基于蓝牙的多人双工对讲系统及方法与流程

本发明涉及对讲技术领域，尤其涉及基于蓝牙通讯的对讲技术。

背景技术：

对讲技术领域中，目前的基于蓝牙的对讲技术都是点对点语音，支持两部蓝牙对讲设备相互连接通讯；在具体实施时，已经可以实现两个蓝牙耳机间的相互配对通讯(见于专利名称为“基于蓝牙耳机的语音通信系统及语音通信方法”的中国发明专利，其专利申请号为：2015101076549；公布日为2015.07.08；申请日为：2015.03.12)；但是三个及以上的蓝牙设备相互实现对讲目前是没有的；

目前的多个设备相互通讯常见的是采用在同一频段工作的多个对讲机；其中一个对讲机说话其余对讲机均能收听；

然而，对讲机是单独的设备，只适用于固定的环境中，其使用方式和范围均有所限制，与此同时，对讲机的携带较为不便；相比人们随身携带的手机等设备，随身携带对讲机无疑增加了对讲通讯的复杂性。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于蓝牙的多人双工对讲系统及方法，其能够实现三个以上蓝牙对讲终端的相互配对通信；蓝牙对讲终端的蓝牙配对方式以及便携性均优于传统的对讲设备。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

基于蓝牙的多人双工对讲系统，包含至少三个可相互配对通讯的蓝牙对讲终端；所述蓝牙对讲终端包含蓝牙模块和人机交互接口硬件模块；

所述人机交互接口硬件模块包含用于使用蓝牙功能以及控制蓝牙对讲终端信息的按键、LED指示灯、电池、喇叭、麦克风；所述人机交互接口硬件模块包含用于配对两个蓝牙对讲终端的配对模块和记录查询配对过的蓝牙对讲终端的设备信息的存储模块。

作为本发明的基于蓝牙的多人双工对讲系统的一种优选实施方式：所述蓝牙模块包括蓝牙射频协议(Bluetooth Radio)、基带层(Baseband)、链路管理协议(Link Manager Protocol)、主机控制器接口协议(HCI)、逻辑链路控制与适配协议(L2CAP)、服务发现协议(SDP)和音频协议(Audio)；

蓝牙射频协议处于蓝牙协议栈的最底层,包括频段与信道安排、发射机特性和接收机特性,用于规范物理层无线传输技术,实现空中数据的收发，蓝牙工作在2.4GHz ISM频段；

蓝牙无线收发装置负责数据和语音的发送和接收；

基带层在蓝牙协议栈中位于蓝牙射频层之上,同射频层一起构成了蓝牙的物理层；

基带层的主要功能包括：链路控制，所述链路控制包含承载链路连接和功率控制链路级路由；管理物理链路,SCO链路和ACL链路；定义基带分组格式和分组类型,其中SCO分组包含的类型有HVl、HV2、HV3和DV，ACL分组包含的类型有DMl、DHl、DM3、DH3、DM5、DH5、AUXl；流量控制,通过STOP和GO指令来实现；采用13比例前向纠错码、23比例前向纠错码以及数据的自动重复请求ARQ(Automatic Repeat Request)方案实现纠错功能；另外还有处理数据包、寻呼、查询接入和查询蓝牙设备的功能；

链路管理协议(LMP)是在蓝牙协议栈中的一个数据链路层协议，LMP执行链路设置、认证、链路配置；链路管理器发现其它远程链路管理器(LM)并与它们通过链路管理协议(LMP)进行通信；

蓝牙HCI是位于蓝牙模块的逻辑链路控制与适配协议层和链路管理协议层之间的一层协议；HCI为上层协议提供了进入链路管理器的统一接口和进入基带的统一方式；在HCI的主机和HCI主机控制器之间存在若干传输层；

逻辑链路控制与适配层协议(L2CAP)是基带的高层协议,逻辑链路控制与适配层协议与链路管理协议(LMP)并行工作；L2CAP为高层提供数据服务,允许高层和应用层协议收发大小为64KB的L2CAP数据包；L2CAP只支持基带面向无连接的异步传输(ACE),不支持面向连接的同步传输(SCO)；L2CAP采用了多路技术、分割和重组技术、组提取技术,主要提供协议复用、分段和重组、认证服务质量、组管理功能；

服务发现协议(SDP)可以动态地查询到设备信息和服务类型；

蓝牙音频协议(Audio)是通过在基带上直接传输SCO分组实现的。

作为本发明的一种优选实施方式：所述蓝牙对讲终端的数量为3～8个。

作为本发明的基于蓝牙的多人双工对讲系统的一种优选实施方式：所述蓝牙对讲终端为蓝牙耳机；所述蓝牙耳机包含蓝牙模块和人机交互接口硬件模块；携带有蓝牙对讲终端的使用者还佩戴有手机和/或GPS。

本发明还公开了一种基于蓝牙的多人双工对讲方法，其包含任一上述的基于蓝牙的多人双工对讲系统；

上述基于蓝牙的多人双工对讲系统中，多个蓝牙对讲终端进行配对通讯时，新保存的地址按一下按键后连接，之前保存的地址按两下按键后连接；

遇到已经配过的重新配对时，重新保存其地址；

当连续配两次，第二次不重新保存地址；

要求相互存有地址才能连接，只接受最近两个保存地址的蓝牙对讲终端发起的对讲配对通讯；

上述基于蓝牙的多人双工对讲系统中，多个蓝牙对讲终端进行解除配对通讯时，新保存的地址按一下按键后解除连接，之前保存的地址按两下按键后解除连接。

作为本发明的基于蓝牙的多人双工对讲方法的一种优选实施方式：所述蓝牙对讲终端的数量为三个；分别为终端a、终端b和终端c；所述基于蓝牙的多人双工对讲方法包含如下步骤：

(1)用户从终端a的对讲设备列表中选择终端b；如果没有终端b的记录则执行搜索操作；

(2)选择终端b，进行服务的连接；蓝牙对讲终端a与蓝牙对讲终端b建立主机控制器接口层链路和逻辑链路控制与适配层的连接；

(3)蓝牙对讲终端a发起与蓝牙对讲终端b的同步面向连接(SCO)的链路，二者之间开始全双工通话；

(4)用户从终端a的对讲设备列表中选择终端c；如果没有终端c的记录则执行搜索操作；

(5)选择终端c，进行服务的连接；蓝牙对讲终端a与蓝牙对讲终端c建立主机控制器接口层链路和逻辑链路控制与适配层的连接；

(6)蓝牙对讲终端a发起与蓝牙对讲终端c的同步面向连接(SCO)的链路，二者之间开始全双工通话；

(7)蓝牙对讲终端a在终端b与终端c之间做同步面向连接(SCO)的中转，终端a接收终端b或者终端c的同步面向连接数据，除了输出到蓝牙对讲终端a的喇叭，同时合并终端a的麦克风的信号传输到终端c或者终端b，终端a，终端b,终端c三者之间开始多人的双工通话；

(8)用户从蓝牙对讲终端a或者终端b进行断开对讲的动作，首先断开同步面向连接，再断开主机控制器接口层链路和逻辑链路控制与适配层的连接，终端A与终端B的对讲终止；

(9)用户从蓝牙对讲终端a或者终端c进行断开对讲的动作，首先断开同步面向连接，在断开主机控制器接口层链路和逻辑链路控制与适配层的连接，终端a与终端c的对讲终止。

作为本发明的基于蓝牙的多人双工对讲方法的一种优选实施方式：所述蓝牙对讲终端的数量为六个；分别为第一蓝牙、第二蓝牙、第三蓝牙、第四蓝牙、第五蓝牙和第六蓝牙；

所述第一蓝牙与第二个蓝牙连接，第二蓝牙与第三蓝牙连接，第三蓝牙与第四蓝牙连接，第四蓝牙与第五蓝牙连接,第五蓝牙与第六蓝牙连接；所述第二蓝牙、第三蓝牙、第四蓝牙和第五蓝牙作为中继，六个蓝牙对讲终端中任何一个讲话，其它五个蓝牙对讲终端都能收到语音，并且中间四个中继作用对传输距离有效。

作为本发明的基于蓝牙的多人双工对讲方法的一种优选实施方式：第一蓝牙与第六蓝牙还连接两个蓝牙设备，第二蓝牙、第三蓝牙、第四蓝牙和第五蓝牙还连接一个蓝牙设备，所述蓝牙设备为手机或GPS。

作为本发明的基于蓝牙的多人双工对讲方法的一种优选实施方式：首次配对通讯时，第一蓝牙与第二蓝牙配对后第二个关机；第二蓝牙与第三蓝牙配对后第三个关机；第三蓝牙与第四蓝牙配对后第四蓝牙关机；第五蓝牙与第六蓝牙配对后第六蓝牙关机。

作为本发明的基于蓝牙的多人双工对讲方法的一种优选实施方式：所述蓝牙对讲终端为蓝牙耳机，每个使用者的蓝牙耳机均对应匹配一个手机；

蓝牙耳机数量为三个的情况下，三个蓝牙耳机分别为A、B、C：

当A、B、C在对讲时，这时B对应的手机来电话，对讲断开，电话结束后B先恢复与C的连接，然后恢复与A的连接，三方通话恢复；

当A、B、C在对讲时：

A按一下断开与B的连接，B、C仍在对讲；

B按一下断开与C的连接，A、B仍在对讲，B双击断开与A的连接,B、C仍在对讲；

C按一下断开与B的连接，A、B仍在对讲；

蓝牙耳机数量为五个的情况下，五个蓝牙耳机分别为A、B、C、D、E：

当A、B、C、D、E配对，5个在对讲时；C对应的手机来电话，断开与A、B、D、E的对讲，但A、B对讲不受影响；D、E对讲不受影响；电话结束，C重连进来，5人对讲恢复。

本发明有益效果是：

本发明公开的基于蓝牙的多人双工对讲系统，包含至少三个可相互配对通讯的蓝牙对讲终端；三个以上的蓝牙对讲终端实现多人对讲功能；

本发明的人机交互接口硬件模块包含用于使用蓝牙功能以及控制蓝牙对讲终端信息的按键、LED指示灯、电池、喇叭、麦克风；所述人机交互接口硬件模块包含用于配对两个蓝牙对讲终端的配对模块和记录查询配对过的蓝牙对讲终端的设备信息的存储模块。蓝牙对讲终端相比现有的对讲机其结构紧凑操作简单，更加容易携带；一般的，我们会用蓝牙耳机来作为本发明的蓝牙对讲终端，这样其携带更加方便；

本发明还公开了一种基于蓝牙的多人双工对讲方法，其包含任一上述的基于蓝牙的多人双工对讲系统；与此同时，多个蓝牙对讲终端进行配对通讯时，新保存的地址按一下按键后连接，之前保存的地址按两下按键后连接；此方法能够使得操控更加的简洁，也很容易记忆，以免操作错误；本发明方法中，要求相互存有地址才能连接，只接受最近两个保存地址的蓝牙对讲终端发起的对讲配对通讯，这样能够很容易的实现与前一个和后一个蓝牙对讲终端的匹配通讯；本发明方法中，多个蓝牙对讲终端进行解除配对通讯时，新保存的地址按一下按键后解除连接，之前保存的地址按两下按键后解除连接。解除过程与匹配过程呼应，易于操控和记忆。

附图说明

图1为本发明的基于蓝牙的多人双工对讲系统的蓝牙对讲终端中蓝牙部分的系统模块图；

图2为本发明的基于蓝牙的多人双工对讲系统的一种具体实施方式的结构示意图；

图3为本发明的基于蓝牙的多人双工对讲系统的另一种具体实施例的结构示意图；

图4为本发明的基于蓝牙的多人双工对讲方法的一种具体实施方式的结构示意图。

附图标记说明：

1-手机，2-对讲机，3-GPS；

图3中的“A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K”以及图4的“a、b、c”均指示的不同的蓝牙对讲终端；由于蓝牙对讲终端最终为使用者携带，因此不同的使用者和不同的蓝牙对讲终端均是指不同的携带有蓝牙对讲终端的使用者。

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：

如图1～4所示，其示出了本发明的具体实施方式，如图所示，本发明公开的基于蓝牙的多人双工对讲系统，包含至少三个可相互配对通讯的蓝牙对讲终端；所述蓝牙对讲终端包含蓝牙模块和人机交互接口硬件模块；

所述人机交互接口硬件模块包含用于使用蓝牙功能以及控制蓝牙对讲终端信息的按键、LED指示灯、电池、喇叭、麦克风；所述人机交互接口硬件模块包含用于配对两个蓝牙对讲终端的配对模块和记录查询配对过的蓝牙对讲终端的设备信息的存储模块。

优选的：所述蓝牙模块包括蓝牙射频协议(Bluetooth Radio)、基带层(Baseband)、链路管理协议(Link Manager Protocol)、主机控制器接口协议(HCI)、逻辑链路控制与适配协议(L2CAP)、服务发现协议(SDP)和音频协议(Audio)；

蓝牙射频协议处于蓝牙协议栈的最底层,包括频段与信道安排、发射机特性和接收机特性,用于规范物理层无线传输技术,实现空中数据的收发，蓝牙工作在2.4GHz ISM频段；

蓝牙无线收发装置负责数据和语音的发送和接收；

基带层在蓝牙协议栈中位于蓝牙射频层之上,同射频层一起构成了蓝牙的物理层；

基带层的主要功能包括：链路控制，所述链路控制包含承载链路连接和功率控制链路级路由；管理物理链路,SCO链路和ACL链路；定义基带分组格式和分组类型,其中SCO分组包含的类型有HVl、HV2、HV3和DV，ACL分组包含的类型有DMl、DHl、DM3、DH3、DM5、DH5、AUXl；流量控制,通过STOP和GO指令来实现；采用13比例前向纠错码、23比例前向纠错码以及数据的自动重复请求ARQ(Automatic Repeat Request)方案实现纠错功能；另外还有处理数据包、寻呼、查询接入和查询蓝牙设备的功能；

链路管理协议(LMP)是在蓝牙协议栈中的一个数据链路层协议，LMP执行链路设置、认证、链路配置；链路管理器发现其它远程链路管理器(LM)并与它们通过链路管理协议(LMP)进行通信；

蓝牙HCI是位于蓝牙模块的逻辑链路控制与适配协议层和链路管理协议层之间的一层协议；HCI为上层协议提供了进入链路管理器的统一接口和进入基带的统一方式；在HCI的主机和HCI主机控制器之间存在若干传输层；

逻辑链路控制与适配层协议(L2CAP)是基带的高层协议,逻辑链路控制与适配层协议与链路管理协议(LMP)并行工作；L2CAP为高层提供数据服务,允许高层和应用层协议收发大小为64KB的L2CAP数据包；L2CAP只支持基带面向无连接的异步传输(ACE),不支持面向连接的同步传输(SCO)；L2CAP采用了多路技术、分割和重组技术、组提取技术,主要提供协议复用、分段和重组、认证服务质量、组管理功能；

服务发现协议(SDP)可以动态地查询到设备信息和服务类型；

蓝牙音频协议(Audio)是通过在基带上直接传输SCO分组实现的。本实施例未公开的蓝牙模块的细节可以采用现有技术；一般的，本发明采用的蓝牙模块应当是基于蓝牙4.0及以上版本的蓝牙模块。

优选的：所述蓝牙对讲终端的数量为3～8个。理论上实现不限人数同时对讲,实际应用中受中继信号传输衰减影响8人同时对讲效果较好。

优选的：所述蓝牙对讲终端为蓝牙耳机；所述蓝牙耳机包含蓝牙模块和人机交互接口硬件模块；携带有蓝牙对讲终端的使用者还佩戴有手机和/或GPS。连接手机能够实现对讲过程中依然不漏掉接听电话，连接GPS能够实时传输位置信息，使得对讲过程中能够得知对方的具体位置。

本发明公开的基于蓝牙的多人双工对讲方法，包含任一上述的基于蓝牙的多人双工对讲系统；

上述基于蓝牙的多人双工对讲系统中，多个蓝牙对讲终端进行配对通讯时，新保存的地址按一下按键后连接，之前保存的地址按两下按键后连接；

遇到已经配过的重新配对时，重新保存其地址；

当连续配两次，第二次不重新保存地址；

要求相互存有地址才能连接，只接受最近两个保存地址的蓝牙对讲终端发起的对讲配对通讯；

上述基于蓝牙的多人双工对讲系统中，多个蓝牙对讲终端进行解除配对通讯时，新保存的地址按一下按键后解除连接，之前保存的地址按两下按键后解除连接。本方法采用上述方案后能够可靠便捷的配对和接触配对，操作方式简单快捷，易于记忆。

优选的：所述蓝牙对讲终端的数量为三个；分别为终端a、终端b和终端c；所述基于蓝牙的多人双工对讲方法包含如下步骤：

(1)用户从终端a的对讲设备列表中选择终端b；如果没有终端b的记录则执行搜索操作；

(2)选择终端b，进行服务的连接；蓝牙对讲终端a与蓝牙对讲终端b建立主机控制器接口层链路和逻辑链路控制与适配层的连接；

(3)蓝牙对讲终端a发起与蓝牙对讲终端b的同步面向连接(SCO)的链路，二者之间开始全双工通话；

(4)用户从终端a的对讲设备列表中选择终端c；如果没有终端c的记录则执行搜索操作；

(5)选择终端c，进行服务的连接；蓝牙对讲终端a与蓝牙对讲终端c建立主机控制器接口层链路和逻辑链路控制与适配层的连接；

(6)蓝牙对讲终端a发起与蓝牙对讲终端c的同步面向连接(SCO)的链路，二者之间开始全双工通话；

(7)蓝牙对讲终端a在终端b与终端c之间做同步面向连接(SCO)的中转，终端a接收终端b或者终端c的同步面向连接数据，除了输出到蓝牙对讲终端a的喇叭，同时合并终端a的麦克风的信号传输到终端c或者终端b，终端a，终端b,终端c三者之间开始多人的双工通话；

(8)用户从蓝牙对讲终端a或者终端b进行断开对讲的动作，首先断开同步面向连接，再断开主机控制器接口层链路和逻辑链路控制与适配层的连接，终端A与终端B的对讲终止；

(9)用户从蓝牙对讲终端a或者终端c进行断开对讲的动作，首先断开同步面向连接，在断开主机控制器接口层链路和逻辑链路控制与适配层的连接，终端a与终端c的对讲终止。

本实施例详细公开了三个蓝牙对讲终端时的基于蓝牙的多人双工对讲方法，其能够可靠的实现三个蓝牙对讲终端的两两对讲和三人同时对讲，也能够可靠的解除对讲。

优选的：所述蓝牙对讲终端的数量为六个；分别为第一蓝牙、第二蓝牙、第三蓝牙、第四蓝牙、第五蓝牙和第六蓝牙；

所述第一蓝牙与第二个蓝牙连接，第二蓝牙与第三蓝牙连接，第三蓝牙与第四蓝牙连接，第四蓝牙与第五蓝牙连接,第五蓝牙与第六蓝牙连接；所述第二蓝牙、第三蓝牙、第四蓝牙和第五蓝牙作为中继，六个蓝牙对讲终端中任何一个讲话，其它五个蓝牙对讲终端都能收到语音，并且中间四个中继作用对传输距离有效。本实施例中，通过依次连接配对最终实现所有蓝牙对讲设备的双工对讲。

优选的：第一蓝牙与第六蓝牙还连接两个蓝牙设备，第二蓝牙、第三蓝牙、第四蓝牙和第五蓝牙还连接一个蓝牙设备，所述蓝牙设备为手机或GPS。中间的多个蓝牙对讲设备由于要同时配对前一个和后一个设备，因此只能再连接一个蓝牙设备，一般为手机；两端的由于仅仅配对了一个蓝牙对讲设备，因此还可以连接更多的蓝牙设备。

优选的：首次配对通讯时，第一蓝牙与第二蓝牙配对后第二个关机；第二蓝牙与第三蓝牙配对后第三个关机；第三蓝牙与第四蓝牙配对后第四蓝牙关机；第五蓝牙与第六蓝牙配对后第六蓝牙关机。本实施例公开的方法，能够可靠的实现对每个蓝牙对讲设备对于前一个和后一个蓝牙对讲设备的地址的顺序保存，便于有序可靠的最终配对。

优选的：所述蓝牙对讲终端为蓝牙耳机，每个使用者的蓝牙耳机均对应匹配一个手机；

蓝牙耳机数量为三个的情况下，三个蓝牙耳机分别为A、B、C：

当A、B、C在对讲时，这时B对应的手机来电话，对讲断开，电话结束后B先恢复与C的连接，然后恢复与A的连接，三方通话恢复；

当A、B、C在对讲时：

A按一下断开与B的连接，B、C仍在对讲；

B按一下断开与C的连接，A、B仍在对讲，B双击断开与A的连接,B、C仍在对讲；

C按一下断开与B的连接，A、B仍在对讲；

蓝牙耳机数量为五个的情况下，五个蓝牙耳机分别为A、B、C、D、E：

当A、B、C、D、E配对，5个在对讲时；C对应的手机来电话，断开与A、B、D、E的对讲，但A、B对讲不受影响；D、E对讲不受影响；电话结束，C重连进来，5人对讲恢复。

采用本实施例的方法，完全不应有接听电话的正常使用，因此能够大大增加普及程度，可以随身携带，相比现有设备也没有其他需携带物品的增加，因为目前的手机用户也往往会携带蓝牙耳机，尤其是有车一族。

上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，这些变化涉及本领域技术人员所熟知的相关技术，这些都落入本发明专利的保护范围。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。