技术领域
[0001] 本发明涉及家庭音频系统技术领域，尤其涉及一种基于WIFI无线音频的控制方法。
相关背景技术
[0002] 传统的家庭影院由：播放设备、音频功放设备、左环绕、右环绕、左前置、右前置以及低音音箱组成。通过电源适配器给功放设备进行供电，然后通过HDMI或莲花头音箱线连接播放设备与功放设备，然后从功放设备引出电源线和音频信号线与左环绕、右环绕、左前置、右前置以及低音音箱连接。
[0003] 而在进行音频系统控制时，通常通过遥控器来进行控制，以到达控制音频系统。
[0004] 传统的有线音频系统存在以下问题：连接线过多、调试困难、音频视频不同步等问题。
[0005] 音频信号线在附近有电磁场的环境中，特别是高电流电源线、高频电器设备附近，会充当“天线”接收这些电磁场，导致信号线中出现不需要的电流或电压波动。这些不必要的信号与音频信号混合在一起，产生噪声。
[0006] 其次，高频电器（如路由器、微波炉、无线电话）会产生射频干扰（RFI），影响音频设备中的电路，尤其是在音频设备未充分屏蔽或电路设计中未考虑高频滤波的情况下。
[0007] 有线系统会受到电磁干扰，导致音频质量下降。例如，电源线和音频线之间的干扰可能会导致噪声或失真。
[0008] 现有的一些音频设备采用无线连接的方式设置在室内，以供用户使用。而室内的设备一般采用物联网的方式进行控制，当音频设备采用无线连接的方式接入家庭的物联网控制系统中，由于两个设备之间的距离过短，使得信号的覆盖范围会存在重叠的情况，造成音频系统在接收信号的过程中会存在干扰。
[0009] 其次，在无线信号的传输过程中，无线信号会对音频设备造成电磁干扰，影响音频质量，例如：同频干扰，造成音频设备无法正确地播放音频。影响音频设备的使用。
[0010] 同时，当小范围内出现两个相同的信号时，由于信号在小范围内会存在信号叠加的问题，从而会导致一部分设备存在信号丢失的问题，进而影响到其他设备的使用。
具体实施方式
[0030] 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，所描述的实施例仅仅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。
[0031] 本发明提供一种基于WIFI无线音频的控制方法，所述基于WIFI无线音频的控制方法包括：S101、获取WIFI微基站的信号使用频段以及WIFI微基站范围内正在使用的信号频段；
S102、依据所述WIFI微基站的信号使用频段以及所述WIFI微基站范围内正在使用的信号频段生成可使用的信号频段；
S103、周期性检测音频设备覆盖范围内的电磁干扰信号，依据所述电磁干扰信号生成对应的电磁干扰信号频段；
S104、自所述可使用的信号频段去除所述电磁干扰信号频段，获得抗干扰信号频段；
S105、依据所述抗干扰信号频段为每个音频设备配置通讯信号频段，并将配置完成后的信号频段发送至对应的音频设备进行信号传输。
[0032] 实施例一：请参考图1，在本实施方式中，系统首先获取WIFI微基站所有能够通讯的信号频段和目前WIFI微基站的信号范围内正在使用的信号频段。
[0033] 然后系统根据WIFI微基站的信号使用频段和正在使用的信号频段生成可使用的信号频段。
[0034] 接着系统对音频设备的覆盖范围内的电磁干扰信号进行周期性的检测，获得对应的电磁干扰信号频段。
[0035] 系统根据可使用的信号频段去除掉电磁干扰信号频段所占用的信号频段后，得到抗干扰信号频段，然后系统依据抗干扰信号频段为WIFI微基站信号范围内的每一个音频设备配置相对应的通讯信号频段，并将配置完成后的信号频段发送至对应的音频设备，以供音频设备通过配置完成的信号频段进行信号的传输。
[0036] 将抗干扰信号频段分别分配给各音频设备，以此实现高质量的信号传输。每个音频设备收到专用频段配置后，可在相对稳定的频段中完成音频信号传输，减少干扰影响。
[0037] 通过识别、剔除干扰频段，系统能够选择干扰较少的频段传输音频信号，从而提升音质的清晰度和系统的抗干扰能力。
[0038] 需要说明的是，WIFI微基站的信号使用频段为WIFI微基站能够接收及发射的所有信号频段。
[0039] WIFI微基站范围内正在使用的信号频段为WIFI微基站内所有设备正在使用的通讯信号频段。
[0040] 系统从WIFI微基站的信号使用频段中去除掉WIFI微基站范围内正在使用的信号频段，获得可使用的信号频段。
[0041] 可使用的信号频段为WIFI微基站目前没有被占用的信号频段。
[0042] 电磁干扰信号频段为系统周期性的获取每个音频设备覆盖范围内接收到的电磁干扰信号，然后根据电磁干扰信号所在的频段生成电磁干扰信号频段。
[0043] 系统根据每个音频设备的信号频段范围配置从抗干扰信号频段中挑选出相对应的通讯信号频段进行信号的传输。
[0044] 需要进一步说明的是，可以采用FFT、自相关分析、时频分析、小波变换或者时域分析等技术识别周期性信号，在本实施例中采用FFT信号分析方法，将时域信号转换成频域信号，通过分析信号的频谱，从而检测周期性信号的频率信号。
[0045] 在本实施例中，采用周期性检测能够避免信号跳频造成的信号连接不稳定的问题，周期性检测例如5分钟之内检测一次，15分钟之内检测一次。
[0046] 需要说明的是，本方法应用于智能家居、工业物联网或智能交通等。
[0047] 在本申请的至少一个实施例中，所述自所述可使用的信号频段去除所述电磁干扰信号频段，获得抗干扰信号频段的步骤还包括：S201、若自所述可使用的信号频段中去除所述电磁干扰信号频段后不存在能够使用的信号频段，则解析所述电磁干扰信号，获得干扰信号强度、干扰信号频率以及干扰信号相位；
依据所述干扰信号强度、所述干扰信号频率以及所述干扰信号相位，生成间歇抗干扰信号信息，自音频设备中挑选电磁干扰信号弱的设备，获得弱干扰设备；
将所述间歇抗干扰信号信息发送至所述弱干扰设备，以使所述弱干扰设备通过间歇抗干扰信号进行信号传输。
[0048] 在本申请的至少一个实施例中，所述依据所述干扰信号强度、所述干扰信号频率以及所述干扰信号相位，生成间歇抗干扰信号信息，自音频设备中挑选电磁干扰信号弱的设备，获得弱干扰设备的具体步骤包括：S202、依据所述干扰信号相位获得与干扰信号相位相反的信号相位，依据所述相反的信号相位、与所述干扰信号强度相同的信号强度以及与所述干扰信号频率相同的信号频率生成所述间歇抗干扰信号信息。
[0049] 在本申请的至少一个实施例中，所述方法还包括：S203、获取所述干扰信号的干扰周期，依据相邻的两个干扰周期之间的间隔周期生成间歇周期；
S204、依据所在时间段内的所述间歇周期以及下一时间段内的干扰周期生成间歇通讯时间段；
S205、获取间歇通讯时间段内弱干扰设备需要的播放数据信息，生成待播放数据信号；
S206、将所述待播放数据信号通过间歇抗干扰信号与弱干扰设备建立通讯，并在所在时间段的所述间歇周期内发送所述待播放数据信号至弱干扰设备，以控制弱干扰设备在间歇通讯时间段内播放待播放数据，以保证弱干扰设备播放的连续性。
[0050] 实施例二：请参考图2，在本实施方式中，当WIFI微基站的信号覆盖范围内的所有信号频段均已在使用的情况下，即不存在能够使用的信号频段。
[0051] 系统选取其中一个或多个电磁干扰信号，在本实施例中选取一个电磁干扰信号，并解析选取的电磁干扰信号，获得电磁干扰信号所对应的干扰信号强度、干扰信号频率以及干扰信号相位。
[0052] 系统依据电磁干扰信号所对应的干扰信号相位，获得与之相反的信号相位，即为相反的信号相位，然后系统依据相反的信号相位、干扰信号强度和干扰信号频率获得间歇抗干扰信号信息；间歇抗干扰信号信息包括间歇抗干扰信号的信号相位、信号强度以及信号频率。
[0053] 例如：干扰信号强度为‑60dBm，干扰信号频率为2.4GHz，干扰信号相位为0°。
[0054] 则相反的信号相位为180°。
[0055] 则间歇抗干扰信号的信号强度为‑60dBm、信号频率为2.4GHz、信号相位为180°。
[0056] 接着，系统从WIFI微基站的所有音频设备中挑选出对于电磁干扰信号弱的音频设备作为弱干扰设备。
[0057] 系统判断干扰信号是否是周期性干扰，如果干扰信号所对应的干扰源是周期性干扰，则系统获取干扰信号的干扰周期，根据两个相邻的干扰周期之间的时间间隔，来生成间歇周期，在间歇周期内不会产生干扰信号，即间歇周期内干扰源不会发射或产生干扰信号。
[0058] 然后系统依据目前所在的时间内的间歇周期和下一时间段内的干扰周期生成间歇通讯时间段。
[0059] 例如：间歇周期为30秒，干扰周期为1分钟，则间歇通讯时间段为1分30秒。
[0060] 系统并将间歇抗干扰信号信息通过间歇抗干扰信号发送至弱干扰设备，使得弱干扰设备与系统或WIFI微基站之间通过间歇抗干扰信号信息中对应的间歇抗干扰信号进行通讯，以实现音频数据信号的传输。
[0061] 系统获取弱干扰设备在间歇通讯时间段内需要播放的音频数据信息，生成待播放数据信号。
[0062] 系统将待播放数据信号通过间歇抗干扰信号与弱干扰设备建立通讯，并将待播放数据信号在间歇周期内发送至弱干扰设备的接收端。
[0063] 弱干扰设备接收到待播放数据信号后，解析待播放数据信号，获得待播放的音频数据，并执行播放动作，并在间歇周期以干扰周期内进行音频数据的播放，以保证弱干扰设备播放的连续性及稳定性。
[0064] 例如：第一段音乐的时长为3分20秒，目前所在的时间为0分钟，而间歇周期为0‑30秒，干扰周期为30秒到1分30秒，则系统获取到1分30秒的音频数据信息，并在0‑30秒内通过间歇抗干扰信号发送至弱干扰设备上。
[0065] 然后弱干扰设备在0‑1分30秒的时间段内播放音频数据信息，以避免在30秒‑1分30秒的周期内进行信号的交互。
[0066] 由于采用将干扰周期与间歇周期结合，系统可以在适当的时机进行间歇性信号传输，减少干扰信号的影响，并且避免系统性能的长时间波动。系统通过计算干扰信号的干扰周期和间歇周期的时长，精确调度信号的传输时间，从而避免多设备同时处于干扰信号频段而造成信号混乱或丢失的现象。
[0067] 提高了系统对干扰信号的适应能力，使系统能够在无线信号较差的环境中保持高效稳定的工作状态。使得音频设备能够在干扰源不干扰的情况下，实现高效的数据传输，进一步提高音频系统的抗干扰能力和信号传输效率。
[0068] 需要说明的是，周期性的干扰源包括：冰箱、空调、电热水器等在运行时会产生周期性的干扰，尤其在电流切换时会产生噪声。
[0069] 间歇抗干扰信号信息中包含有间歇抗干扰信号的相关信息，例如相位、频率以及强度等。
[0070] 在本实施例中针对的是空调或冰箱工作的过程中由于工作状态的切换而导致的干扰信号。
[0071] 在本申请的至少一个实施例中，所述方法还包括：S301、获取干扰信号源范围内的所有设备信息，获得第一设备信息；
S302、自所述第一设备信息中筛选出受到干扰信号源的干扰性强的设备作为信号抵消设备；
S303、将所述间歇抗干扰信号信息通过间歇抗干扰信号发送至信号抵消设备，以控制信号抵消设备在所述干扰周期内对干扰信号源发射间歇抗干扰信号，以形成抵消信号，以降低干扰信号源对弱干扰设备的干扰；
S304、获取弱干扰设备范围内的所有设备信息，获得第二设备信息；
S305、自所述第二设备信息中筛选距离所述信号抵消设备最远和距离干扰信号源最远的智能家居设备作为中继设备，中继设备具备中继功能；
S306、依据所述中继设备与所述WIFI微基站之间的通讯频段传输待播放数据信号至所述中继设备，并控制所述中继设备通过间歇抗干扰信号与弱干扰设备建立通讯，所述中继设备将所述待播放数据信号通过间歇抗干扰信号发送至弱干扰设备，以控制弱干扰设备在间歇通讯时间段内播放待播放数据，以减少干扰信号源对弱干扰设备的干扰。
[0072] 实施例三：请参考图3及图6，在本实施方式中，系统获取干扰信号源范围内的所有设备信息，依据所有的设备信息生成第一设备信息。
[0073] 然后系统从第一设备信息中筛选出距离弱干扰设备最远、干扰信号源的干扰性最强的设备作为信号抵消设备。
[0074] 系统将间歇抗干扰信号信息通过间歇抗干扰信号发送至信号抵消设备，然后信号抵消设备在干扰周期内发射间歇抗干扰信号，由于间歇抗干扰信号与干扰信号的相位相反、强度相同、频率相同，所以部分干扰信号受到间歇抗干扰信号的影响而产生抵消，从而减小干扰信号的覆盖范围，降低干扰信号源对弱干扰设备的信号干扰。
[0075] 系统获取弱干扰设备信号范围内所有的智能家居设备信息，并依据所有的智能家居设备信息生成第二设备信息。
[0076] 系统从第二设备信息中筛选距离信号抵消设备最远且距离干扰信号源最远的智能家居设备作为中继设备。
[0077] 然后系统控制WIFI微基站与中继设备之间的通讯频段，将待播放数据信号通过WIFI微基站与中继设备之间的通讯频段发送至中继设备上，中继设备接收到待播放数据信号后，将待播放数据信号通过间歇抗干扰信号发送至弱干扰设备上，弱干扰设备接收到待播放数据信号后，执行播放命令，以控制弱干扰设备在间歇通讯时间段内播放待播放数据，以避免干扰源产生的信号对弱干扰设备的通讯产生干扰。
[0078] 由于信号抵消设备在干扰信号源的附近采用间歇抗干扰信号进行信号抵消，使得干扰信号源的干扰信号被大幅度抵消，使得干扰信号难以覆盖至弱干扰设备处。
[0079] 优选的，信号抵消设备与干扰信号源的连线垂直于中继设备与弱干扰设备之间的连线。此时，信号抵消设备能够与干扰信号源并排在一起，从而将大部分干扰信号抵消，若信号抵消设备位于干扰信号源远离弱干扰设备的一侧，则会存在部分信号没有被抵消的情况。
[0080] 同时，WIFI微基站通过与中继设备之间的信号连接频段将待播放数据信号先发送至中继设备上，此时不会受到干扰信号的干扰。
[0081] 然后中继设备通过间歇抗干扰信号处在的频段发送待播放数据信号至弱干扰设备上，弱干扰设备接收到待播放数据信号后执行播放命令，以在间歇通讯时间段内播放待播放数据，以减少干扰信号源对弱干扰设备播放过程中产生信号干扰。
[0082] 由于中继设备位于靠近弱干扰设备信号范围内，且中继设备远离干扰信号源，使得中继设备在接收待播放数据信号的过程中不会受到影响。同时，由于信号抵消设备对干扰信号源的抵消作用，以减小干扰信号对弱干扰设备的影响，从而使中继设备在弱干扰设备附近能够依据间歇抗干扰信号进行信号传输，以保证中继设备在信号传输过程中的稳定性。
[0083] 需要说明的是，中继设备可以为Wi‑Fi中继器、Mesh Wi‑Fi系统、Powerline适配器、智能音响、智能插座、摄像头等，内建Mesh功能或Wi‑Fi中继功能，可以帮助扩大Wi‑Fi信号的覆盖范围，某些智能插座和智能灯具（如小米的米家系列）内建有Wi‑Fi信号中继功能，能够与其他设备共同建立Mesh网络，提供覆盖和增强信号。
[0084] 在本申请的至少一个实施例中，所述依据所述干扰信号强度、所述干扰信号频率以及所述干扰信号相位，生成间歇抗干扰信号信息，自音频设备中挑选电磁干扰信号弱的设备，获得弱干扰设备的具体步骤还包括：S401、获取每个音频设备覆盖范围内的所有电磁干扰信号，获得电磁干扰信号集合；
S402、对所述电磁干扰信号集合内的每种电磁干扰信号进行解析，依据每种电磁干扰信号位于每个音频设备内的信号强度，计算每个电磁干扰信号的位置信息；
S403、依据每个电磁干扰信号的位置信息生成干扰信号坐标地图；
依据所述干扰信号坐标地图从音频设备中挑选电磁干扰信号弱的设备，并标记为弱干扰设备。
[0085] 在本申请的至少一个实施例中，所述依据所述干扰信号坐标地图从音频设备中挑选电磁干扰信号弱的设备，并标记为弱干扰设备的步骤还包括：S404、获取每个音频设备的位置信息以及每个音频设备的信号覆盖范围；
S405、将所述每个音频设备的位置信息映射至所述干扰信号坐标地图内，获得干扰信号关联地图；
S406、依据每种电磁干扰信号位于每个音频设备内的信号强度，计算每个电磁干扰信号覆盖范围，获得每个电磁干扰信号范围；
S407、依据干扰信号关联地图、所述每个音频设备的信号覆盖范围以及所述每个电磁干扰信号范围，计算每个音频设备的信号干扰数据，所述信号干扰数据包括：每个音频设备受到各个电磁干扰信号以及对应的电磁干扰信号的干扰强弱值。
[0086] 在本申请的至少一个实施例中，所述基于WIFI无线音频的控制方法还包括：S408、若所有音频设备均检测到相同的电磁干扰信号，则将相同的电磁干扰信号标记为特定干扰信号，并获取每个音频设备范围内特定干扰信号对该音频设备的干扰强度值，筛选出受到特定干扰信号干扰强度值最大的音频设备，并将受到干扰强度值最大的音频设备标记为反向设备；
依据所述特定干扰信号生成反向指令，并将所述反向指令发送至反向设备。
[0087] 在本申请的至少一个实施例中，所述依据所述特定干扰信号生成反向指令，并将所述反向指令发送至反向设备的步骤还包括：S409、解析所述特定干扰信号，获得特定干扰信号强度、特定干扰信号的相位以及信号频率；
S410、依据所述特定干扰信号强度以及信号频率，生成反向信号，依据反向信号生成反向指令，所述反向信号包括特定干扰信号的频率、与特定干扰信号相位相反的相位、特定干扰信号强度以及信号反向覆盖范围。
[0088] 在本申请的至少一个实施例中，所述依据所述特定干扰信号强度以及信号频率，生成反向信号，依据反向信号生成反向指令，所述反向信号包括特定干扰信号的频率、与特定干扰信号相位相反的相位以及信号反向覆盖范围的步骤还包括：依据所述干扰信号坐标地图、所述反向设备坐标以及所述特定干扰信号坐标，计算信号反向覆盖范围。
[0089] 实施例四：请参考图4，在本实施方式中，系统获取每个音频设备信号所覆盖范围内的所有电磁干扰信号，获得电磁干扰信号集合。
[0090] 系统对每种电磁干扰信号进行解析，依据每种电磁干扰信号位于每个音频设备内的信号强度，计算出每个电磁干扰信号的位置信息（位置坐标）；根据每个电磁干扰信号的位置信息映射至同一份地图中，从而生成干扰信号坐标地图；然后获取每个音频设备的位置信息（位置坐标）和每个音频设备的信号覆盖范围。
[0091] 系统将每个音频设备的位置信息映射至干扰信号坐标地图内，获得干扰信号关联地图。
[0092] 系统根据每种电磁干扰信号位于每个音频设备内的信号强度，计算电磁干扰信号的覆盖范围，获得每个电磁干扰信号范围。
[0093] 系统依据干扰信号关联地图、所述每个音频设备的信号覆盖范围以及所述每个电磁干扰信号范围，计算每个音频设备的信号干扰数据，所述信号干扰数据包括：每个音频设备受到各个电磁干扰信号的干扰强弱值以及所对应的电磁干扰信号。
[0094] 系统检测所有的音频设备，若每个音频设备均接收到相同的电磁干扰信号，则将相同的电磁干扰信号标记为特定干扰信号，表示此干扰信号覆盖的范围非常广，且对所有的音频设备均产生干扰。
[0095] 系统筛选出特定干扰信号的强度值最大的音频设备，并将干扰最大的音频设备标记为反向设备。
[0096] 系统依据所述干扰信号坐标地图、所述反向设备坐标以及所述特定干扰信号坐标，计算信号反向覆盖范围。
[0097] 然后系统解析特定干扰信号，获得特定干扰信号强度、特定干扰信号的相位以及信号频率。依据所述特定干扰信号强度以及信号频率，生成反向信号。并依据反向信号、与特定干扰信号相位相反的相位以及信号反向覆盖范围生成反向指令。
[0098] 系统将反向指令发送至反向设备，以控制反向设备执行反向指令，以对特定干扰信号对应的干扰信号源进行信号抵消，以避免干扰信号对每个音频设备产生干扰，从而提高信号传输的稳定性。
[0099] 建立干扰信号的坐标地图的详细步骤为：获取所有音频设备的物理位置（坐标），包括音频设备所在的位置（如二维平面坐标 或三维空间坐标 ，本技术方案中采用二维平面坐标的方式进行计算。
[0100] 每个音频设备的位置以二维坐标形式标记，例如 , ,…, 。
[0101] 每个音频设备内置的信号接收模块实时检测干扰信号的强度（例如RSSI值）。
[0102] 假设设备接收到的信号强度值为 ，其中Si为第i个设备接收到的干扰信号强度。
[0103] 测量的干扰信号强度应在同一时间段内获取，以保证数据的时间一致性。
[0104] 信号强度值可以通过标准化单位（如dBm）表示，以统一干扰强度的测量基准。
[0105] 干扰信号的位置可通过多点信号强度定位技术（如RSSI加权法或三角测量法）计算得出。
[0106] 假设干扰信号位置为，根据每个音频设备的已知位置及接收到的信号强度值，通过加权平均法计算干扰信号的二维坐标。
[0107] RSSI加权法，计算公式如下：，
；
：第i个音频设备的坐标。
[0108] ：第i个音频设备接收到的干扰信号强度（通常取其绝对值或反比，因强度越大距离越近）。
[0109] 三角测量法：利用至少三个音频设备的位置信息及其接收到的信号强度，通过几何定位确定干扰信号的精确位置。
[0110] 假设信号强度与设备距离成反比，建立干扰信号与设备之间的距离关系：；
其中， ：第i个设备到干扰源的距离。k：比例常数。
[0111] 根据音频设备的位置和距离关系，建立方程组：；
；
...
解方程组得到干扰信号的位置 。
[0112] 根据计算出的干扰信号坐标 ，确定干扰信号的中心点。
[0113] 每个音频设备的接收强度 可以用颜色梯度或等强线表示。
[0114] 将干扰信号的中心位置、强度分布和各音频设备的坐标叠加绘制，生成二维干扰信号坐标地图。
[0115] 示例：三个音频设备的坐标为：（0，0）、（5,0）和（2,3），接收到的干扰信号强度为：
， ， ；
；
。
[0116] 以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
