[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

说明书

本发明公开了一种基于声全息的无线多通道并行通信方法、装置及设备，通过声全息发射基站构建用于通信的空间多焦点，信号被发出后，仅在焦点位置能接收到，实现端到端的通信。这种端到端的通信具有强保密性，加密基于声传播的物理过程，仅在焦点处才能收到有效信号。其空间多焦点的间距可以很小，在空气中应用40kHz超声波，配合声全息技术，可以实现3cm以内空间的完全解耦，即两个接收设备间距小于3cm也可独立接收到信号，而不受其他通道的影响，实现高密度空间复用；或实现小型设备的多通道接收，实现高速通信，实现高密度信息传递。尤其适合在电磁敏感，和电磁波难以传播的场合中应用。

技术领域

本发明属于无线通信的技术领域，尤其涉及一种基于声全息的无线多通道并行通信方法、装置及设备。

背景技术

随着物联网的发展，通讯器、传感器等大量微型设备无线部署在工业和家庭环境中，感知环境变化，提供数据以便利我们的生活。如今几乎所有智能设备都需要网络连接以及供电电源，但不可能将所有设备都使用有线的方式连接起来。

无线通讯如今发展十分迅速，但在易受电磁干扰或屏蔽的影响，同时考虑到电磁的衰减，在与水下或人体内智能设备进行通信是十分困难的，增大功率也会引入安全问题，尤其是对人体植入器械来说。声波因其波动性质在传播过程中也会携带能量和信息，可作为另一种波动形式，用于无线通讯。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于声全息的无线多通道并行通信方法、装置及设备，基于声波的特点和声全息技术，构建空间多焦点，实现基于声学的空间复用的多信道信息传递。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种基于声全息的无线多通道并行通信方法，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。

根据本发明一实施例，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。

根据本发明一实施例，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。

根据本发明一实施例，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。

根据本发明一实施例，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；