专利名称：控制通信范围的快速接入近距无线通信系统和方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种通信范围可控的快速接入高效近距无线通信的系统和方法。
背景技术：
目前的计算机或者移动设备上已经大量使用了高速无线传输进行数据交换，比较普遍使用的是 Wi-Fi (IEEE802. lla/b/g/n 标准)、蓝牙、Zigbee (IEEE 802. 15. 4 标准)、UWB (Ultra Wideband，超宽带无线传输)等技术。这些高速无线通信使得计算机间或者移动设备间可以进行信息交换和功能共享等，用户可以在这些移动设备中实现流媒体文件传输、 通信录交换、共享访问英特网操作。这些技术针对的都是长时间、多个用户、较远距离范围 (10米以上)的数据交换应用；在使用该技术时，用户都需要进行较为复杂的配置，如初次使用需要繁琐的设置、再次使用需要花费一段时间等待寻找主机并连接等。此外，这些技术由于要考虑多个用户同时工作以及射频信号质量不好等因素，其在通信过程中一般都定义了复杂的链路管理协议，这些协议开销导致无线信道利用率不高。当前，随着移动电子设备的多样化以及广泛使用，在两台设备之间即时共享数据的应用需求越来越强烈。通常共享数据的两台设备之间的距离很近(如1米以内)，但要求数据交换非常快捷、及时以及高效，例如从设备进入主设备设定范围自动连接并传输数据， 移出设定范围则自动切断连接等。而现有的通信技术均不能满足这种近距离范围内用户即时、快速、高效地交换数据的要求。现有技术中，能够在限定范围内进行无线通信系统主要有RFID射频标签系统。 RFID射频标签按频率分类分别有13. 56MHz、800-900MHz、2. 4GHz等，其中13. 56M标签读写距离小于10厘米，而其它两种则可以到达几米。而这些RFID系统均存在两个问题通信速率过低以及通信距离无法灵活控制；且标签侧均采取无源的方式，对读卡器的发射功率要求很高，不容易集成在轻便的移动电子设备中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种通讯范围可控的快速接入高效近距无线通信的系统、工具和方法，使得各种具有高速无线通信功能的设备间不需要依靠复杂的接入过程、繁琐的设置以及低效的数据交换协议开销，即可在特定距离范围内的快速接入和高效通讯。本发明解决上述技术问题的技术方案如下
一种控制通信范围的快速接入近距无线通信系统，包括至少一个主模块和至少一个从模块；所述主模块用于发送第一距离基准信号；所述从模块根据接收到的所述第一距离基准信号判断主模块和从模块间的距离是否满足预设范围，如果满足则所述主模块和从模块根据预设协议快速建立无线通信连接并进行数据交换。本发明中的控制通信范围的快速接入近距无线通信系统，其有益效果在于所述系统实现了预设距离范围内的即时、快速、高效的无线通信和数据交换；利用通信距离信息作为接入必要条件，使得接入的从设备满足规定的通信距离条件即可即时、快速、高效地建立主模块和从模块之间的无线通信并进行数据交换，从而可以大大简化当前Wi-Fi、蓝牙等现有通信技术所需要主从设备之间的预先配置，以及现有通信技术中需要的寻址、握手认证、复杂的交换协议开销等问题，为电子设备之间即时数据交换提供了极大便利。对于上述控制通信范围的快速接入近距无线通信系统的技术方案，还可以做如下进一步改进。进一步，所述主模块和从模块之间根据预设协议快速建立无线通信连接并进行数据交换的速率高于所述主模块发送第一距离基准信号的速率。采用上述进一步方案的有益效果是，实现了利用低速传输通道采用距离判断的形式建立高速数据传输通道。进一步，所述第一距离基准信号含有主模块信息和通信距离信息；所述主模块包括基准单元、第一无线通信单元和控制所述基准单元及第一无线通信单元工作的主模块控制单元；所述从模块包括测定单元、第二无线通信单元和控制所述测定单元及第二无线通信单元工作的从模块控制单元；所述基准单元用于向所述测定单元发送第一距离基准信号；所述测定单元根据从所述基准单元接收到的第一距离基准信号判断主模块和从模块间的距离是否满足预设范围，如果满足则将第一距离基准信号中含有的主模块信息传送给从模块控制单元；所述从模块控制单元接收到主模块信息后，通过第一无线通信单元和第二无线通信单元根据预设协议快速建立起主模块和从模块之间的无线通信连接并进行数据交换。采用上述进一步方案的有益效果是，第一距离基准信号含有主模块信息和通信距离信息便于从模块对主模块的确定和距离判断；主模块和从模块之间分别在主模块控制单元和从模块控制单元的控制下，利用所述基准单元和测定单元实现所述第一距离基准信号的传输和距离确认，当从模块控制单元接收到主模块信息后即可通过第一无线通信单元和第二无线通信单元根据预设协议快速建立起主模块和从模块之间的无线通信连接并进行数据交换，整个从模块和主模块间的接入过程简单，仅需要对通信距离的确定，极大的简化了主模块和从模块的预先配置。进一步，所述基准单元包括顺次串联的第一微控制器、第一编码电路、第一驱动电路和第一磁场发射线圈；所述第一微控制器用于控制第一编码电路和第一驱动电路；所述第一编码电路用于对主模块信息的无线数据帧进行逐比特编码，并传送给第一驱动电路; 所述第一驱动电路用于对第一磁场发射线圈进行驱动；所述第一磁场发射线圈用于产生含有主模块信息的第一距离基准信号并以磁信号形式进行发送；
所述测定单元包括顺次串联的第一磁感应电路、第一放大电路、第一门限判断及解调电路和第二微控制器；所述第一磁感应电路用于感应接收磁信号形式的第一距离基准信号并将其转换成电信号形式，并传送给第一放大电路；所述第一放大电路用于将第一距离基准信号进行放大并传送给第一门限判断及解调电路；所述第一门限判断及解调电路用于判断第一距离基准信号是否达到预设门限值，如果达到了预设门限值则将第一距离基准信号中的主模块信息传送给第二微控制器；所述第二微控制器用于控制第一磁感应电路、第一放大电路和第一门限判断及解调电路，并将接收到的主模块信息传送给所述从模块控制单兀。上述进一步方案提供了一种采用距离基准磁信号进行距离判断的具体方案，通过预先设定好的磁信号的发射功率，使得从模块当中预设的距离门限值可以直接反应主模块和从模块之间的通信距离，从而便于从模块进行距离判断。进一步，所述基准单元还包括设置于第一编码电路和第一驱动电路之间的第一调制电路；所述第一调制电路，用于对第一编码电路编码后的主模块信息进行调制，并传送给第一驱动电路。采用上述进一步方案的有益效果是，通过调制使得第一距离基准信号可以更好的被从模块所接收，避免第一距离基准信号在传输时丢失而造成主模块和从模块之间的第一距离基准信号发送不畅。进一步，所述测定单元还包括第二编码电路、第二驱动电路和第二磁场发射线圈； 所述第二微控制器、第二编码电路、第二驱动电路和第二磁场发射线圈顺次串联；所述第二微控制器用于控制第二编码电路和第二驱动电路；所述第二编码电路用于对从模块信息的无线数据帧进行逐比特编码，并传送给第二驱动电路；所述第二驱动电路用于对第二磁场发射线圈进行驱动；所述第二磁场发射线圈用于产生含有从模块信息的第二距离基准信号并以磁信号形式进行发送；
所述基准单元还包括第二磁感应电路、第二放大电路和第二门限判断及解调电路，所述第二磁感应电路、第二放大电路、第二门限判断及解调电路和第一微控制器顺次串联；所述第二磁感应电路用于感应接收磁信号形式的第二距离基准信号并将其转换成电信号形式，并传送给第二放大电路；所述第二放大电路用于将第二距离基准信号进行放大并传送给第二门限判断及解调电路；所述第二门限判断及解调电路用于判断第二距离基准信号是否达到预设门限值，如果达到了预设门限值则将第二距离基准信号中的从模块信息传送给第一微控制器；所述第一微控制器用于控制第二磁感应电路、第二放大电路和第二门限判断及解调电路，并将接收到的从模块信息传送给所述主模块控制单元。采用上述进一步方案，在本发明的控制通信范围的快速接入近距无线通信系统中的主模块向从模块发送第一距离基准信号的基础上，从模块也可以同时向主模块发送第二距离基准信号从而实现基准单元与测定单元之间的距离基准磁信号的双向通信和双向判断。进一步，所述测定单元还包括设置于第二编码电路和第二驱动电路之间的第二调制电路；所述第二调制电路用于对第二编码电路编码后的从模块信息进行调制，并传送给第二驱动电路。进一步，所述第一距离基准信号为低频磁信号。采用上述进一步方案的有益效果是，采用磁信号，可以使用磁感应强度物理量计算通信距离。磁感应强度随通信距离R呈IT3衰减，且采用低频磁信号穿透不同物体时的衰减小，抗干扰能力强，磁通信的鲁棒性好，使得主模块和从模块之间第一距离基准信号发送的安全性高。进一步，所述低频磁信号的频率为500Hz、1ΚΗζ、1. 5KHz、2KHz、2. 5KHz、!3KHz、4KHz、 5KHz、10KHz、20KHz、30KHz 或者 IOMHz。进一步，所述第二距离基准信号为低频磁信号。
进一步，所述低频磁信号的频率为500Hz、1ΚΗζ、1. 5KHz、2KHz、2. 5KHz、!3KHz、4KHz、 5KHz、10KHz、20KHz、30KHz 或者 IOMHz。进一步，所述基准单元包括至少三个超声波发送器和至少一个调制及启动控制装置，所述调制及启动控制装置分别与超声波发送器连接；所述调制及启动控制装置用于将主模块信息调制成第一距离基准信号，并同时启动所述至少三个超声波发送器；所述至少三个超声波发送器用于分别发送不同频率的超声波形式的第一距离基准信号；所述测定单元包括至少三个超声波接收器和至少一个解调及时间比较装置，所述超声波接收器分别与解调及时间比较装置连接；所述至少三个超声波接收器用于同时分别接收所述至少三个超声波发送器所发送的不同超声波频率的第一距离基准信号，并将所述第一距离基准信号传送给解调及时间比较装置；所述解调及时间比较装置用于分别解调不同超声波频率的第一距离基准信号，并根据不同超声波频率的第一距离基准信号到达所述测定单元的时间差判断主模块和从模块间的距离是否满足预设范围，如果满足则将第一距离基准信号中含有的主模块信息传送给从模块控制单元。上述进一步方案提供了一种采用超声波形式的第一距离基准信号进行距离判断的具体方案。采用超声波信号，可以使用超声波信号的时间物理量计算通信距离。超声波传播的速度较慢，通过比较发送和接收的时间差可以计算出超声波通信的距离。采用至少三个超声波发送器同时发送不同频率的超声波信号，并把主模块信息通过OOK或FSK等方式调制到超声波中，从模块中分别接收至少三个超声波信号，通过比较至少三个超声波到达的时间差就可计算出主模块和从模块之间的通信距离。进一步，所述基准单元包括三个超声波发送器和一个调制及启动控制装置；所述测定单元包括三个超声波接收器和一个解调及时间比较装置。采用上述进一步方案的有益效果是，使用的超声波发送器、调制及启动装置、超声波接收器和解调及时间比较装置数量最少并保证能够计算出主模块和从模块之间通信距
1 O进一步，所述第一距离基准信号为超声波信号。采用上述进一步方案的有益效果是，可以实现精确的通信距离控制，通信可控制范围可以达到几米甚至更远，也可以在1米、0. 5米甚至10厘米范围内精确控制通信等，采用超声波方案既可以适应桌面上电子设备之间相互即时、高速交换数据，也可以适应车辆之间、车辆与闸机之间等应用情况下的即时、高速数据交换，并且超声波与第一无线通信单元和第二无线通信单元之间的通信信号之间相互干扰更小。进一步，所述第一无线通信单元与第二无线通信单元为Wi-Fi模块、蓝牙模块或者UWB模块。采用上述进一步方案的有益效果是，主模块和从模块之间进行数据交换和通信可使用多种形式，满足多种形式通信需求。进一步，所述第一无线通信单元与第二无线通信单元之间无线通信频段为 433MHz、900MHz、2. 4GHz、5. 8GHz 或者 60GHz。采用上述进一步方案的有益效果是，实现高速通讯和数据交换。进一步，所述从模块根据接收到的第一距离基准信号判断主模块和从模块间的距离满足预设范围后，从模块先向主模块发送确定信号，主模块根据接收到的确定信号停止发送所述第一距离基准信号，主模块和从模块再根据预设协议快速建立无线通信连接并进行数据交换。进一步，所述从模块根据接收到的第一距离基准信号判断主模块和从模块间的距离满足预设范围后，从模块先停止接收所述第一距离基准信号，主模块和从模块再根据预设协议快速建立无线通信连接并进行数据交换。采用上述进一步方案的有益效果是，在主模块和从模块之间进行距离判断之后和建立无线通信连接并进行数据交换之前，切断第一距离基准信号的发送，从而防止信号互相干扰，提高传输效率和测量精度，设备结构简单易操作，并且可节省系统资源。进一步，所述主模块和从模块分别设置于不同的主机中。采用上述进一步方案的有益效果是，使得主机之间建立起一种即时、快速、高效的通信连接，当两台主机相互之间的距离满足互相通信所规定的范围，则可以自动进行连接并进行相互通信，大大简化当前Wi-Fi、蓝牙等现有短距离通信技术所需要的主机之间的预先配置，以及现有通信技术中需要的寻址、握手认证、复杂的交换协议开销等问题。进一步，所述主机为智能终端和/或智能交通工具。进一步，所述智能终端为台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、掌上电脑、手机、数码相机、数码摄像机、电子阅读器、音视频播放装置或者数码相框；所述智能交通工具为智能汽车或者带有提供数据交互功能的汽车、火车、飞机或者轮船。采用上述进一步方案的有益效果是，本发明的控制通信范围的快速接入近距无线通信系统可以应用于多种设备，如手机和手机之间的通信，数码相机与数码相框之间的通信，电脑与手机之间、电脑与电子阅读器之间等各类智能终端之间的通信，以及如通信终端与智能汽车，或者通信终端与提供数据服务的汽车、火车、飞机或者轮船等交通工具之间的通信，从而满足人们日益增长的信息需求，使得人们随时随地可以与周围的其它智能终端和/或带有提供数据服务的交通工具进行交互，使得人们可以更加方便快捷的获取数据信肩、ο进一步，所述主模块发送第一距离基准信号及所述主模块和从模块根据预设协议快速建立无线通信连接并进行数据交换不同时进行。采用上述进一步方案的有益效果是，防止信号互相干扰，提高传输效率和测量精度，设备结构简单易操作，并且可节省系统资源。进一步，所述主模块发送第一距离基准信号先于所述主模块和从模块根据预设协议快速建立无线通信连接并进行数据交换进行。采用上述进一步方案的有益效果是，防止信号互相干扰，提高传输效率和测量精度，设备结构简单易操作，并且可节省系统资源。进一步，所述主模块间断地发送第一距离基准信号，所述主模块和从模块在所述发送第一距离基准信号之间进行快速数据交换。采用上述进一步方案的有益效果是，防止信号互相干扰，提高传输效率和测量精度，设备结构简单易操作，并且可节省系统资源。本发明提供的一种控制通信范围的快速接入近距无线通信方法，包括如下步骤 步骤A 主模块发送距离基准信号，从模块对所述距离基准信号进行接收，并执行步骤
B ；步骤B 判断从模块和主模块之间的距离是否满足预设范围，如果为“是”则执行步骤 C，否则执行步骤A ；
步骤C 主模块与从模块之间建立无线通信，进行数据交换。采用如上所述的控制通信范围的快速接入近距无线通信方法，实现了主模块和从模块之间在预设距离范围内的即时、快速、高效的无线数据交换，从而实现了带有主模块和从模块的主机之间在预设距离范围内的即时、快速、高效的无线数据交换，大大简化了当前 Wi-Fi、蓝牙等现有短距离通信技术所需要主从设备之间的预先配置，以及现有通信技术中需要的寻址、握手认证、复杂的交换协议开销等问题，为电子设备之间即时数据交换提供了极大便利。进一步，所述距离基准信号含有主模块信息和通信距离信息； 所述步骤A包括
步骤Al 所述主模块将主模块信息转换成低频磁信号形式的距离基准信号，并发送所述低频磁信号，并执行步骤A2 ；
步骤A2 所述从模块接收低频磁信号并将其转换成电信号，并执行步骤B ； 所述步骤B包括
步骤Bl 从模块根据电信号中所含的主模块信息确定主模块； 步骤B2 从模块对电信号进行门限值判断，若电信号的电压值大于等于预设的门限值则执行步骤C，否则执行步骤Al。采用上述进一步方案的有益效果是，距离基准信号含有主模块信息和通信距离信息便于从模块对主模块的确定和距离判断；实现了采用磁信号进行距离基准信号的传输以及距离判断。进一步，所述距离基准信号含有主模块信息和通信距离信息； 所述步骤A包括
步骤Al ‘所述主模块将主模块信息转换成至少三种不同频率的超声波信号形式的距离基准信号，并同时发送所述至少三种不同频率的超声波信号，并执行步骤A2'；
步骤A2'所述从模块接收所述至少三个不同频率的超声波信号，并记录不同频率的超声波信号到达从模块的时间差，并执行步骤B ； 所述步骤B包括
步骤Bl ‘所述从模块将超声波信号进行解调，并获得主模块信息，根据所述主模块信息确定主模块；
步骤B2'所述从模块根据至少三个不同频率的超声波信号到达从模块的时间差计算从模块与主模块之间的距离并判断主模块和从模块间的距离是否满足预设范围，若满足则执行步骤C，否则执行步骤Al'。采用上述进一步方案的有益效果是，实现了采用超声波信号进行距离基准信号的传输以及距离判断。进一步，所述距离基准信号含有主模块信息和通信距离信息； 所述步骤C包括
步骤Cl 所述从模块根据所收到的主模块信息通过第二无线通信单元向主模块回传从设备的确定连接信息；步骤C2 所述主模块通过第一无线通信单元接收所述确定连接信息，并通过第一无线通信单元和第二无线通信单元建立主模块与从模块之间的无线通信。采用上述进一步方案的有益效果是，实现了主模块和从模块之间的连接确认，并开始进行无线通信。进一步，所述确定连接信息中包含所述主模块信息。采用上述进一步方案的有益效果是，当所属主模块收到包含有所述主模块信息的确定连接信息时，可以通过所述主模块信息来确定从模块为收到主模块发出距离基准信号并确定是在预设通信距离内的从模块，从而确定从模块的唯一性，使得从模块不被假冒，并保证主模块与从模块之间无线通信的安全。进一步，所述距离基准信号含有主模块信息和通信距离信息； 所述步骤C包括
步骤Cl ‘所述从模块根据所收到的主模块信息通过第二无线通信单元向主模块回传从设备的确定连接信息；
步骤C2'所述主模块通过第一无线通信单元接收所述确定连接信息，并停止发送距离基准信号；
步骤C3'通过第一无线通信单元和第二无线通信单元建立主模块与从模块之间的无线通信。其中，所述确定连接信息中包含所述主模块信息。进一步，所述距离基准信号含有主模块信息和通信距离信息； 所述步骤C包括
步骤Cl ‘所述从模块停止接收距离基准信号；
步骤C2'所述从模块根据所收到的主模块信息通过第二无线通信单元向主模块回传从设备的确定连接信息；
步骤C3'所述主模块通过第一无线通信单元接收所述确定连接信息，并通过第一无线通信单元和第二无线通信单元建立主模块与从模块之间的无线通信。其中，所述确定连接信息中包含所述主模块信息。采用上述进一步方案的有益效果是，在主模块和从模块之间进行距离判断之后和建立无线通信连接并进行数据交换之前，停止主模块和从模块之间距离基准信号的发送或接收，以停止的距离判断，从而防止信号互相干扰，提高传输效率和测量精度，设备结构简单易操作，并且可节省系统资源。进一步，所述主模块发送距离基准信号及所述主模块和从模块根据预设协议快速建立无线通信连接并进行数据交换不同时进行。采用上述进一步方案的有益效果是，防止信号互相干扰，提高传输效率和测量精度，设备结构简单易操作，并且可节省系统资源。进一步，所述主模块发送距离基准信号先于所述主模块和从模块根据预设协议快速建立无线通信连接并进行数据交换进行。采用上述进一步方案的有益效果是，防止信号互相干扰，提高传输效率和测量精度，设备结构简单易操作，并且可节省系统资源。进一步，所述主模块间断地发送距离基准信号，所述主模块和从模块在所述发送距离基准信号之间进行快速数据交换。采用上述进一步方案的有益效果是，防止信号互相干扰，提高传输效率和测量精度，设备结构简单易操作，并且可节省系统资源。
图1为本发明中控制通信范围的快速接入近距无线通信系统的结构示意图2为本发明中控制通信范围的快速接入近距无线通信系统采用磁信号实施例的基准单元和测定单元之间单向通信结构图3为本发明中控制通信范围的快速接入近距无线通信系统采用磁信号实施例的基准单元和测定单元之间双向通信结构图4为本发明中控制通信范围的快速接入近距无线通信系统采用超声波信号实施例的基准单元和测定单元之间的通信结构图5为本发明中控制通信范围的快速接入近距无线通信方法的流程图； 图6为本发明中控制通信范围的快速接入近距无线通信方法的数据交换过程的一种实施方式示意图7为本发明中控制通信范围的快速接入近距无线通信方法采用磁信号通信方式的流程图8为本发明中控制通信范围的快速接入近距无线通信方法采用超声波信号通信方式的流程图9为本发明的控制通信范围的快速接入近距无线通信方法中主模块和从模块之间建立通信连接的第一流程图10为本发明的控制通信范围的快速接入近距无线通信方法中主模块和从模块之间建立通信连接的第二流程图11为本发明的控制通信范围的快速接入近距无线通信方法中主模块和从模块之间建立通信连接的第三流程图。附图中，各标号所代表的部件列表如下
1、主模块，2、从模块，101、主模块控制单元，102、基准单元，103、第一无线通信单元， 201、从模块控制单元，202、测定单元，203、第二无线通信单元，1021、第一微控制器，1022、 正向发送单元，2021、第二微控制器，2022、正向接收判断单元，10221、第一编码电路， 10222、第一驱动电路，102 、第一磁场发射线圈，102M、第一调制电路，20221、第一磁感应电路，20222、第一放大电路，20223、第一门限判断及解调电路，2023、反向发送单元，1023、 反向接收判断单元，20231、第二编码电路，20232、第二驱动电路，20233、第二磁场发射线圈，20234、第二调制电路，10231、第二磁感应电路，10232、第二放大电路，10233、第二门限判断及解调电路，1023、调制及启动控制装置，1024、第一超声波发送器，1025、第二超声波发送器，1026、第三超声波发送器，2023、解调及时间比较装置，2024、第一超声波接收器， 2025、第二超声波接收器，2(^6、第三超声波接收器
具体实施例方式以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。图1为本发明中控制通信范围的快速接入近距无线通信系统的结构示意图。该系统包括主模块1和从模块2 ；其中，主模块1用于发送含有主模块信息和通信距离信息的第一距离基准信号；从模块2根据接收到的第一距离基准信号判断主模块1和从模块2间的距离是否满足预设范围，如果满足则主模块1和从模块2根据预设协议快速建立无线通信连接并进行数据交换。其中，主模块1和从模块2之间根据预设协议快速建立无线通信连接并进行数据交换的速率高于主模块1发送第一距离基准信号的速率。如图1所示，主模块1包括基准单元102、第一无线通信单元103、和控制基准单元 102及第一无线通信单元103工作的主模块控制单元101 ；从模块2包括测定单元202、第二无线通信单元203、和控制测定单元202及第二无线通信单元203工作的从模块控制单元201。其中，基准单元102和测定单元202之间存在从基准单元102到测定单元202的正向通信通道，根据需要也可以存在从测定单元202到基准单元102方向的反向通信信道；第一无线通信单元103和第二无线通信单元203之间存在双向高速无线通信信道。基准单元 102用于向测定单元202通过正向通信通道发送第一距离基准信号；根据需要测定单元202 也可以用于向基准单元102通过反向通信通道发送第二距离基准信号。测定单元202用于接收基准单元102发送的第一距离基准信号，判断主模块1和从模块2之间的距离是否满足预设范围；如果满足则将第一距离基准信号中含有的主模块信息传送给从模块控制单元 201 ；从模块控制单元201接收到主模块信息后，通过第一无线通信单元103和第二无线通信单元203根据预设协议快速建立起主模块1和从模块2之间的无线通信连接并进行数据交换。当然，根据需要，测定单元202和基准单元102也可以分别具有上述基准单元102和测定单元202的功能，并且测定单元202可以通过反向通信通道向基准单元102发送第二距离基准信号；相应地主模块控制单元101和从模块控制单元201可以具有彼此的控制功能以实现主模块1和从模块102之间的距离测定。第一无线通信单元103和第二无线通信单元203分别在主模块控制单元101和从模块控制单元201的控制下进行无线通信。本发明中，第一无线通信单元103和第二无线通信单元203可采用2. 4GHz频段的 Wi-Fi模块、蓝牙模块或者UWB模块，以实现他们之间的高速无线通讯和数据交换；也可以采用其它频点，例如433MHz，900MHz，5. 8GHz以及60GHz等。第一无线通信单元103和第二无线通信单元203之间的高速无线通信单元接入参数主要包括接入信道、主模块1的SSID(服务集标识)、主模块1的物理地址、密钥或证书等。 这些参数主要由主模块1中的基准单元102发出，由从模块2中测定单元202在约定范围内(如1米)接收。从模块2解析这些参数，并设置相关参数与主模块1进行连接；连接后通过密钥或证书进行相互认证确定是否进行后续数据交换。根据需要，基准单元102和测定单元202之间的通信可以采用磁信号通信方式、超声波信号通信方式等。以下所述分别以磁信号通信方式和超声波信号通信方式为例对基准单元102和测定单元202之间的通信进行说明。磁信号通信实施例
如图2所示，基准单元102为磁信号基准单元，测定单元202为磁信号测定单元，基准单元102向测定单元202发送的第一距离基准信号为磁信号形式。其中，基准单元102包括顺次串联的第一微控制器1021、第一编码电路10221、第一驱动电路10222和第一磁场发射线圈10223 ；其中第一微控制器1021用于控制第一编码电路10221和第一驱动电路10222 ； 第一编码电路10221、第一驱动电路10222和第一磁场发射线圈10223组成了用于发送磁信号形式的第一距离基准信号的正向发送单元1022。测定单元202包括顺次串联的第一磁感应电路20221、第一放大电路20222、第一门限判断及解调电路20223和第二微控制器 2021 ；其中第二微控制器2021用于控制第一磁感应电路20221、第一放大电路20222、第一门限判断及解调电路20223;第一磁感应电路20221、第一放大电路20222、第一门限判断及解调电路20223组成了正向接收判断单元2022。正向接收判断单元2022用于接收磁信号并判断主模块1和从模块2之间的距离是否满足预设范围，如果满足则将第一距离基准信号中含有的主模块信息传送给第二微控制器2021，第二微控制器2021将主模块信息传送给从模块控制单元201。具体地，正向发送单元1022中的第一编码电路10221用于对主模块信息的无线数据帧进行逐比特编码，并传送给第一驱动电路10222 ；第一驱动电路10222用于对第一磁场发射线圈10223进行驱动，以产生低频交变磁场；第一磁场发射线圈10223用于产生含有主模块信息的第一距离基准信号并以磁信号形式发送给从模块2。正向接收判断单元2022中的第一磁感应电路20221用于感应接收主模块1发送的磁信号形式的第一距离基准信号并将其转换成电信号形式；第一放大电路20222用于将电信号形式的第一距离基准信号进行放大；第一门限判断及解调电路20223用于判断电信号形式第一距离基准信号是否达到预设门限值(例如门限电压值)，如果达到则将第一距离基准信号中的主模块信息传送给第二微控制器2021。根据需要，正向发送单元1022还可在第一编码电路10221和第一驱动电路10222 之间设置第一调制电路10224，用于对第一编码电路10221编码后的主模块信息进行调制， 并传送给第一驱动电路10222。根据需要，可在图2所示的基准单元102和测定单元202之间单向通信的基础上进行扩充，以实现基准单元102和测定单元202之间的双向通信，其结构如图3所示。测定单元202还包括第二编码电路20231、第二驱动电路20232和第二磁场发射线圈20233 ； 所述第二微控制器2021、第二编码电路20231、第二驱动电路20232和第二磁场发射线圈 20233顺次串联；第二微控制器2021用于控制第二编码电路20231和第二驱动电路20232 ； 第二编码电路20231、第二驱动电路20232和第二磁场发射线圈20233组成了用于发送含有从模块信息和从模块通信距离信息的磁信号形式的第二距离基准信号的反向发送单元 2023。对应地，基准单元102还包括第二磁感应电路10231、第二放大电路10232和第二门限判断及解调电路10233 ；第二磁感应电路10231、第二放大电路10232、第二门限判断及解调电路10233和第一微控制器1021顺次串联；第一微控制器1021用于控制第二磁感应电路10231、第二放大电路10232和第二门限判断及解调电路10233 ；第二磁感应电路10231、 第二放大电路10232和第二门限判断及解调电路10233组成了反向接收判断单元1023。反向接收判断单元1023用于接收磁信号形式的第二距离基准信号并判断从模块2和主模块 1之间的距离是否满足预设范围，如果满足则将第二距离基准信号中含有的从模块信息传送给第一微控制器1021 ；第一微控制器1021将从模块信息传送给主模块控制单元101 ；主模块控制单元101接收到从模块信息后，通过第一无线通信单元103和第二无线通信单元 203根据预设协议快速建立起主模块1和从模块2之间的无线通信连接并进行数据交换。
具体地，如图3所示，反向发送单元2023中的第二编码电路20231用于对主模块信息的无线数据帧进行逐比特编码，并传送给第二驱动电路20232 ；第二驱动电路20232用于对第二磁场发射线圈20233进行驱动，产生第二低频交变磁场；第二磁场发射线圈20233 用于产生含有从模块信息的第二距离基准信号并以磁信号形式发送给主模块1。反向接收判断单元1023中的第二磁感应电路10231用于感应接收从模块2发送的磁信号形式的第二距离基准信号并将其转换成电信号形式；第二放大电路10232用于将电信号形式的第二距离基准信号进行放大；第二门限判断及解调电路10233用于判断电信号形式第二距离基准信号是否达到预设门限值，如果达到了则将第二距离基准信号中的从模块信息传送给第一微控制器1021。根据需要，反向发送单元2023还可在第二编码电路20231和第二驱动电路20232 之间设置第二调制电路20234用于对第二编码电路20231编码后的从模块信息进行调制， 并传送给第二驱动电路20232。本磁信号通信实施例中，磁感应电路由PCB (Printed Circuit Board，印制电路板)线圈、漆包线线圈、霍尔器件或其它能感应磁场变化的电路元件构成；门限判断及解调电路对磁检测电压信号按照预设的距离门限判断，未达到门限不解调也不允许通信，达到门限时对信号进行解调，解调后的信号送给第二微控制器。本磁信号通信实施例中，基准单元102和测定单元202可采用低频磁感应通信电路，其相应频点可选择 500HzUKHzU. 5ΚΗζ、2ΚΗζ、2· 5ΚΗζ、!3ΚΗζ、4ΚΗζ、^(Ηζ、IOKHz、20ΚΗζ、 30ΚΗζ或者10MHz，利用低频交变磁场穿透性能好的特点进行规定距离范围内的可控通信。正向接收判断单元2022的电路通常可以采用PCB线圈、漆包线线圈或霍尔器件、 巨磁阻、磁感应开关等构成。该电路并不仅限于用这几种元件。原则上任何能将磁场变化转变为电信号的传感器都可以用于该模块，唯一限制是可置入使用该单元的设备中。本磁信号通信实施例中，利用低频交变磁场实现可控通信距离范围，利用高速无线通信通道结合基准单元102和测定单元202实现主模块1和从模块2的可靠快速连接， 同时利用第一无线通信单元103和第二无线通信单元203之间的高速无线通信通道实现主模块1和从模块2之间高速的数据通讯。其具有如下特点1、主模块1的基准单元102发射低频交变磁场信号，从模块2只需接收该磁场信号，因此可以将接收线圈或其它接收电路小型化，足以满足植入从模块2的移动设备小巧的要求；2、由于接收信号较弱，植入从模块2的移动设备内需要增加放大电路。另外移动设备中同时置入的第二无线通信单元203 可为高速无线通信单元(Wi-Fi、蓝牙)从而实现双向高速通讯。如前所述，主模块1上的基准单元102和从模块2上的测定单元202电路的天线很小，可以轻易的集成到移动设备上。依照本实施例所选定的频点(500HzUKHzU.5KHz、2KHz、2. 5KHz、3KHz、4KHz、 5KHzU0KHz,20KHz,30KHz或者10MHz)，系统在该频点以下工作距离范围控制较为准确。作为一种扩展，系统工作在这些频点以上也不是绝对不行，可能的效果是距离控制的精度范围降低，只是一种性能改变的延伸应用。本实施方式中，系统通过预先设定好的门限值来实现距离判断，即主模块按照预设的发射参数发射低频磁信号，从模块2接收该低频信号并转换为电信号，通过预先设定的门限值来判断从模块2与主模块1之间是否进入预先设定的有效距离区间。该门限值对所有的从模块2均相同，无需针对不同的从模块2进行修改(即所谓校准)。
本实施例中，第一调制电路102M或者第二调制电路20234可以采用多种调制方式
1)载波调制方式调制第一编码电路10221或者第二编码电路20231产生的基带信号通过第一调制电路102M或者第二调制电路20234对载波进行调制，载波可以为正弦波、方波及三角波等，调制可以采用开关频移键控(00K)、相移键控、频移键控(FSK)等，调制后的信号通过第一驱动电路10222或者第二驱动电路20232加载到第一磁场发射线圈10223或者第二磁场发射线圈20233上；
2)无载波直接基带发射第一编码电路10221或者第二编码电路20231产生的基带信号，通过第一驱动电路10222或者第二驱动电路20232直接加载到第一磁场发射线圈10223 或者第二磁场发射线圈20233上；
3)其它调制方式由于本发明系统采用门限值判断的方式进行距离控制，因此调制方式不宜采用幅度调制，凡是发送过程中能够保持从模块2内检测信号幅度基本恒定的调制方式均可以用于本发明的系统；
第一编码电路10221或者第二编码电路20231可以采用多种编码方式 1)曼彻斯特编码比特1编码为两个符号01，比特0编码为10。2)差分曼彻斯特编码有两种比特符号序列01及10，比特1编码为与上一符号序列不同，比特0则相同，或者反过来编码亦可。3)其它编码方式由于本发明系统采用门限判断的方式进行距离控制，因此低频调制信号应当保持均值稳定。在一个优选实施例中，编码后的序列不含有直流分量，凡是编码后平均直流分量为零的编码方式均可以用于本优选实施例。在上述具体实现电路中，第一磁场发射线圈10223或者第二磁场发射线圈20233 可以为漆包线线圈或PCB线圈。第一磁场发射线圈10223或者第二磁场发射线圈20233的匝数可以大于10圈，优选地，匝数为50 500圈。优选地，第一磁场发射线圈10223或者第二磁场发射线圈20233内填塞有铁氧体磁芯或铁芯。优选地，第一磁场发射线圈10223或者第二磁场发射线圈20233所包围面积的截面至少包含直径3cm的圆形区域或者3cmX 3cm 的方形区域。超声波信号通信实施例
如图4所示，本实施例中，基准单元102包括调制及启动控制装置1023、第一超声波发送器1024、第二超声波发送器1025和第三超声波发送器1026，调制及启动控制装置1023 分别与第一超声波发送器1024、第二超声波发送器1025和第三超声波发送器10 连接； 其中，调制及启动控制装置1023用于将主模块信息调制到第一距离基准信号，并同时启动第一超声波发送器1024、第二超声波发送器1025和第三超声波发送器10 以发送超声波形式的距离基信号；第一超声波发送器1024、第二超声波发送器1025和第三超声波发送器 1026用于分别发送不同频率的超声波信号。测定单元202包括解调及时间比较装置2023、 第一超声波接收器20M、第二超声波接收器2025和第三超声波接收器20 ；解调及时间比较装置2023分别与第一超声波接收器20M、第二超声波接收器2025和第三超声波接收器20 连接；其中，第一超声波接收器20M、第二超声波接收器2025和第三超声波接收器 2026用于同时分别接收第一超声波发送器1024、第二超声波发送器1025和第三超声波发送器10 所发送的不同频率的超声波信号，并将接收到的不同频率的超声波信号传送给解调及时间比较装置2023 ；解调及时间比较装置2023用于分别解调不同频率的超声波信号，并根据不同频率的超声波信号到达测定单元202的时间差判断主模块1和从模块2之间的距离是否满足预设范围，如果满足则将第一距离基准信号中含有的主模块信息传送给从模块控制单元201。本实施例中，调制及启动控制装置1023可通过OOK方式将主模块信息调制到超声波形式的第一距离基准信号；第一超声波接收器20M、第二超声波接收器2025和第三超声波接收器20 只能分别对应接收第一超声波发送器1024、第二超声波发送器1025和第三超声波发送器10 分别发送的不同超声波频率的第一距离基准信号；例如第一超声波接收器20M只能接收第一超声波发送器IOM的信号，第二超声波接收器2025只能接收第二超声波发送器1025的信号，第三超声波接收器20 只能接收第三超声波发送器1(^6。本实施例中，基准单元102可以采用多个调制及启动控制装置及三个以上的超声波发送器，对应的测定单元202也可以采用多个解调及时间比较装置及三个以上的超声波接收器，但最优化方案为本实施例中所采用的一个调制及启动控制装置、三个声波发送器、 一个解调及时间比较装置和三个超声波接收器。在本发明的系统中，主模块1通过低频磁信号或者超声波信号将主模块信息传给从模块2，从模块2通过第二无线通信单元203和第一无线通信单元103的双向高速无线通信信道将主模块信息回传给主模块1，主模块1通过识别回传的主模块信息的正确性，进而实现了从模块2与主模块1之间的唯一绑定。绑定之后通过第一无线通信单元103和第二无线通信单元203之间的双向高速无线通信信道来完成主模块1和从模块2之间的双向的高速大数据量的通讯。作为一种实施例，第一距离基准信号的发送和快速建立无线通信连接并进行数据交换可以不同时进行。比如，第一距离基准信号的发送先于快速建立无线通信连接并进行数据交换进行；或者主模块1间断地发送第一距离基准信号，主模块1和从模块2在所述发送第一距离基准信号之间进行快速数据交换。在上述控制通信范围的快速接入近距无线通信系统中，当从模块2根据接收到的第一距离基准信号判断主模块1和从模块2之间的距离满足预设范围之后，和主模块1根据预设协议快速建立无线通信连接并进行数据交换之前，主模块1和从模块2可以断开其间的第一距离基准信号的发送，以防止信号互相干扰， 提高传输效率和测量精度，设备结构简单易操作，节省系统资源。具体地可以通过如下两种方式
1)从模块2向主模块1发送确定信号，主模块1根据接收到的确定信号停止发送第一距离基准信号，主模块1和从模块2再根据预设协议快速建立无线通信连接并进行数据交换；
2)从模块先停止接收所述第一距离基准信号，主模块1和从模块2再根据预设协议快速建立无线通信连接并进行数据交换。上述控制通信范围的快速接入近距无线通信系统中的主模块1和从模块2可以分别设置于不同的主机中。这样，主模块信息也可以为主机信息，从而可以实现主机之间的控制通信范围的快速接入近距无线通信。所述主机包括但不限于智能终端和/或智能交通工具等。其中，智能终端包括台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、掌上电脑、手机、数码相机、数码摄像机、电子阅读器、音视频播放装置以及数码相框等产品；智能交通工具包括智能汽车或者带有提供数据交互功能的汽车、火车、飞机或者轮船等其它交通工具。本发明同时提供的一种控制通信范围的快速接入近距无线通信方法，如图5、图6 所示，包括
步骤A 主模块发送含有主模块信息和通信距离信息的距离基准信号，从模块对所述距离基准信号进行接收，并执行步骤B ；
步骤B 判断从模块和主模块之间的距离是否满足预设范围，如果为“是”则执行步骤 C，否则执行步骤A ；
步骤C 主模块与从模块之间建立无线通信，进行数据交换。通过上述方法可以实现主模块与从模块之间的控制通信范围的快速接入近距无线通信，进而使得设分别置有主模块和从模块的两个主机之间获得控制通信范围的快速接入近距无线通信。若主模块与从模块之间采用磁信号通信实施例的方式，则上述方法中可以采用如下步骤，如图7所示
步骤Al 所述主模块将主模块信息调制到低频磁信号形式的距离基准信号，并发送所述低频磁信号；
步骤A2 所述从模块接收低频磁信号并将其转换成电信号，并执行步骤B ； 步骤Bl 从模块根据电信号中所含的主模块信息确定主模块； 步骤B2 从模块对电信号进行门限值判断，若电信号的电压值大于等于预设的门限值则执行步骤C，否则执行步骤Al。其中，步骤Al和步骤A2为步骤A的子步骤，步骤Bl和步骤B2为步骤B的子步骤。若主模块与从模块之间采用超声波信号通信实施例的方式，则上述方法中可以采用如下步骤，如图8所示
步骤Al ‘所述主模块将主模块信息调制到至少三种不同频率的超声波信号形式的距离基准信号，并同时发送所述至少三种不同频率的超声波信号；
步骤A2'所述从模块接收所述至少三个不同频率的超声波信号，并记录不同频率的超声波信号到达从模块的时间差，并执行步骤B ；
步骤Bl ‘所述从模块将超声波信号进行解调，并获得主模块信息，根据所述主模块信息确定主模块；
步骤B2'所述从模块根据至少三个不同频率的超声波信号到达从模块的时间差计算从模块与主模块之间的距离并判断主模块和从模块间的距离是否满足预设范围，若满足则执行步骤C，否则执行步骤Al'。其中，步骤Al'和步骤A2'为步骤A的子步骤，步骤Bl'和步骤B2'为步骤B的子步骤。上述方法中，如图9所示，步骤C还可细化为
步骤Cl 所述从模块根据所收到的主模块信息通过第二无线通信单元向主模块回传从设备的确定连接信息；
步骤C2 所述主模块通过第一无线通信单元接收所述确定连接信息，并通过第一无线通信单元和第二无线通信单元建立主模块与从模块之间的无线通信。
其中，确定连接信息中包含所述主模块信息。这样，便可以在主模块和从模块之间确定唯一的连接关系，防止其它设备冒充从模块与主模块之间进行数据交换，进而保证了本发明的控制通信范围的快速接入近距无线通信工具进行无线通信的安全。作为一种实施例，无线距离基准信号的发送和快速建立无线通信连接并进行数据交换可以不同时进行。例如，距离基准信号的发送可以先于主模块和从模块之间建立高速的无线通信连接并进行数据交换进行。或者所述主模块可以间断地发送距离基准信号，所述主模块和从模块在所述发送距离基准信号之间进行快速数据交换。当从模块判断满足预设距离范围后，主模块和从模块之间先关闭距离基准信号的发送，再建立主模块和从模块之间的高速的无线通信连接并进行数据交换。具体的，步骤C可由下述步骤组成，如图10 所示
步骤Cl ‘所述从模块根据所收到的主模块信息通过第二无线通信单元向主模块回传从设备的确定连接信息；
步骤C2'所述主模块通过第一无线通信单元接收所述确定连接信息，并停止发送距离基准信号；
步骤C3'通过第一无线通信单元和第二无线通信单元建立主模块与从模块之间的无线通信。步骤C还可由下述步骤组成，如图11所示，以实现不同时进行距离基准信号的发送和建立高速无线通信连接并进行数据交换
步骤Cl ‘所述从模块停止接收距离基准信号；
步骤C2'所述从模块根据所收到的主模块信息通过第二无线通信单元向主模块回传从设备的确定连接信息；
步骤C3'所述主模块通过第一无线通信单元接收所述确定连接信息，并通过第一无线通信单元和第二无线通信单元建立主模块与从模块之间的无线通信。上述两种步骤C的细化方案中，确定连接信息中包含所述主模块信息。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种控制通信范围的快速接入近距无线通信系统，其特征在于包括至少一个主模块和至少一个从模块；所述主模块用于发送第一距离基准信号；所述从模块根据接收到的所述第一距离基准信号判断主模块和从模块间的距离是否满足预设范围，如果满足则所述主模块和从模块根据预设协议快速建立无线通信连接并进行数据交换。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述主模块和从模块之间根据预设协议快速建立无线通信连接并进行数据交换的速率高于所述主模块发送第一距离基准信号的速率。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于所述第一距离基准信号含有主模块信息和通信距离信息；所述主模块包括基准单元、第一无线通信单元和控制所述基准单元及第一无线通信单元工作的主模块控制单元；所述从模块包括测定单元、第二无线通信单元和控制所述测定单元及第二无线通信单元工作的从模块控制单元；所述基准单元用于向所述测定单元发送第一距离基准信号；所述测定单元根据从所述基准单元接收到的第一距离基准信号判断主模块和从模块间的距离是否满足预设范围，如果满足则将第一距离基准信号中含有的主模块信息传送给从模块控制单元；所述从模块控制单元接收到主模块信息后，通过第一无线通信单元和第二无线通信单元根据预设协议快速建立起主模块和从模块之间的无线通信连接并进行数据交换。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于所述基准单元包括顺次串联的第一微控制器、第一编码电路、第一驱动电路和第一磁场发射线圈；所述第一微控制器用于控制第一编码电路和第一驱动电路；所述第一编码电路用于对主模块信息的无线数据帧进行逐比特编码，并传送给第一驱动电路；所述第一驱动电路用于对第一磁场发射线圈进行驱动；所述第一磁场发射线圈用于产生含有主模块信息的第一距离基准信号并以磁信号形式进行发送；所述测定单元包括顺次串联的第一磁感应电路、第一放大电路、第一门限判断及解调电路和第二微控制器；所述第一磁感应电路用于感应接收磁信号形式的第一距离基准信号并将其转换成电信号形式并传送给第一放大电路；所述第一放大电路用于将第一距离基准信号进行放大并传送给第一门限判断及解调电路；所述第一门限判断及解调电路用于判断第一距离基准信号是否达到预设门限值，如果达到了预设门限值则将第一距离基准信号中的主模块信息传送给第二微控制器；所述第二微控制器用于控制第一磁感应电路、第一放大电路和第一门限判断及解调电路，并将接收到的主模块信息传送给所述从模块控制单兀。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于所述基准单元还包括设置于第一编码电路和第一驱动电路之间的第一调制电路；所述第一调制电路，用于对第一编码电路编码后的主模块信息进行调制，并传送给第一驱动电
6.根据权利要求4或5所述的系统，其特征在于所述测定单元还包括第二编码电路、第二驱动电路和第二磁场发射线圈；所述第二控制器、第二编码电路、第二驱动电路和第二磁场发射线圈顺次串联；所述第二微控制器用于控制第二编码电路和第二驱动电路；所述第二编码电路用于对从模块信息的无线数据帧进行逐比特编码，并传送给第二驱动电路；所述第二驱动电路用于对第二磁场发射线圈进行驱动；所述第二磁场发射线圈用于产生含有从模块信息的第二距离基准信号并以磁信号形式进行发送；所述基准单元还包括第二磁感应电路、第二放大电路和第二门限判断及解调电路，所述第二磁感应电路、第二放大电路、第二门限判断及解调电路和第一微控制器顺次串联；所述第二磁感应电路用于感应接收磁信号形式的第二距离基准信号并将其转换成电信号形式，并传送给第二放大电路；所述第二放大电路用于将第二距离基准信号进行放大并传送给第二门限判断及解调电路；所述第二门限判断及解调电路用于判断第二距离基准信号是否达到预设门限值，如果达到了预设门限值则将第二距离基准信号中的从模块信息传送给第一微控制器；所述第一微控制器用于控制第二磁感应电路、第二放大电路和第二门限判断及解调电路，并将接收到的从模块信息传送给所述主模块控制单元。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于所述测定单元还包括设置于第二编码电路和第二驱动电路之间的第二调制电路；所述第二调制电路用于对第二编码电路编码后的从模块信息进行调制，并传送给第二驱动电路。
8.根据权利要求1至5任一项所述的系统，其特征在于所述第一距离基准信号为低频磁信号。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于所述低频磁信号的频率为500Ηζ、1ΚΗζ、 1. 5ΚΗζ、2ΚΗζ、2· 5ΚΗζ、!3ΚΗζ、4ΚΗζ、5ΚΗζ、IOKHz、20ΚΗζ、30ΚΗζ 或者 IOMHz0
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于所述第二距离基准信号为低频磁信号。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于所述低频磁信号的频率为500Ηζ、ΙΚΗζ、 1. 5ΚΗζ、2ΚΗζ、2· 5ΚΗζ、!3ΚΗζ、4ΚΗζ、5ΚΗζ、IOKHz、20ΚΗζ、30ΚΗζ 或者 IOMHz0
12.根据权利要求3所述的系统，其特征在于所述基准单元包括至少三个超声波发送器和至少一个调制及启动控制装置，所述调制及启动控制装置分别与超声波发送器连接；所述调制及启动控制装置用于将主模块信息调制成第一距离基准信号，并同时启动所述至少三个超声波发送器；所述至少三个超声波发送器用于分别发送不同频率的超声波形式的第一距离基准信号；所述测定单元包括至少三个超声波接收器和至少一个解调及时间比较装置，所述超声波接收器分别与解调及时间比较装置连接；所述至少三个超声波接收器用于同时分别接收所述至少三个超声波发送器所发送的不同超声波频率的第一距离基准信号，并将所述第一距离基准信号传送给解调及时间比较装置；所述解调及时间比较装置用于分别解调不同超声波频率的第一距离基准信号，并根据不同超声波频率的第一距离基准信号到达所述测定单元的时间差判断主模块和从模块间的距离是否满足预设范围，如果满足则将第一距离基准信号中含有的主模块信息传送给从模块控制单元。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于所述基准单元包括三个超声波发送器和一个调制及启动控制装置；所述测定单元包括三个超声波接收器和一个解调及时间比较直ο
14.根据权利要求1至3任一项所述的系统，其特征在于所述第一距离基准信号为超声波信号。
15.根据权利要求3至5、12或13任一项所述的系统，其特征在于所述第一无线通信单元与第二无线通信单元为Wi-Fi模块、蓝牙模块或者UWB模块。
16.根据权利要求3至5、12或13任一项所述的系统，其特征在于所述第一无线通信单元与第二无线通信单元之间无线通信频段为433MHz、900MHz、2. 4GHz、5. 8GHz或者 60GHz。
17.根据权利要求1至5、12或13任一项所述的系统，其特征在于所述从模块根据接收到的第一距离基准信号判断主模块和从模块间的距离满足预设范围后，从模块先向主模块发送确定信号，主模块根据接收到的确定信号停止发送所述第一距离基准信号，主模块和从模块再根据预设协议快速建立无线通信连接并进行数据交换。
18.根据权利要求1至5、12或13任一项所述的系统，其特征在于所述从模块根据接收到的第一距离基准信号判断主模块和从模块间的距离满足预设范围后，从模块先停止接收所述第一距离基准信号，主模块和从模块再根据预设协议快速建立无线通信连接并进行数据交换。
19.根据权利要求1至5、12或13任一项所述的系统，其特征在于所述主模块和从模块分别设置于不同的主机中。
20.根据权利要求19所述的控制通信范围的快速接入近距无线通信工具，其特征在于所述主机为智能终端和/或智能交通工具。
21.根据权利要求20所述的控制通信范围的快速接入近距无线通信工具，其特征在于所述智能终端为台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、掌上电脑、手机、数码相机、数码摄像机、电子阅读器、音视频播放装置或者数码相框；所述智能交通工具为智能汽车或者带有提供数据交互功能的汽车、火车、飞机或者轮船。
22.根据权利要求1至5、12或13任一项所述的系统，其特征在于所述主模块发送第一距离基准信号及所述主模块和从模块根据预设协议快速建立无线通信连接并进行数据交换不同时进行。
23.根据权利要求22所述的系统，其特征在于所述主模块发送第一距离基准信号先于所述主模块和从模块根据预设协议快速建立无线通信连接并进行数据交换进行。
24.根据权利要求22所述的系统，其特征在于所述主模块间断地发送第一距离基准信号，所述主模块和从模块在所述发送第一距离基准信号之间进行快速数据交换。
25.—种控制通信范围的快速接入近距无线通信方法，包括如下步骤步骤A 主模块发送距离基准信号，从模块对所述距离基准信号进行接收，并执行步骤B ；步骤B 判断从模块和主模块之间的距离是否满足预设范围，如果为“是”则执行步骤 C，否则执行步骤A ；步骤C 主模块与从模块之间建立无线通信，进行数据交换。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于所述距离基准信号含有主模块信息和通信距离信息； 所述步骤A包括步骤Al 所述主模块将主模块信息转换成低频磁信号形式的距离基准信号，并发送所述低频磁信号，并执行步骤A2 ；步骤A2 所述从模块接收低频磁信号并将其转换成电信号，并执行步骤B ； 所述步骤B包括步骤Bl 从模块根据电信号中所含的主模块信息确定主模块； 步骤B2:从模块对电信号进行门限值判断，若电信号大于等于预设的门限值则执行步骤C，否则执行步骤Al。
27.根据权利要求25所述的方法，其特征在于 所述距离基准信号含有主模块信息和通信距离信息； 所述步骤A包括步骤Al ‘所述主模块将主模块信息转换成至少三种不同频率的超声波信号形式的距离基准信号，并同时发送所述至少三种不同频率的超声波信号，并执行步骤A2'；步骤A2'所述从模块接收所述至少三个不同频率的超声波信号，并记录不同频率的超声波信号到达从模块的时间差，并执行步骤B ； 所述步骤B包括步骤Bl ‘所述从模块将超声波信号进行解调，并获得主模块信息，根据所述主模块信息确定主模块；步骤B2'所述从模块根据至少三个不同频率的超声波信号到达从模块的时间差计算从模块与主模块之间的距离并判断主模块和从模块间的距离是否满足预设范围，若满足则执行步骤C，否则执行步骤Al'。
28.根据权利要求25至27任一项所述的方法，其特征在于 所述距离基准信号含有主模块信息和通信距离信息；所述步骤C包括步骤Cl 所述从模块根据所收到的主模块信息通过第二无线通信单元向主模块回传从设备的确定连接信息；步骤C2 所述主模块通过第一无线通信单元接收所述确定连接信息，并通过第一无线通信单元和第二无线通信单元建立主模块与从模块之间的无线通信。
29.根据权利要求观所述的方法，其特征在于所述确定连接信息中包含所述主模块 fn息ο
30.根据权利要求25至27任一项所述的方法，其特征在于 所述距离基准信号含有主模块信息和通信距离信息；所述步骤C包括步骤Cl ‘所述从模块根据所收到的主模块信息通过第二无线通信单元向主模块回传从设备的确定连接信息；步骤C2'所述主模块通过第一无线通信单元接收所述确定连接信息，并停止发送距离基准信号；步骤C3'通过第一无线通信单元和第二无线通信单元建立主模块与从模块之间的无线通信。
31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于所述确定连接信息中包含所述主模块fn息ο
32.根据权利要求25至27任一项所述的方法，其特征在于 所述距离基准信号含有主模块信息和通信距离信息；所述步骤C包括步骤Cl'‘所述从模块停止接收距离基准信号；步骤C2'‘所述从模块根据所收到的主模块信息通过第二无线通信单元向主模块回传从设备的确定连接信息；步骤C3'‘所述主模块通过第一无线通信单元接收所述确定连接信息，并通过第一无线通信单元和第二无线通信单元建立主模块与从模块之间的无线通信。
33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于所述确定连接信息中包含所述主模块 fn息ο
34.根据权利要求25至27任一项所述的方法，其特征在于所述主模块发送距离基准信号及所述主模块和从模块根据预设协议快速建立无线通信连接并进行数据交换不同时进行。
35.根据权利要求34所述的方法，其特征在于所述主模块发送距离基准信号先于所述主模块和从模块根据预设协议快速建立无线通信连接并进行数据交换进行。
36.根据权利要求34所述的方法，其特征在于所述主模块间断地发送距离基准信号， 所述主模块和从模块在所述发送距离基准信号之间进行快速数据交换。
全文摘要
本发明涉及一种通信范围可控的快速接入高效近距无线通信的系统和方法。所述系统包括至少一个主模块和至少一个从模块，其中主模块用于发送含有主模块信息和通信距离信息的距离基准信号，从模块根据接收到的所述距离基准信号判断主模块和从模块间的距离是否满足预设范围，如果满足则主模块和从模块根据预设协议快速建立无线通信连接并进行数据交换。基准单元和测定单元之间采用了低频的磁信号或者超声波信号进行通信，以满足近距离接入的要求。本发明的系统和方法实现了特定距离范围内的即时、快速、高效的无线数据交换。
文档编号H04B5/00GK102412869SQ20101028801
公开日2012年4月11日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者余运波, 朱杉 申请人:国民技术股份有限公司