智能设备近场感知方法、装置、计算机设备及存储介质与流程

本发明涉及设备近场通讯技术领域，尤其涉及一种智能设备近场感知方法、装置、计算机设备及存储介质。

背景技术：

2020年新冠病毒疫情席卷全球，各国政府和卫生部门都在积极寻找战胜新型冠状病毒肺炎疫情的办法以保护公众的健康与安全，让社会与经济尽快恢复正常运转。由于新型冠状病毒肺炎特点是通过感染者的密切接触来传播病毒，国际公共卫生权威指出，开展感染者接触者追踪是帮助控制疫情传播的一个重要手段。

目前国内对于感染者的追踪主要依靠感染者回溯个人的移动轨迹来对有可能密切接触过的高危人群进行集中隔离保护处理，但一方面由于基于地理位置原因，如按一个小区或一个办公楼进行人员群体隔离，在处理响应疫情时会将大量与感染者并无可能接触的人员也进行集中隔离，准确率不高会导致防疫成本过大；另一方面如果感染者的行动轨迹涉及在地铁站、医院、学校等大型公众人群聚焦地点时，由于人群密度高，人员数量极大，且人流随机逗留时间较短，基本无法在此种情况下对与感染者有密切接触且高危的人员进行追踪并控制。如何对近距离内的智能设备实现近场识别，同时提高识别精确率成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种智能设备近场感知方法、装置、计算机设备及存储介质，以解决如何对近距离内的智能设备实现近场识别，同时提高识别精确率的问题。

一种智能设备近场感知方法，包括：

实时获取每一近场设备发送的近场广播请求，近场广播请求包括至少一个第一近场声波信息包；

对第一近场声波信息包进行解析，获取第一近场设备动态id和设备感知时间；

基于预设蓝牙信息列表，对第一近场设备动态id进行匹配，获取设备匹配结果；

设备匹配结果为成功，则将第一近场设备动态id对应的第一近场设备id和感知时间关联存储到第二近场设备接触列表，其中，第二近场设备是与第一近场设备实现近场感知的设备。

一种智能设备近场感知装置，包括：

获取广播请求模块，用于实时获取每一近场设备发送的近场广播请求，近场广播请求包括至少一个第一近场声波信息包；

获取设备id模块，用于对第一近场声波信息包进行解析，获取第一近场设备动态id和设备感知时间；

获取匹配结果模块，用于基于预设蓝牙信息列表，对第一近场设备动态id进行匹配，获取设备匹配结果；

关联存储设备id模块，用于设备匹配结果为成功，则将第一近场设备动态id对应的第一近场设备id和感知时间关联存储到第二近场设备接触列表，其中，第二近场设备是与第一近场设备实现近场感知的设备。

一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述智能设备近场感知方法。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述智能设备近场感知方法。

上述智能设备近场感知方法、装置、计算机设备及存储介质，通过声波与蓝牙结合，对在邻近范围内的手机设备进行互相感知与数据记录，在近场范围内具备较高的设备识别准确率。

进一步地，在设备感知的基础之上，该项技术可用于大规模紧急传染疾病的人员密切接触追踪管理，并且可针对感染者的密切接触者构建出疾病传染网络分布图，对防治疫情与主动控制高危风险人群等方面可成为有效的防治手段。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中智能设备近场感知方法的应用环境示意图；

图2是本发明一实施例中智能设备近场感知方法的流程图；

图3是本发明一实施例中智能设备近场感知方法采用的线性调频信号作为基础信号进行编码设计的方案示意图；

图4是本发明一实施例中智能设备近场感知方法的另一流程图；

图5是本发明一实施例中智能设备近场感知方法的另一流程图；

图6是本发明一实施例中用于实现智能设备近场感知方法的两个主模块的工作流程示意图；

图7是本发明一实施例中智能设备近场感知装置的示意图；

图8是本发明一实施例中计算机设备的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的智能设备近场感知方法，可应用在如图1的应用环境中，该智能设备近场感知方法应用在智能设备近场感知系统中，该智能设备近场感知系统包括客户端和服务器，其中，客户端通过网络与服务器进行通信。客户端又称为用户端，是指与服务器相对应，为客户端提供本地服务的程序。该客户端可安装在但不限于各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备等计算机设备上。服务器可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。

具体地，基于现有的通用智能手机硬件平台，近场感知的技术存在如下问题：

1.nfc

nfc的通信距离过短，大部分用于距离小于10cm的两个装置之间的通信。不同装置之间使用nfc技术，通过无线射频识别变换器传输少量数据。设备在1m以上的场景下无法进行互相感知。

2.蓝牙

蓝牙的识别精准度差，基于手机硬件的蓝牙一般使用class2标准，识别距离在10m左右。但由于蓝牙使用无线电通讯，无法精准识别两个设备实际的距离，一方面由于蓝牙使用rssi信号强度来计算距离存在较大的误差，另一方面由于蓝牙使用电磁波进行传输，对于墙体、玻璃等有一定穿透能力，这导致在实际识别设备的接触情况下存在很大误判率，例如在同层楼不同办公室但隔了一堵墙仍会被误识别为相邻非常近的设备，甚至在相同二维位置但跨楼层情况下也会相互识别到，又或者是在等红绿灯的车辆之间，也会识别为相邻很近的设备，此类场景均会给实际的近场感知带来极大的误差率。

3.wifi

wifi可使用与蓝牙同频段2.4g，识别错误率高问题与蓝牙一致，同时由于wifi需要部署路由器等设备，使用成本较高。

4.2g/3g/4g网络

基于2g/3g/4g的移动运营商网络可识别的精度过低，一般用于1km以上的区域识别，无法对10m以内的人群做近场识别与划分。

在一实施例中，如图2所示，提供一种智能设备近场感知方法，以该方法应用在图1中的服务器为例进行说明，具体包括如下步骤：

s10.实时获取每一近场设备发送的近场广播请求，近场广播请求包括至少一个第一近场声波信息包。

其中，近场设备是在近距离，于本实施例中尤其为20米距离内的相互之间可实现信息通讯的智能设备，比如，智能手机，智能穿戴设备或智能平板等。

近场广播请求是向周围近场范围内的每一智能设备发送广播信息的请求，该广播信息包括通过扬声器模块发送的声波信息，该声波信息也即为第一近场声波信息包，用以其他智能设备通过该近场声波信息包提取出可用信息。

优选地，在步骤s10实时获取每一近场设备发送的近场广播请求之前，还具体包括如下步骤：

s101.获取蓝牙模块接收的所有设备蓝牙广播信息，基于所有设备蓝牙广播信息，形成预设蓝牙信息列表，其中，预设蓝牙信息列表包括至少一个近场设备id。

其中，设备蓝牙广播信息是每一智能设备通过其自身的蓝牙模块向其他智能设备发送的蓝牙连通请求信息，该请求信息中可包含音频等信息。

近场设备id即为发送设备连通请求的智能设备本身所述的唯一出厂可标识信息。

在应用运行过程中，蓝牙会持续进行设备扫描，并根据uuid识别出用于近场感知的设备及其uuid，识别出的设备将放到待确认的设备池中。当设备识别模块中的声信号识别出设备子编码后，将每个设备子编码与待确认的设备池中的每个设备进行匹配，若设备子编解码相等则认为该设备使用声波信号二次确认成功，此时可认为该设备位于附近可进行数据记录存储。

s20.对第一近场声波信息包进行解析，获取第一近场设备动态id和设备感知时间。

其中，第一近场设备动态id是通过智能设备对第一近场声波信息包进行解析后获取的发送该声波信息包的智能设备对应的设备临时标识。

设备感知时间是获取该声波信息包的当前计算机时间。

具体地，通过智能设备所具备的场声器发送人耳不可听范围的高频自定义的编码声音信号，向周围所有的手机设备广播自身的设备信息。同时手机使用麦克风实时识别邻近设备的其他手机高频声音，并将收到的声音进行解码处理，结合当前时间记录下其邻近的所有手机设备信息存储下来。

使用声波进行信号发送与接收优势一是所有手机均具备扬声器及麦克风硬件，同时声波的特性可使得信号的传输距离控制在20米以内，并且声音不可穿透墙面、玻璃等物理隔离材质，可以非常精确的识别设备真实的相邻状态，解决蓝牙、wifi等技术所无法处理的穿透墙体等问题。

本方案在声信号识别算法上使用了编码组合，解决了声信号频宽过小无法进行大规模设备编码识别的问题。

本发明在声信号的识别与处理上使用编解码技术，对设备子编码进行编码广播与解码识别。

由于人耳对18k以下的声音敏感，为了避免定位所采用的声信号对用户产生干扰，我们选择人耳难以感知的频段进行信号传输使用。针对人耳对不同的声音频段的敏感程度不同的问题，国际标准化组织在1987年首次发布了iso226声学标准等响度级曲线标准，并在2003年对该标准进行了修正。目前该标准最高只规定了16千赫兹的声音信号。

考虑到上述人耳不可听范围，声音的频段在本方案中选择18k-24k，按0.5k步长可分成12种频段。这12种频段在本方案中作为12种通信信道。

性调频信号一种调制频率随时间线性变换的信号，广泛应用于雷达、声呐等领域，由于其在抗多普勒效应和多径效应上有很好的表现，因此信号类型上使用此种方式进行进行信号调制，用二元正交键的上下chrip信号进行信号类型的划分，结合12种频段，则全部信号类型数量为24种，这24种信号类型被本方案作为基础编码使用。

以线性调频信号作为基础信号进行编码设计，所采用的编码方案为依据线性调频信号的频率变换方向，上升为0，下降为1，如图3所示。

除了对编码方案进行设备子编解码的识别，在广播的声信号中同时通过引入前导码和保护间隔来进一步提升信号在各类复杂环境下的抗干扰能力。前导码是一位长时间的上升线性调频信号，可提高帧信号检测率和稳定性；设备子编码则是由上升和下降的线性调频信号组成，携带着传输数据信息；保护间隔位于帧信号间或帧信号码元间，用于降低设备子编码码直接的相互干扰。

s30.基于预设蓝牙信息列表，对第一近场设备动态id进行匹配，获取设备匹配结果。

其中，预设蓝牙信息列表是存储在本机的已经和本机实现蓝牙通讯的所有智能设备对应的智能设备id列表。

具体地，通过预设蓝牙信息列表中存储的每个第一近场设备id和第一近场设备动态id进行匹配，匹配到两者为一致时，则认为该第一近场设备id对应的智能设备和本机实现了真正的近场距离的无线通讯。

优选地，即在步骤s30获取设备匹配结果之后，还具体包括如下步骤：

s301.若设备匹配结果为失败，则重复执行实时获取每一近场设备发送的近场广播请求，近场广播请求包括至少一个第一近场声波信息包的步骤。

具体地，若在列表中未匹配到两者相同的id，则说明两者并未实现真正的近场感知，则继续进行现场实时智能设备的近场距离感知通讯即可。

s40.设备匹配结果为成功，则将第一近场设备动态id对应的第一近场设备id和感知时间关联存储到第二近场设备接触列表，其中，第二近场设备是与第一近场设备实现近场感知的设备。

其中，第二近场设备接触列表是记录所有于第二近场设备实现真正近场感知的设备的列表，可依据实际应用需求记录各种信息，比如设备感知时间等。

本实施例提供的上述智能设备近场感知方法，通过声波与蓝牙结合，对在邻近范围内的手机设备进行互相感知与数据记录，在近场范围内具备较高的设备识别准确率。进一步地，在设备感知的基础之上，该项技术可用于大规模紧急传染疾病的人员密切接触追踪管理，并且可针对感染者的密切接触者构建出疾病传染网络分布图，对防治疫情与主动控制高危风险人群等方面可成为有效的防治手段。

在另一实施例中，如图4所示，即在步骤s40将第一近场设备动态id对应的第一近场设备id和感知时间关联存储到第二近场设备接触列表之后，还具体包括如下步骤：

s401.获取感知设备匹配请求，感知设备匹配请求包括目标设备id和目标感知时间区间。

其中，感知设备匹配请求是将与被定为敏感的智能设备(目标设备id)在目标感知时间区间内接触过的所有智能设备id进行筛选的请求。

具体地，敏感智能设备在本实施例中可为被定为监测人员，比如传染源人员使用的智能设备。为了更精确和方便地查找到在目标感知时间区间内与该敏感智能设备感知过的所有智能设备，可使用本实施例提供的感知设备匹配请求获取所有的智能设备id，以确定该敏感人员接触过的其他人员，快捷方便低成本。

s402.基于目标设备id获取目标设备id对应的目标近场设备接触列表，并基于目标近场设备接触列表和目标感知时间区间，获取所有在目标感知时间区间内与目标设备id感知过的所有目标感知设备id。

其中，目标近场设备接触列表即为该目标设备id对应的近期且近场接触过的所有智能设备对应的表。

目标感知设备id即为与目标设备id对应的智能设备在目标感知时间区间内近场接触过的所有智能设备对应的设备id。

s403.对目标感知设备id对应的信息进行本地数据存储及定期数据服务器上传。

在另一实施例中，如图5所示，该智能设备近场感知方法还包括如下步骤：

s11.获取客户端发送的广播开启指令，广播开启指令包括开启近场广播服务。

其中，广播开启指令是用户通过智能手机装置的近场app或其他启动方式发送给本机的广播开启指令，用以向周围近场的所有智能设备发送广播信息。

优选地，s11中，开启近场广播服务包括开启蓝牙模块权限、麦克风模块权限以及扬声器模块权限。

s12.基于开启近场广播服务，获取第二近场设备id和声信号广播信息。

其中，第二近场设备id即为本机出厂的唯一可标识id。

声信号广播信息是用以通过声波信号向其他智能设备发送用以进行身份识别的信息。

s13.将第二近场设备id和声信号广播信息结合，形成第二近场声波信息包。

具体地，其他智能设备可通过该第二近场声波信息包提取出第二近场设备动态id，用以进行身份匹配，以判定本机是否真正与其他智能设备实现了近场感知。

s14.实时向近场内的所有近场设备发送第二近场广播指令，第二近场广播指令包括通过蓝牙模块发送第二近场设备id，以及通过扬声器模块发送第二近场声波信息包。

本实施例中，该智能设备近场感知方法是由两个主模块来实现的，如图6所示：一个是设备广播模块，广播手机设备的设备号等信息；另一个是设备设别模块，识别附近的其它手机设备，并将识别的设备及其时间点进行本地存储。

广播设备信息部分，会同时使用蓝牙及声波信号同时进行设备信息的广播，蓝牙广播距离较远可达20米，穿透性较强，但准确率较差，存在比较多的误判率，其作为设备的主要设备唯一标识；声波信号广播距离较短，一般10米以内，但声波信号无穿透墙体等问题识别准确率高，作为设备实际接触的二次确认。蓝牙所广播的为设备的唯一编码，而声波广播的则为当前动态生成的设备子编码。

设备在广播自身设备信息时，同时在循环实时监听附近的蓝牙信息及声信号，当扫描到应用所定义协议的蓝牙设备时，将这些设备加入待确认设备列表，等声信号确认到达，设备接收声信号时会对声音进行分帧处理，并识别是否是有效声信号，当识别为有效信号后，再进行声信号解码处理，将声信号所携带的设备子编码，根据设备子编码匹配蓝牙设备信息中的设备唯一编码后，将当前可接受到的设备信息进行存储。

本实施例提供的上述智能设备近场感知方法，通过声波与蓝牙结合，对在邻近范围内的手机设备进行互相感知与数据记录，在近场范围内具备较高的设备识别准确率。进一步地，在设备感知的基础之上，该项技术可用于大规模紧急传染疾病的人员密切接触追踪管理，并且可针对感染者的密切接触者构建出疾病传染网络分布图，对防治疫情与主动控制高危风险人群等方面可成为有效的防治手段。

进一步地，本方案使用了蓝牙结合声波融合进行设备的近场感知，解决了使用单蓝牙设备识别过程中的误判率高的问题。

蓝牙广播使用通用的ibeacon模式，其协议主要包含以下字段及在本发明中定义的含义如下：

uuid:设备号，长度128bit，应用启动后为每台设备生成的一个唯一的设备号。其中前32个bit为固定字节，用于特殊标识在近场感知场景下所需要被识别的蓝牙设备。

major:声学信道号，16位整数，用于标识该设备所属的声信号信道号。minor:设备子编码，16位整数，用于标识该设备所动态生成的设备子编码，子编码用于声信号设备的关联匹配与识别，设备子编码在应用启动后生成，在一定的位置区域内唯一即可。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

在一实施例中，提供一种智能设备近场感知装置，该智能设备近场感知装置与上述实施例中智能设备近场感知方法一一对应。如图7所示，该智能设备近场感知装置包括如下模块以及各功能模块详细说明如下：

获取广播请求模块10，用于实时获取每一近场设备发送的近场广播请求，近场广播请求包括至少一个第一近场声波信息包。

获取设备id模块20，用于对第一近场声波信息包进行解析，获取第一近场设备动态id和设备感知时间。

获取匹配结果模块30，用于基于预设蓝牙信息列表，对第一近场设备动态id进行匹配，获取设备匹配结果。

关联存储设备id模块40，用于设备匹配结果为成功，则将第一近场设备动态id对应的第一近场设备id和感知时间关联存储到第二近场设备接触列表，其中，第二近场设备是与第一近场设备实现近场感知的设备。

优选地，该智能设备近场感知装置还包括如下模块：

获取蓝牙广播信息模块101，用于获取蓝牙模块接收的所有设备蓝牙广播信息，基于所有设备蓝牙广播信息，形成预设蓝牙信息列表，其中，预设蓝牙信息列表包括至少一个近场设备id。

优选地，该智能设备近场感知装置还包括如下模块：

获取匹配请求模块，用于获取感知设备匹配请求，感知设备匹配请求包括目标设备id和目标感知时间区间；

获取目标设备id模块，用于基于目标设备id获取目标设备id对应的目标近场设备接触列表，并基于目标近场设备接触列表和目标感知时间区间，获取所有在目标感知时间区间内与目标设备id感知过的所有目标感知设备id；

感知设备存储模块，用于对目标感知设备id对应的信息进行本地数据存储及定期数据服务器上传。

优选地，该智能设备近场感知装置还包括如下模块：

重复执行请求模块，用于若设备匹配结果为失败，则重复执行实时获取每一近场设备发送的近场广播请求，近场广播请求包括至少一个第一近场声波信息包的步骤。

优选地，该智能设备近场感知装置还包括如下模块：

获取开启指令模块，用于获取客户端发送的广播开启指令，广播开启指令包括开启近场广播服务；

获取广播信息模块，用于基于开启近场广播服务，获取第二近场设备id和声信号广播信息；

形成声波信息包模块，用于将第二近场设备id和声信号广播信息结合，形成第二近场声波信息包；

发送第二指令模块，用于实时向近场内的所有近场设备发送第二近场广播指令，第二近场广播指令包括通过蓝牙模块发送第二近场设备id，以及通过扬声器模块发送第二近场声波信息包。

关于智能设备近场感知装置的具体限定可以参见上文中对于智能设备近场感知方法的限定，在此不再赘述。上述智能设备近场感知装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图8所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于智能设备近场感知方法相关的数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种智能设备近场感知方法。

在一实施例中，提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例智能设备近场感知方法，例如图2所示s10至步骤s40。或者，处理器执行计算机程序时实现上述实施例中智能设备近场感知装置的各模块/单元的功能，例如图7所示模块10至模块40的功能。为避免重复，此处不再赘述。

在一实施例中，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例智能设备近场感知方法，例如图2所示s10至步骤s40。或者，该计算机程序被处理器执行时实现上述装置实施例中智能设备近场感知装置中各模块/单元的功能，例如图7所示模块10至模块40的功能。为避免重复，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。