手机的超声波通信---对于特殊声音信号的相关资料

2024-05-10 18:54:30

目的：若使用超声波信号进行定位，使用笔记本电脑产生超声波信号，要求这种信号不易被人察觉，并且方便接收端的检测，在手机这种便携式硬件上完成超声波信号的接收。

存在的问题：

如何让电脑连续不断的产生调制好的信号？采用什么方法调制？信号频段选择多少？
手机接收端使用什么方式进行接收，考虑到实际环境中其他声音对接收端信号的干扰，选择什么样的接收策略？
………

网络上的资料：

http://fengjian0106.github.io/2014/12/09/Ultrasonic-Communication/

基于使用场景而提出的一些技术参数指标：

只能使用18kHz~21kHz这个范围内的音频信号(人耳要尽量听不见这个声音，手机要能够接收到这个声音，所以只能限制在这个频率范围内)
通信距离最远要达到10米

关键技术点：

为了减小数据处理过程中的延迟现象，采取的是实时的进行音频数据采集和数据处理，具体到iOS平台上，就是使用audio unit框架来搭建PCM音频数据的采集管道，在管道的最后一个节点上，对得到的PCM数据再进行进一步的处理。
仍然是为了降低延迟，使用手机的DSP硬件来进行快速傅里叶变换，具体到iOS上，就是用了Accelerate.framework框架中的相关函数。
为了提高数据传输和解码的成功率，在2FSK的基础上，做了一些调整(magic trick)，

实际情况中，发送端维持的每个bit位的持续时间是50ms，进入空气中后，会和其他的各种各样的音频信号混杂在一起，然后才进入接收端进行变换和滤波等操作，这个时候，是很难保证每个bit位仍然能够维持在50ms的。所以：使用了边缘检测这种方式来处理音频信号，调整为18kHz和19kHz的音频信号都可以表示二进制的0，20kHz和21kHz的音频信号都可以表示二进制的1，如果是为了表示两个连续的0，那么就应该是18kHz的音频信号持续50ms，然后变成19kHz的音频信号持续50ms(或者先发送19kHz的，再发送18kHz的)，对于连续的1，也采用类似的策略。

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