理模块包括原始音频单元、存储单元、预处理编码单元及合成音频单元；原始音频单元与合成音频单元相连，预处理编码单元与合成音频单元相连，合成音频单元与存储单元相连，合成音频单元与信息发送模块相连；预处理编码单元将推送信息编码转换为信息码，并传递给合成音频单元，同时原始音频单元将原始音频传递给合成音频单元；合成音频单元将信息码与原始音频进行合成，得到一段含有信息码的音频，并将载有信息码的音频传递给存储单元进行存储，音频管理模块将载有信息码的音频和推送信息传递给信息发送模块。

一种声波分层推送、识别的声波管理方法，包括：

S1、更新推送信息并将推送信息编码为信息码，原始音频与信息码合成得到载有信息码的音频；

S2、将载有信息码的音频进行采样、加窗运算并划分得到若干信号帧，再计算音频帧信号的能量差值得到子指纹，由全部帧的子指纹构成音频指纹块，再将音频指纹块与对应的推送信息进行存储；

S3、发送查询请求后，测量得到位置信息，将位置信息与识别码转换为二进制的声码，进行傅里叶变换得到声波信号，再将声波信号调频得到超声波信号；超声波信号与载有信息码的音频合成得到载有位置信息、识别码、信息码的音频；

S4、接收载有位置信息、识别码、信息码的音频，并将音频进行解调得到超声波信号和载有信息码的音频，对超声波信号进行傅里叶逆变换得到位置信息和识别码；

S5、提取解调后载有信息码的音频的音频指纹块并与存储的音频指纹块进行匹配，若匹配成功则发送对应的推送信息，否则，若匹配不成功，跳至S3，发送查询请求；

所述位置信息和推送信息中包括优先码；所述推送信息中，还包括服务信息；

S6、根据位置信息和推送信息中的优先码对服务信息进行排序，若优先码为高级，则此服务信息被优先推送；若优先码为同级，则比较位置信息，角度信息为钝角的服务信息被优先推送；若角度信息同为钝角，距离信息短的服务信息被优先推送并显示排序结果。

有益效果

本发明提出的一种声波分层推送、识别的装置及声波管理方法，与现有声波电数据处理系统与方法相比，具有如下有益效果：

1、所述装置及方法解决了人口密集处网络延迟大的问题，建立指纹数据库，提高了匹配信息的效率，不同的音频的数音频指纹块具有较大的差异性，通信系统的抗干扰能力增强，用户能快速准确的获取消息；

2、所述装置及方法能在人流量大的公共场所中，根据用户的位置和信息的优先级对服务信息进行排序，使用户更快获取所需的广告信息；

3、所述装置及方法在大型场所发生紧急情况时，用户能快速获取信息进行紧急避险且在没有网络时，游客仍可获取信息。

附图说明

图1 为本发明一种声波分层推送、识别的装置的结构框图；

图2 为本发明一种声波分层推送、识别的声波管理方法的流程图；

图3 为本发明所述一种声波分层推送、识别的装置中信息发送装置更新推送信息的流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例阐述了本发明一种声波分层推送、识别的装置及声波管理方法的具体实施。

实施例1

一种声波分层推送、识别的装置，其结构如图1所示，包括数据库服务器、信息发送装置和查询装置；

所述查询装置包括查询接收模块、查询发送模块、解调模块、排序模块和显示模块；信息发送装置，包括信息接收模块、信息存储模块、测量位置模块、音频管理模块以及信息发送模块；所述数据库服务器包括信息库模块、指纹库模块、数据库发送模块和数据库接收模块；

查询接收模块与解调模块、排序模块相连；解调模块与查询发送模块相连；排序模块与显示模块相连；查询发送模块与信息发送装置的信息接收模块和数据库服务器的数据库接收模块相连；

信息库模块与数据库发送模块相连；指纹库模块与信息库模块相连；数据库接收模块与信息库模块、指纹块模块相连；数据库发送模块与查询装置的查询接收模块相连；

信息接收模块与测量位置模块、音频管理模块相连；信息存储模块与测量位置模块及音频管理模块相连；测量位置模块与音频管理模块相连；音频管理模块与信息发送模块及信息存储模块相连；信息发送模块与查询接收模块及数据库接收模块相连；

信息接收模块接收查询装置的查询请求信息并将查询请求传递给测量位置模块和音频管理模块；信息存储模块更新推送信息并将更新后的推送信息传递给音频管理模块；测量位置模块测量查询装置的位置信息，将位置信息传递给音频管理模块；信息发送模块接收音频管理模块传递来的载有信息码的音频和推送信息；

查询接收模块若接收来自信息发送装置发送的载有位置信息、识别码和信息码的音频，并将此音频传递给解调模块；查询接收模块若接收到来自数据库发送模块发送的推送信息，则查询接收模块将推送信息传递给排序模块；解调模块将载有位置信息、识别码、信息码的音频解析获得超声波信号，进行傅里叶逆变换，若得到识别码和位置信息，说明此音频包含推送信息，则将位置信息传递给排序模块，再将除去超声波的载有信息码的音频传递给查询发送模块；否则若得不到识别码和位置信息，则不做处理；

查询发送模块用于向信息发送装置发送信息查询请求，并上传处理后的载有信息码的音频到数据库服务器；排序模块根据位置信息对和推送信息中包含的优先码服务信息进行排序；若优先码为高级，则此服务信息被优先服务；若优先码为同级，则比较位置信息，角度信息为钝角的服务信息被优先服务；若角度信息同为钝角，距离信息短的服务信息被优先服务；排序模块将排序后的服务信息传递给显示模块。

所述的声波分层推送、识别的装置，数据库接收模块若接收到来自信息发送装置发送的载有信息码的音频和推送信息，则数据库接收模块将载有信息码的音频传递给指纹库模块，将推送信息传递给信息库模块；数据库接收模块若接收到来自查询装置发送的载有信息码的音频，则数据库接收模块将音频传递给指纹库模块；

信息库模块存放音频指纹块对应的推送信息，当指纹库模块匹配音频指纹成功后，信息库模块将对应的推送传递给数据库发送模块；

数据库发送模块用于向查询装置发送推送信息。

所述的声波分层推送、识别的装置，所述指纹库模块包括指纹存储单元、指纹匹配单元与指纹提取单元；

指纹提取单元与指纹存储单元、指纹匹配单元相连；指纹存储单元与指纹匹配单元相连；

指纹提取单元将接收到的音频首先进行采样，然后采用汉宁窗进行分帧，得到若干帧音频信号，每帧音频信号通过滤波和量化后得到若干位子指纹，将每帧音频信号得到的若干位子指纹并联构成音频指纹块，再将音频指纹块发送给指纹存储单元或指纹匹配单元；

指纹存储单元存储指纹提取单元传递的音频指纹块并在需要匹配音频指纹时将音频指纹块发送给指纹匹配单元；

指纹匹配单元将待匹配的音频指纹与指纹存储单元中的音频指纹进行匹配，若匹配成功则指纹库模块向信息库模块发送匹配成功信息。

所述的声波分层推送、识别的装置，音频管理模块包括原始音频单元、存储单元、预处理编码单元及合成音频单元；原始音频单元与合成音频单元相连，预处理编码单元与合成音频单元相连，合成音频单元与存储单元相连，合成音频单元与信息发送模块相连；预处理编码单元将推送信息编码转换为信息码，并传递给合成音频单元，同时原始音频单元将原始音频传递给合成音频单元；合成音频单元将信息码与原始音频进行合成，得到一段含有信息码的音频，并将载有信息码的音频传递给存储单元进行存储，音频管理模块将载有信息码的音频和推送信息传递给信息发送模块。

一种声波分层推送、识别的声波管理方法，包括：

S1、更新推送信息并将推送信息编码为信息码，原始音频与信息码合成得到载有信息码的音频；

S2、将载有信息码的音频进行采样、加窗运算并划分得到若干信号帧，再计算音频帧信号的能量差值得到子指纹，由全部帧的子指纹构成音频指纹块，再将音频指纹块与对应的推送信息进行存储；

S3、发送查询请求后，测量得到位置信息，将位置信息与识别码转换为二进制的声码，进行傅里叶变换得到声波信号，再将声波信号调频得到超声波信号；超声波信号与载有信息码的音频合成得到载有位置信息、识别码、信息码的音频；

S4、接收载有位置信息、识别码、信息码的音频，并将音频进行解调得到超声波信号和载有信息码的音频，对超声波信号进行傅里叶逆变换得到位置信息和识别码；

S5、提取解调后载有信息码的音频的音频指纹块并与存储的音频指纹块进行匹配，若匹配成功则发送对应的推送信息，否则，若匹配不成功，跳至S3，发送查询请求；

所述位置信息和推送信息中包括优先码；所述推送信息中，还包括服务信息；

S6、根据位置信息和推送信息中的优先码对服务信息进行排序，若优先码为高级，则此服务信息被优先推送；若优先码为同级，则比较位置信息，角度信息为钝角的服务信息被优先推送；若角度信息同为钝角，距离信息短的服务信息被优先推送并显示排序结果。

S1，具体实施时，包括如下两个子步骤：

S1A、信息存储模块更新推送信息并将更新后的推送信息传递给音频管理模块；

S1B、预处理编码单元将推送信息编码转换为信息码，并传递给合成音频单元，同时原始音频单元将原始音频传递给合成音频单元；合成音频单元将信息码与原始音频进行合成，得到一段含有信息码的音频，并将载有信息码的音频传递给存储单元进行存储，音频管理模块将载有信息码的音频和推送信息传递给信息发送模块；

S2，具体实施时，包括如下子步骤：

S2A、信息发送模块将载有信息码的音频和推送信息发送给数据库接收模块，数据库接收模块将推送信息发送给信息库模块，将载有信息码的音频发送给指纹库模块；

S2B、指纹库模块指纹提取单元接收到载有信息码的音频，将音频进行采样、加窗运算划分得到若干信号帧，再计算每音频帧信号的能量差值得到子指纹，由全部帧的子指纹构成音频指纹块，并将音频指纹块发送到指纹存储单元进行存储；

S3，具体实施时，包括如下子步骤：

S3A、查询装置的查询发送模块向信息发送装置发送查询请求；

S3B、信息发送装置的信息接收模块接收到查询请求，即查询装置的请求，并将请求发送给测量位置模块与音频管理模块，测量位置模块测量查询装置的位置信息，将位置信息传递给音频管理模块；

S3C、音频管理模块的存储单元将识别码与载有信息码的音频传递给合成音频单元、合成音频单元将查询装置的位置信息与识别码转换为二进制的声码，进行傅里叶变换得到声波信号，将声波信号调频得到超声波信号。合成音频单元将超声波信号与载有信息码的音频进一步合成得到完整信息音频，音频合成音频单元将此音频发送给信息发送模块；

S4，具体实施时，包括如下子步骤：

S4A、信息发送模块将载有位置信息、识别码、信息码的音频传递给查询装置的查询接收模块；

S4B、查询装置的查询接收模块将接收到的音频传递给解调模块，解调模块将音频解调获得超声波信号以及除去超声波后载有信息码的音频；再对超声波信号进行傅里叶逆变换得到位置信息和识别码；解调模块将位置信息传递给排序模块，将除去超声波后载有信息码的音频传递给查询发送模块；

S5，具体实施时，包括：查询发送模块将载有信息码的音频发送到数据库服务器的子数据库的数据库接收模块，数据库接收模块将此音频传递给指纹库模块；指纹库模块的指纹提取单元提取载有信息码的音频转的音频指纹块，将待匹配的音频指纹块传递给指纹匹配单元，指纹匹配单元调取指纹存储单元中的音频指纹进行匹配，匹配成功后指纹库模块向信息库模块发送请求，指纹库模块将音频指纹块对应的推送信息传递给数据库发送模块；

S6，具体实施时，包括：

S6A、数据库服务器的数据库发送模块将推送信息发送给查询装置的查询接收模块，查询接收模块将推送信息发送给排序模块；

S6B、排序模块根据推送信息中的优先码和位置信息对服务信息进行排序，若优先码为高级，则此服务信息被优先推送；若优先码为同级，则比较位置信息，角度信息为钝角的服务信息被优先推送；若角度信息同为钝角，距离信息短的服务信息被优先推送。将排序后的服务信息发送给显示模块，显示模块进行显示。

实施例2

本实施例阐述了商家在上传服务数据到数据库时，采用本发明所述的一种声波分层服务、识别的装置及声波管理方法的具体实施。

假设某一集市内共有50户店铺，每户店铺均配置一个信息发送装置（如手机），具体流程如图3所示，具体框图如图1所示：

当某一店铺内出售的物品有所变动时，店铺需要更新数据库中保存的信息，店铺配置手机的信息储存模块根据店铺变动的内容更新推送信息。信息存储模块将更新后的推送信息传递给音频管理模块。音频管理模块的预编码单元对推送信息进行编码得到信息码，使得信息传输效率提高，并将信息码传递给合成音频单元，原始音频单元将原始音频传递给合成音频单元，合成音频单元将信息码调制到原始音频上，得到载有信息码的音频，合成音频单元将载有信息码的音频存储在存储单元。音频管理模块将载有信息码的音频和推送信息传递给信息发送模块（如蓝牙）。蓝牙将载有信息码的音频和推送信息发送给数据库的数据库接收模块。

数据库接收模块将推送信息发送给信息库模块，由信息库模块存储，将载有信息码的音频发送给指纹库模块。指纹库模块的指纹提取单元将接收到的音频首先进行采样，然后采用汉宁窗进行分帧，得到若干帧信号，再进行傅里叶变换，每帧音频信号通过滤波和量化后得到若干位子指纹，由全部帧的子指纹构成音频指纹块。指纹提取单元将音频指纹块传递给指纹存储单元，由指纹存储单元进行存储；

实施例3

本实施例阐述了游客在查询店铺的信息时，采用本发明所述的一种声波分层服务、识别的装置及声波管理方法的具体实施，具体框图如图1所示，具体流程图如图2所示。

具体实施时，每个游客配置一个查询装置（如手机）。假设某一集市内共有50户店铺，每户店铺都配置信息发送装置（如手机），当某一游客进入市集内，想要查询集市内店铺的信息时，游客使用手机进行查询。手机的查询发送模块（如蓝牙）向店铺配置的手机发送查询请求。店铺配置的手机的信息接收模块（如蓝牙）在接收到请求后，由测量位置模块测量得到游客携带的手机的位置信息传递给音频管理模块。音频管理模块的合成音频单元将游客手机的位置信息和识别码转换为二进制的声码，进行傅里叶变换得到声波信号，将声波信号调频得到超声波信号。存储单元将载有信息码音频传递给合成音频单元。合成音频单元将超声波信号与载有信息码的音频进一步合成得到载有位置信息、识别码、信息码的音频。音频管理模块将载有位置信息、识别码、信息码的音频发送给信息发送模块（如蓝牙），由麦克风发送回游客的手机，由游客手机上的蓝牙接收。

游客的手机的蓝牙接收到载有位置信息、识别码、信息码的音频，传递给解调模块，由解调模块解调出超声波，得到位置信息和识别码，通过识别码得知此音频包含推送信息，将位置信息传递给排序模块，将解调后的音频传递给蓝牙，由蓝牙发送给数据库服务器的数据库接收模块。数据库接收模块将音频发送给指纹库模块。指纹管理模块对待检测的音频提取音频指纹块，并对待匹配的音频指纹块进行匹配。匹配成功后信息库模块将对应的推送信息传递给数据库发送模块，由数据库发送模块将推送信息发送给游客的手机。

游客手机蓝牙接收数据信息，并传递给排序模块，由排序模块根据位置信息和优先码对服务信息进行排序，若优先码为高级，则此服务信息被优先服务；若优先码为同级，则比较位置信息，角度信息为钝角的服务信息被优先服务；若角度信息同为钝角，距离信息短的服务信息被优先服务。若集市内发生紧急情况，紧急信息的优先码被设置为高级，被优先服务，游客可以快速获取信息进行紧急避险。排序模块将排序好后的服务信息发送给显示模块，显示模块显示服务信息。

由于声波通信过程中只用到蓝牙来传播信息，在没有网络的情况下也可以进行通信，当发生紧急情况时可确保每位游客接收到紧急消息通知，用户可以快速获取信息进行紧急避险。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。