本發(fā)明涉及通信干擾領(lǐng)域，特別涉及一種聲波通信干擾裝置及方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，聲波通信引起人們的關(guān)注。聲波通信是一種新型的近場(chǎng)通信技術(shù)，其采用聲波作為載波傳遞數(shù)據(jù)，和傳統(tǒng)近場(chǎng)通信技術(shù)相比其具有不受電磁干擾、不受電磁頻段制約的優(yōu)點(diǎn)。專利“調(diào)制裝置、解調(diào)裝置及聲信號(hào)傳輸方法”(授權(quán)公告號(hào)：CN101641891A)提出了一種在聲信號(hào)上疊加數(shù)據(jù)信號(hào)并傳輸?shù)膫鬏斚到y(tǒng)，該發(fā)明能夠在聲信號(hào)上疊加數(shù)據(jù)信號(hào)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸而且不會(huì)降低聲信號(hào)的音質(zhì)。專利“一種文件傳輸方法及系統(tǒng)”(授權(quán)公告號(hào)：CN103078683A)公開了一種利用聲波通信傳輸文件地址信息的方法，終端一接收服務(wù)器發(fā)送的用于下載目標(biāo)文件的地址信息，并將其轉(zhuǎn)換成音頻信號(hào)，然后播放該音頻信號(hào)，終端二接收到該音頻信號(hào)后進(jìn)行解析獲得所述地址信息，并根據(jù)該地址從服務(wù)器下載文件。

隨著聲波通信技術(shù)的發(fā)展，部分商用系統(tǒng)已經(jīng)開始采用聲波通信的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。由于聲波是一種機(jī)械波，從而使得聲波通信不會(huì)受到傳統(tǒng)的電磁波通信方式的影響，也使得其不會(huì)被傳統(tǒng)的電磁波通信干擾裝置所影響。然而，在一些需要屏蔽全部無(wú)線通信方式的場(chǎng)合，已有的通信干擾裝置無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)聲波通信的屏蔽，隱私信息、關(guān)鍵資料可能在無(wú)察覺的情況下被竊取，對(duì)信息安全來(lái)說(shuō)具有很大的隱患。防止利用聲波通信進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ň褪且肼暡ㄍㄐ鸥蓴_裝置，可在信號(hào)和信息兩個(gè)層面對(duì)聲波通信進(jìn)行干擾。信號(hào)層面的干擾是指在信道中播放干擾聲從而減低聲波通信信噪比，使得真實(shí)信號(hào)完全或部分被干擾聲淹沒，從而使接收方難以或無(wú)法對(duì)其進(jìn)行恢復(fù)。信息層面的干擾是指在得到聲波通信關(guān)鍵參數(shù)的前提下通過制造虛假通信信號(hào)達(dá)到欺騙接收方的目的。

對(duì)聲波通信干擾的研究目前多處于理論階段，尚沒有實(shí)際可行的聲波通信干擾裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中缺少實(shí)際可行的聲波通信干擾裝置的缺陷，從而提供一種聲波通信干擾裝置及方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種聲波通信干擾裝置，包括：供電模塊101、傳聲器102、信號(hào)檢測(cè)與分析模塊103、干擾信號(hào)生成模塊104、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊105、功率放大模塊106和揚(yáng)聲器107；其中，

所述供電模塊101為裝置內(nèi)的其他模塊提供電能；所述傳聲器102拾取聲信號(hào)，將所拾取的聲信號(hào)傳輸給所述信號(hào)檢測(cè)與分析模塊103；所述信號(hào)檢測(cè)與分析模塊103檢測(cè)并分析所采集到的聲信號(hào)，得到頻譜特性信息、參數(shù)；所述干擾信號(hào)生成模塊104根據(jù)聲信號(hào)檢測(cè)與分析的結(jié)果為該聲信號(hào)生成某一類型的干擾信號(hào)；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊105將所生成的干擾信號(hào)做數(shù)模轉(zhuǎn)換；所述功率放大模塊106將數(shù)模轉(zhuǎn)換后的干擾信號(hào)加以放大，最后由揚(yáng)聲器107播放。

上述技術(shù)方案中，所述信號(hào)檢測(cè)與分析模塊103還包括有人機(jī)交互接口，用戶通過該接口輸入配置參數(shù)。

上述技術(shù)方案中，所述信號(hào)檢測(cè)與分析模塊103檢測(cè)聲信號(hào)所得到的頻譜特性信息包括：對(duì)頻譜寬度、中心頻率；檢測(cè)聲信號(hào)所得到的參數(shù)包括：通信標(biāo)準(zhǔn)、編碼調(diào)制方式、導(dǎo)頻模式、同步信號(hào)。

上述技術(shù)方案中，所述干擾信號(hào)生成模塊104能夠根據(jù)聲信號(hào)的檢測(cè)與分析的結(jié)果生成多種類型的干擾信號(hào)，這些類型的干擾信號(hào)包括：窄帶干擾信號(hào)、梳狀干擾信號(hào)、寬帶干擾信號(hào)、掃頻式干擾信號(hào)以及欺騙型干擾信號(hào)。

上述技術(shù)方案中，所述干擾信號(hào)生成模塊104根據(jù)聲信號(hào)的檢測(cè)與分析的結(jié)果生成如下類型的干擾信號(hào)：

當(dāng)檢測(cè)到的聲信號(hào)頻譜較為集中、有單個(gè)中心頻率時(shí)，所述干擾信號(hào)生成模塊104生成窄帶干擾信號(hào)；所述窄帶干擾信號(hào)的中心頻率應(yīng)當(dāng)與檢測(cè)到的聲信號(hào)的中心頻率f₀重合，帶寬為檢測(cè)到的聲信號(hào)帶寬Δf的2至5倍，即nΔf，其中n＝2,3,4,5；

當(dāng)檢測(cè)到的聲信號(hào)頻譜較為分散、有多個(gè)中心頻率時(shí)，所述干擾信號(hào)生成模塊104生成梳狀干擾信號(hào)；所述梳狀干擾信號(hào)相當(dāng)于多個(gè)窄帶干擾信號(hào)的疊加；

當(dāng)檢測(cè)到的聲信號(hào)頻譜較為集中、但無(wú)法確定其中心頻率時(shí)，所述干擾信號(hào)生成模塊104生成寬帶干擾信號(hào)；所述寬帶干擾信號(hào)的帶寬大于檢測(cè)到的信號(hào)帶寬Δf的5倍，即nΔf，其中n＞5；

當(dāng)需要在很短的時(shí)間內(nèi)對(duì)很寬范圍內(nèi)的多個(gè)頻率進(jìn)行干擾時(shí)，所述干擾信號(hào)生成模塊104生成掃頻干擾信號(hào)；所述掃頻干擾信號(hào)的中心頻率與檢測(cè)到的聲信號(hào)的 中心頻率f₀基本重合，在掃頻范圍內(nèi)的每一個(gè)頻率上的駐留時(shí)間固定，在一個(gè)頻段內(nèi)周期性地進(jìn)行掃頻；

當(dāng)能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)出聲信號(hào)的包括通信標(biāo)準(zhǔn)、編碼調(diào)制方式、導(dǎo)頻模式、同步信號(hào)在內(nèi)的參數(shù)，或已經(jīng)提前知道上述參數(shù)時(shí)，所述干擾信號(hào)生成模塊104生成欺騙型干擾信號(hào)；所述欺騙型干擾信號(hào)要求其通信標(biāo)準(zhǔn)、編碼調(diào)制方式、導(dǎo)頻模式、同步信號(hào)與檢測(cè)到的聲信號(hào)的上述參數(shù)完全一致，所載信息為白噪聲、雜音信號(hào)或其他人為制造的虛假信號(hào)。

上述技術(shù)方案中，所述揚(yáng)聲器107為可聽聲揚(yáng)聲器，或超聲換能器，或普通揚(yáng)聲器與超聲換能器并聯(lián)。

本發(fā)明還提供了基于所述的聲波通信干擾裝置所實(shí)現(xiàn)的聲波通信干擾方法，包括：

步驟1)、拾取聲信號(hào)；

步驟2)、檢測(cè)所采集到的聲信號(hào)的頻譜，得到其頻譜特性，包括對(duì)頻譜寬度、中心頻率；辨識(shí)包括通信標(biāo)準(zhǔn)、編碼調(diào)制方式、導(dǎo)頻模式、同步信號(hào)在內(nèi)的參數(shù)；

步驟3)、根據(jù)檢測(cè)和分析結(jié)果，選取合適類型的干擾信號(hào)，所述干擾信號(hào)包括：窄帶干擾信號(hào)、梳狀干擾信號(hào)、寬帶干擾信號(hào)、掃頻式干擾信號(hào)以及欺騙型干擾信號(hào)；

步驟4)、將步驟3)生成的數(shù)字型干擾信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換；

步驟5)、將生成的模擬干擾信號(hào)進(jìn)行功率放大；

步驟6)、將放大后的模擬干擾信號(hào)加載至揚(yáng)聲器播放。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、本發(fā)明提出了一種聲波通信干擾裝置及方法，能夠?qū)β暡ㄍㄐ判纬筛蓴_，從而保證了信息安全。

2、本發(fā)明所提出的聲波通信干擾裝置及方法兼顧了干擾的全面性和針對(duì)性。能夠在信息和信號(hào)兩個(gè)層面對(duì)聲波通信進(jìn)行干擾，使得干擾效果更立體、更全面。同時(shí)可根據(jù)檢測(cè)到的聲信號(hào)的特點(diǎn)生成合適的干擾信號(hào)，使得干擾更加高效、更具有針對(duì)性。

3、本發(fā)明所提出的聲波通信干擾裝置采用可聽聲揚(yáng)聲器(陣列)或超聲換能器 (陣列)或普通揚(yáng)聲器(陣列)和超聲換能器(陣列)的并聯(lián)，從而既可對(duì)利用可聽聲波進(jìn)行通信的裝置進(jìn)行干擾，又可對(duì)利用超聲波進(jìn)行通信的裝置進(jìn)行干擾。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的聲波通信干擾裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的聲波通信干擾方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

本發(fā)明的聲波通信干擾裝置能夠?qū)每陕犅暡?頻率在20Hz至20kHz的聲波)以及超聲波(頻率大于20kHz的聲波)作為載波進(jìn)行通信的設(shè)備進(jìn)行干擾，從而達(dá)到阻礙聲波通信的目的。

參考圖1，本發(fā)明的聲波通信干擾裝置包括：供電模塊101、傳聲器102、信號(hào)檢測(cè)與分析模塊103、干擾信號(hào)生成模塊104、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊105、功率放大模塊106和揚(yáng)聲器107；其中，

所述供電模塊101為裝置內(nèi)的其他模塊提供電能；所述傳聲器102拾取聲信號(hào)，將所拾取的聲信號(hào)傳輸給信號(hào)檢測(cè)與分析模塊103；所述信號(hào)檢測(cè)與分析模塊103檢測(cè)并分析所采集到的聲信號(hào)，得到頻譜特性信息、參數(shù)；所述干擾信號(hào)生成模塊104根據(jù)聲信號(hào)檢測(cè)與分析的結(jié)果為該聲信號(hào)生成某一類型的干擾信號(hào)；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊105將所生成的干擾信號(hào)做數(shù)模轉(zhuǎn)換；所述功率放大模塊106將數(shù)模轉(zhuǎn)換后的干擾信號(hào)加以放大，最后由揚(yáng)聲器107播放。

下面對(duì)聲波通信干擾裝置中的各個(gè)模塊做進(jìn)一步說(shuō)明。

所述供電模塊101將外部的交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成低壓直流信號(hào)，供給裝置其他模塊使用。

所述傳聲器102采用靈敏度較高的傳聲器，且該傳聲器應(yīng)當(dāng)具有較寬的工作頻帶。

所述信號(hào)檢測(cè)與分析模塊103檢測(cè)聲信號(hào)所得到的頻譜特性信息包括：對(duì)頻譜寬度、中心頻率；檢測(cè)聲信號(hào)所得到的參數(shù)包括：通信標(biāo)準(zhǔn)、編碼調(diào)制方式、導(dǎo)頻模式、同步信號(hào)。該模塊可檢測(cè)的頻帶跨度較大，如覆蓋可聽聲波與超聲波的頻帶范圍；作為一種優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式，在本實(shí)施例中，所述信號(hào)檢測(cè)與分析模塊103還包括有人機(jī)交互接口，用戶可以通過該接口輸入關(guān)鍵配置參數(shù)。

所述干擾信號(hào)生成模塊104能夠根據(jù)聲信號(hào)的檢測(cè)與分析的結(jié)果生成多種類型 的干擾信號(hào)，這些類型的干擾信號(hào)包括：窄帶干擾信號(hào)、梳狀干擾信號(hào)、寬帶干擾信號(hào)、掃頻式干擾信號(hào)以及欺騙型干擾信號(hào)等。

當(dāng)檢測(cè)到的聲信號(hào)頻譜較為集中、有單個(gè)中心頻率時(shí)，所述干擾信號(hào)生成模塊104可生成窄帶干擾信號(hào)。所述窄帶干擾信號(hào)的中心頻率應(yīng)當(dāng)與檢測(cè)到的聲信號(hào)的中心頻率f₀重合，帶寬為檢測(cè)到的聲信號(hào)帶寬Δf的2至5倍，即nΔf，其中n＝2,3,4,5。

當(dāng)檢測(cè)到的聲信號(hào)頻譜較為分散、有多個(gè)中心頻率時(shí)，所述干擾信號(hào)生成模塊104可生成梳狀干擾信號(hào)。所述梳狀干擾信號(hào)相當(dāng)于多個(gè)窄帶干擾信號(hào)的疊加。

當(dāng)檢測(cè)到的聲信號(hào)頻譜較為集中、但無(wú)法確定其中心頻率時(shí)，所述干擾信號(hào)生成模塊104可生成寬帶干擾信號(hào)。所述寬帶干擾信號(hào)的帶寬大于檢測(cè)到的信號(hào)帶寬Δf的5倍，即nΔf，其中n＞5。

當(dāng)需要在很短的時(shí)間內(nèi)對(duì)很寬范圍內(nèi)的多個(gè)頻率進(jìn)行干擾時(shí)，所述干擾信號(hào)生成模塊104可生成掃頻干擾信號(hào)。所述掃頻干擾信號(hào)的中心頻率與檢測(cè)到的聲信號(hào)的中心頻率f₀基本重合，在掃頻范圍內(nèi)的每一個(gè)頻率上的駐留時(shí)間固定，在一個(gè)頻段內(nèi)周期性地進(jìn)行掃頻。

當(dāng)能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)出聲信號(hào)的包括通信標(biāo)準(zhǔn)、編碼調(diào)制方式、導(dǎo)頻模式、同步信號(hào)在內(nèi)的參數(shù)，或已經(jīng)提前知道上述參數(shù)時(shí)，所述干擾信號(hào)生成模塊104可生成欺騙型干擾信號(hào)。所述欺騙型干擾信號(hào)要求其通信標(biāo)準(zhǔn)、編碼調(diào)制方式、導(dǎo)頻模式、同步信號(hào)與檢測(cè)到的聲信號(hào)的上述參數(shù)完全一致，所載信息為白噪聲、雜音信號(hào)或其他人為制造的虛假信號(hào)。

所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊105采用分辨率、采樣率較高的DA轉(zhuǎn)換芯片。

所述功率放大模塊106采用具有較寬的工作頻帶的功率放大模塊。

揚(yáng)聲器107為可聽聲揚(yáng)聲器(陣列)或超聲換能器(陣列)，也可以將普通揚(yáng)聲器(陣列)和超聲換能器(陣列)并聯(lián)接入該裝置，使其既能發(fā)送可聽聲波，也能發(fā)送超聲波。

在聲波通信干擾裝置的基礎(chǔ)上，參考圖2，本發(fā)明的聲波通信干擾方法包括：

步驟1)、拾取聲信號(hào)。

步驟2)、檢測(cè)所采集到的聲信號(hào)的頻譜，得到其頻譜特性，包括對(duì)頻譜寬度、中心頻率等；辨識(shí)通信標(biāo)準(zhǔn)、編碼調(diào)制方式、導(dǎo)頻模式、同步信號(hào)等關(guān)鍵參數(shù)。

步驟3)、根據(jù)檢測(cè)和分析結(jié)果，選取合適類型的干擾信號(hào)，所述干擾信號(hào)包括：窄帶干擾信號(hào)、梳狀干擾信號(hào)、寬帶干擾信號(hào)、掃頻式干擾信號(hào)以及欺騙型干擾信號(hào)；

步驟4)、將步驟3)生成的數(shù)字型干擾信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換；

步驟5)、將生成的模擬干擾信號(hào)進(jìn)行功率放大；

步驟6)、將放大后的模擬干擾信號(hào)加載至揚(yáng)聲器播放。

最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。