[发明专利]基于声全息的无线多通道并行通信方法、装置及设备

权利要求书

1.一种基于声全息的无线多通道并行通信方法，其特征在于，包括：

获取声全息发射基站的初始参数，初始化声全息算法；

获取声全息发射基站的并行通道数量以及各接收设备的空间位置，基于声全息算法，在每个接收设备位置处构建焦点型声场；

根据通信协议及接收设备的解调方式，将通信信号进行数字编码和调制，实现对每个焦点幅度、相位和/或频率的独立控制，得到优化的发射参数；

基于所述发射参数，设置每个发射单元的发射状态，根据每个焦点的调制方式，发射超声信号，使每个焦点处的超声信号按所需的编码和调制方式波动，实现端到端的多通道并行通信。

2.如权利要求1所述的基于声全息的无线多通道并行通信方法，其特征在于，所述在每个接收设备位置处构建焦点型声场进一步包括：

基于声全息算法，对空间多焦点进行解耦合，使得每个焦点可独立携带信息，构成多信道传输。

3.如权利要求1所述的基于声全息的无线多通道并行通信方法，其特征在于，所述在每个接收设备位置处构建焦点型声场进一步包括：

基于声全息算法构建的空间多焦点中相邻两焦点的距离小于3cm，实现3cm以内空间的完全解耦。

4.如权利要求1所述的基于声全息的无线多通道并行通信方法，其特征在于，所述获取声全息发射基站的初始参数，基于声全息算法，完成计算初始化进一步包括：

根据声全息发射基站的特性，定义辐射源；

根据声全息发射基站的发射单元的频率、形状、尺寸、位置及角度，自动生成网格；

其中，发射单元的发射参数可设置为常规的均匀阵列、非均匀排列的阵列或稀疏阵列；其每个阵元可独立设置为任意形状，以及任意偏转角度；

对于规则形状的发射单元，网格可以复用，只生成不重复的网格；对于阵列中相同的阵元也可实现复用，只对一个阵元生成网格。

5.如权利要求1所述的基于声全息的无线多通道并行通信方法，其特征在于，所述得到优化的发射参数进一步包括：

仿真声传播过程，将目标声场反向传播至声全息发射基站的发射平面；

获取反向传播至发射平面处的声场分布的反馈信息，计算发射平面的发射参数。

6.如权利要求5所述的基于声全息的无线多通道并行通信方法，其特征在于，所述仿真声传播过程，将目标声场反向传播至发射平面进一步包括：

对于均匀介质可使用基于物理模型的反向传播运算，基于共轭格林函数，使用包含瑞利积分、有限元、有限差分在内的数值计算方法实现基于物理模型的反向传播；

对于复杂介质可使用误差反向传播的运算形式，基于数学优化方法，根据目标声场，将误差反向传播至发射平面；

基于数学模型或物理模型的反向传播过程，将声场信息编码至整个发射平面，基于此构建的声场，具有较强的鲁棒性和抗干扰性。

7.如权利要求5所述的基于声全息的无线多通道并行通信方法，其特征在于，所述获取反向传播至发射平面处的声场分布的反馈信息，计算发射平面的发射参数进一步包括：

所述反向传播的结果即反馈信息；

基于物理模型的反向传播，提取反馈信息中的发射面处的声压，对发射面各发射单元表面的声压进行积分或空间滤波操作，得到发射面上各发射单元的发射幅度和相位；

基于数学优化模型的反向传播，根据不同优化算法，对发射单元的幅度和相位进行调整；

在每次迭代得到各发射单元的发射幅度和相位后，根据使用的发射设备的发射单元的辐射性能再次进行修正，对发射幅度和相位进行分级量化，校准一致性和量化误差，得到适用于当前发射设备的发射参数。