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TWI600289B - Ultrasound communication system - Google Patents

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TWI600289B
TWI600289B TW102148760A TW102148760A TWI600289B TW I600289 B TWI600289 B TW I600289B TW 102148760 A TW102148760 A TW 102148760A TW 102148760 A TW102148760 A TW 102148760A TW I600289 B TWI600289 B TW I600289B
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TW102148760A
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Yo Shibata
Misato Takahashi
Yuki Sato
Original Assignee
Rakuten Inc
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Publication date
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    • G01S1/72—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
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Description

超音波通訊系統
本發明係有關於利用信標和攜帶型終端的超音波通訊系統，詳言之係有關於，利用會振盪出超音波之信標、和智慧型手機、行動電話等之攜帶型終端的簡略卻具有優異通訊性能的超音波通訊系統、被超音波通訊系統所使用的信標、被超音波通訊系統所使用的攜帶型終端用程式、及提供攜帶型終端用程式的伺服器。
近年來，隨著智慧型手機、行動電話等之攜帶型終端對一般使用者的普及，例如在店舖設置超音波信標，與使用者的攜帶型終端藉由超音波進行通訊，而達成使用者的存取或商品購入等之便利性的提升、店舖側往使用者的資訊提供、點數回饋等各種服務之提供等所致之服務性提升的系統，已被提出。
此處，若考察智慧型手機、行動電話等之攜帶型終端之麥克風使用之際所應考量的技術性、原理性限制，則存在有以下的(限制1)~(限制6)。
(限制1)麥克風所具有的頻率特性
攜帶型終端係有各式各樣的機種存在，而且天天都有新機種投入市場。因此，針對所有攜帶型終端的機種每次都要測試係會帶來龐大的費用負擔，藉由不依存於攜帶型終端之機種固有之情事的程式來避免這點是非常重要的。
尤其是，在智慧型手機專用的應用程式中，提供應用程式的商場(Apple Store(註冊商標)或Google Play(註冊商標)等)係隨著攜帶型終端的機種別而區分，必須要以1種類的程式來對應複數種類的攜帶型終端(包含將來發售的新機種的攜帶型終端)。
此處，攜帶型終端中所組裝的麥克風係存在有頻率特性(頻帶別的感度)，尤其是可聽音域外的高音域(大約18kHz以上)的頻率特性係會隨著各台攜帶型終端而有很大的差異存在。而且，在攜帶型終端之麥克風的頻率特性不明的狀態下，難以測定音量(音壓位準的意思。以下皆同)。
因此，隨著攜帶型終端的每一機種而存在的麥克風之頻率特性的參差，若要不問攜帶型終端之機種而使用1種類的程式來以同一基準測定音量，是很困難的。
亦即，即使將某頻率的聲音以一定音量從信標輸出，若測定的攜帶型終端之機種不同(因為所組裝的麥克風之頻率特性不同)，所測定之音量會不同。
同樣地，由於頻率特性之差異，即使將間隔某程度(數百Hz)以上之高度的2個音以同音量輸出， 仍有可能在攜帶型終端側上所能測定之這2個音的音量會是不同。
因此，在攜帶型終端之頻率特性不明的狀態下，要將音高差異達某種程度的2個音的音量差來作為通訊的參數使用，是很困難的。
(限制2)環境雜音、背景雜訊
驅鼠器、驅蟑螂器、防止年輕人聚集的蚊子音、數位電子看板、電氣產品等，在店舖周邊會存在有各式各樣的高音域的雜音。這些雜音幾乎都是，在特定的高度(特定頻率)下以一定音量而發生。
是潛在該當店舖周邊測定有哪些雜音存在是會造成龐大的費用負擔，又該環境係時時刻刻變化，因此無論有哪種頻帶的雜音存在都難以受到其影響的通訊方式，係為必要。
(限制3)都卜勒效應
使用者在聲音訊號的收訊中仍有可能正在移動，因此考慮到都卜勒效應的通訊方式係為必要。
亦即，由於都卜勒效應，即使從信標輸出某高度之聲音(頻率A)，攜帶型終端側上所測出的頻率仍有可能從頻率A偏移，該偏移係隨著使用者的移動速度或移動方向而決定，事前無法預測。
依據發明人們的觀測結果，使用者以一般使 用方法使用行動電話之際的都卜勒效應所致之頻率變化，最大會達到正負200Hz。
(限制4)可利用之頻帶
人類可聽域的上限，雖然會有個人差或隨年齡的差異但大約是18kHz或是19kHz或20kHz左右，若低於此則會被人類聽見(下限)。
另一方面，攜帶型終端處理聲音檔案、聲音輸出入之際典型的取樣頻率係為44,100Hz，可檢測的頻率的邏輯上限值係為22,050Hz(奈奎斯特頻率：取樣頻率的2分之1)(上限)。
實際上，由於限制1所提到的麥克風特性、或為了保持品質所需的濾波器處理(例如：低通濾波器)等，可偵測之上限落在21kHz附近的攜帶型終端也很多。因此，作為信標與攜帶型終端側的通訊頻率，必須要使用被限制在，以18kHz或是19kHz或20kHz為下限，以21kHz或22.05kHz為上限的頻率帶域。
(限制5)可利用之調變方式
CDMA，將數位資料轉換成類比之波形訊號之際經常使用的方式係有相位調變。
相位調變係抗環境雜訊強，即使訊號位準偏低，解調仍不會十分困難等，因此被廣為使用，但將利用該調變方式之訊號從揚聲器輸出時，就算想要利用超越可 聽域之頻率，在相位調變時仍會導致可聽音從揚聲器輸出而且音量亦即訊號的到達距離難以增加至足夠大。
又，此事尤其在欲將信標小型化之際所利用的壓電式揚聲器上容易呈現(因為藉由小的電壓變化就能使膜大幅振動)，也會妨礙信標的小型化。
(限制6)錄音所致之不當行為
若從信標所輸出的訊號能被智慧型手機、行動電話的麥克風所偵測，則該訊號之錄音也是可能的。因此，像是本次，使用設置在該當店舖之信標來偵測攜帶型終端是存在於哪家店舖的情況下，店舖的信標所輸出之訊號藉由不當錄音而再生，就有可能偽裝成偵測到從某家店舖之信標所輸出之訊號的樣子，隨著所利用之服務形態的不同，有可能產生重大的問題。
(先前技術)
專利文獻1中係在店舖側，藉由信標而將複數頻率之訊號以一定音量輸出，把該頻率之組合當作店舖固有，於攜帶型終端中接收來自信標的複數頻率之訊號，隨著哪個頻率出現而特定該當店舖，如此構成的存在測知方法及系統係已被提出。
專利文獻1的存在測知方法及系統的情況下，會受到攜帶型終端的頻率特性(上記限制1)很大的影響。亦即，特定頻帶之感度非常低的攜帶型終端的情況 下，就算以該頻帶發出聲音，也無法測知。又，會受到都卜勒效應(上記限制3)很大的影響。由於都卜勒效應，使用者拿著終端走來走去的期間，無法正確求出哪個頻率正被輸出。
甚至，對環境雜音(上記限制2)很弱。沒有區別環境雜音和信標所輸出之訊號的方法，若欲增加傳輸之資訊量，則必須把所使用的頻率帶域加寬，但由於上記(限制4)導致實際只能傳輸數位元程度之資訊(假設FFT的解析力是10~100Hz)等，推定會有這些問題。
又，在店舖側藉由特定頻率(稱作載波，亦可為複數)之開啟/關閉，也可成為像是摩斯訊號方式發送訊號之構成。
此情況下，考慮訊號之內容及載波中所使用的頻率係為店舖固有，又，隨時間來改變發訊內容，就可增加能夠傳輸之資訊量。
可是，在先前例的情況下，若以單載波來搬送資訊，若該當頻率中發生雜訊時，被解調成不同訊號的可能性很高，而且僅藉由單載波很難在短時間內傳送許多資訊。
又，為了判斷單載波的鳴叫、不鳴叫，需要閾值的設定等，隨著麥克風特性(上記限制1)之影響，要設定適當閾值是非常困難的。
甚至，必須要隨著每台攜帶型終端、每一場所而改變閾值，手續非常繁雜，而且程式也會複雜化。
又甚至，以複數載波來送訊時，由於是以各個載波來發送各自的資訊，因此每一載波並未同步。亦即，某個瞬間下正在鳴叫之載波有哪幾道，而且上揚是在哪個時序，係各自不同。因此在偵測之際無法每一頻率做比較，最後仍必須和單載波一樣觀看載波的時間變化。此時就會產生和單載波同樣的問題。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]國際公開2011/014292號
本發明所欲解決之問題點係為，考慮各個攜帶型終端的攜帶型終端麥克風所具有之頻率特性的相異，消除環境雜音之影響或攜帶型終端本身的所在位置之移動所致的都卜勒效應之影響，甚至，不會因為聽覺之多餘音的聽取而導致產生不安感，安全性亦佳，而且以簡略構成而發揮優異通訊性能的利用信標、攜帶型終端的超音波通訊系統係不存在的這點。
本發明係為了解決上記課題而研發，係有關於在振盪出超音波之信標與攜帶型終端之間，進行超音波 所致之通訊的超音波通訊系統。
然後，前記信標係可以彼此不同之頻率而振盪出預定之3以上之訊號載波，隨應於所定資訊而輸出3以上之前記訊號載波所構成之資料訊號，並為了使得從前記信標所輸出之音壓會在所定範圍內，而在前記資料訊號之發生中，會進行用來補償其音壓變動的虛假振盪；前記攜帶型終端係具有：攜帶型終端麥克風；和解調處理部，係在接收到從前記信標所送出之超音波時，進行其頻率或波長之解析，執行將3以上之前記訊號載波予以解調的解調處理；和解密處理部，係根據該解調處理所辨識出來的前記資料訊號，執行將前記所定資訊予以解密的解密處理，為其特徵。
若依據所述之本發明，則例如在資訊提供者側所設的特定區劃內，考慮各個攜帶型終端的攜帶型終端麥克風所具有之頻率特性的相異，消除環境雜音之影響或攜帶型終端本身的所在位置之移動所致的都卜勒效應之影響，甚至，不會因為聽覺之多餘音的聽取而導致產生不安感，可以簡略構成來實現並提供資訊提供者側的信標、和可與攜帶型終端之間發揮優異通訊性能的超音波通訊系統。
又，其特徵為，前記信標，係在3以上之前記訊號載波之一或複數者所構成的所定之控制訊號間，將前記訊號載波所構成的資料訊號，輸出所定次數。
又，其特徵為，前記信標中所被設定之訊號 載波數為n時，從該信標同時輸出的訊號載波數係為1以上而未滿n。
又，其特徵為，具備複數個前記信標；對各信標係有前記3以上之訊號載波之組合，是以頻率設定彼此不同的方式而被個別指派，各信標係藉由該所被指派之組合而生成1頻道的信標資訊並以超音波方式送出之；前記攜帶型終端的前記解調處理部，係在從各信標所送出的超音波的前記信標資訊當中，將適合於前記攜帶型終端麥克風之頻率特性的前記信標資訊予以接收，並且對該接收之前記信標資訊執行前記解調處理。
若依據此構成，則成為具備複數個送出具有不同頻率之超音波的信標的構成，將最適合於顧客之攜帶型終端之攜帶型終端麥克風之頻率特性之頻道的超音波的發訊資訊予以接收，藉此，可以克服各個攜帶型終端麥克風的頻率特性之差異，可對每位顧客進行高品質資訊配送，能夠實現並提供此種超音波通訊系統。
又，其特徵為，前記信標係將前記3以上之訊號載波所組合成的1頻道之信標資訊，使彼此頻率互異而生成複數頻道份，將該複數頻道之信標資訊以超音波予以送出；前記攜帶型終端的前記解調處理部，係在從前記信標所送出的複數頻道之超音波的前記信標資訊當中，將適合於前記攜帶型終端之攜帶型終端麥克風之頻率 特性之頻道的前記信標資訊予以接收，並且對該接收之前記信標資訊執行前記解調處理。
若依據此構成，則成為從一個信標，在頻率不同的複數頻道中，把相同的超音波之訊號朝向攜帶型終端送出之構成，因此可克服攜帶型終端的頻率特性之差異，可於最適合於各個攜帶型終端的頻道中，從資訊提供者側或店舖側收取訊號，可對每位顧客進行高品質資訊配送，能夠實現並提供此種超音波通訊系統。
又，其特徵為，前記攜帶型終端係具有：用以透過網際網路而從伺服器取得網際網路資訊的手段；和用以將該已取得之網際網路資訊以超音波而從揚聲器輸出的手段；前記信標係具有：麥克風；和以該麥克風接收前記攜帶型終端之揚聲器所輸出之超音波的網際網路資訊，藉此而將從前記伺服器所提供之網際網路資訊，透過前記攜帶型終端而加以取得的手段。
對前記信標進行變更前記所定資訊等之維護時，考慮在前記信標與維護用機器之間進行通訊，將前記信標資訊之設定予以改寫等。然後，作為此時的前記信標與維護用機器之間的通訊介面，係可使用無線LAN、USB(Universal Serial Bus)、紅外線、Bluetooth(註冊商標)等通用的通訊介面，但將這些通訊介面的電路放在前記信標裡頭而具備的話，不但會妨礙前記信標的精巧化，同時還會導致零件成本增加。
於是，在此構成中係設計成，被設置在前記特定區劃內的信標，是可利用顧客側的攜帶型終端的網際網路環境來接收網際網路資訊。因此，即使資訊提供者側或店舖側不具備維護用的專用介面電路，仍可透過網際網路從伺服器取得維護或升級資訊而執行信標的維護、升級等，藉此，不需要如上述般地具備通用之通訊介面電路，可大幅降低成本及省力化，實現並提供可期待省空間化的超音波通訊系統。
又，其特徵為，複數個前記信標是被配置在前記特定之區劃內；透過前記攜帶型終端而從伺服器取得了網際網路資訊的信標，係將該網際網路資訊以超音波從揚聲器輸出，其他信標則將該超音波所致之網際網路資訊以麥克風加以接收，藉此而在複數信標間傳輸該網際網路資訊。
若依據此構成，則在被設置在前記特定區劃內的複數台信標間，可以構成利用顧客側的攜帶型終端之網際網路環境的間接、且簡略之網路。因此，即使在資訊提供者側或店舖側沒有準備區域網路，扔可將從伺服器取得的維護或升級資訊，傳達至複數信標，執行各信標的維護、升級。
又，其特徵為，具備：記憶部，係將前記所定資訊之資料，改變內容而記憶所定個數份；前記信標，係在前記資料訊號之送出次數超過所定次數時，或前記資料訊號之送出進行期間超過所定 期間時，從前記記憶部取得內容已改變之前記所定資訊之資料，將前記資料訊號之生成時所使用的前記所定資訊予以更新。
若依據此構成，則具有記憶部，係將前記所定資訊之資料，改變內容而記憶所定個數份；信標係輸出前記信標資訊達所定次數時或進行前記信標資訊之送出的期間超過了所定期間時，從記憶部取得內容已改變之前記所定資訊而送出。藉此，可以實現並提供避免不當使用者將資訊提供者或店舖的信標所送出之信標資訊予以錄音，將該錄音之信標資訊事後對攜帶型終端進行送訊，以偽裝身處信標設置場所的惡用之此種事態的超音波通訊系統。
又，其特徵為，前記信標係對具有可聽域外之頻率的3以上之搬送訊號，進行表示前記所定資訊之訊號所致之振幅調變，生成前記3以上之訊號載波。
若依據此構成，則可容易生成具有前記所定資訊的前記複數之資料載波。
又，其特徵為，前記資料訊號，係從前記3以上之訊號載波被同時輸出之載波訊號之數目為一定。
若依據此構成，則藉由使得同時輸出之前記載波訊號之數目呈一定，可使前記信標資訊送出時的超音波之音量維持大致一定，因此可讓使用者更不容易感受到刺耳聲音。
又，其特徵為，前記信標係使用已被加密之前記所定資訊，來生成前記資料訊號； 前記攜帶型終端，係將從前記信標所接收到的前記資料訊號所解調出來的已被加密之前記所定資訊，予以解密，然後辨識所定資訊。
若依據此構成，則藉由把從前記信標提供至前記攜帶型終端的前記所定資訊予以加密，可提升安全性。
又，其特徵為，具備可和前記攜帶型終端通訊的伺服器；前記信標具有：第1計時部；和記憶部，係保持著第1加密金鑰亂數表之資料，用以根據所定邏輯而決定相應於該第1計時部之計時時刻的加密金鑰；和加密處理部，係以該第1加密金鑰亂數表所決定的第1加密金鑰而將前記所定資訊予以加密；和加密金鑰存取禁止部，係禁止來自該加密處理部以外的對前記第1加密金鑰亂數表之存取；使用該已被加密之所定資訊來生成前記資料訊號；前記伺服器係具有：第2計時部，係被構成為，計時時刻是和前記第1計時部相同；和記憶部，係保持有與前記第1加密金鑰亂數表同一構成之第2加密金鑰亂數表之資料；從前記攜帶型終端接收到已用前記第1加密金鑰所加密而成之已加密資料時，藉由將該收訊時的前記第2計時部之計時時刻適用至前記第2加密金鑰亂數表而得到的第2加密金鑰，將該已加密資料予以解密而辨識前記所定資訊。
若依據此構成，則前記第1計時部與前記第2計時部的計時時刻係為相同，因此於同一時刻下藉由前記第1加密金鑰亂數表所決定之前記第1加密金鑰和藉由前記第2加密金鑰亂數表所決定之前記第2加密金鑰係為相同。因此，前記信標與前記攜帶型終端間及前記伺服器與前記攜帶型終端間的通訊所需時間，係設定成相對於前記第1計時部及前記第2計時部之計時單位而為可忽視之程度，藉此，可使用同一加密金鑰的前記第1加密金鑰與前記第2加密金鑰，來進行前記信標中的加密處理和前記伺服器中的解密處理。
然後，藉由前記加密金鑰存取禁止部，禁止了來自前記加密處理部以外的對前記第1加密金鑰亂數表的存取，因此欲嘗試不當行為者，無法從外部對前記第1加密金鑰亂數表隨機地適用計時時刻，來解讀前記第1加密金鑰亂數表的加密金鑰生成規則。
接著，本發明的信標係為，在振盪出超音波之信標與攜帶型終端之間，進行超音波所致之通訊的超音波通訊系統中所使用的信標，其特徵為，可以彼此不同之頻率而振盪出預定之3以上之訊號載波，隨應於所定資訊而輸出3以上之前記訊號載波所構成之資料訊號；為了使得從前記信標所輸出之音壓會在所定範圍內，而在前記資料訊號之發生中，會進行用來補償其 音壓變動的虛假振盪。
藉由使用所述本發明之信標，例如在資訊提供者側所設的特定區劃內，考慮各個攜帶型終端的攜帶型終端麥克風所具有之頻率特性的相異，消除環境雜音之影響或攜帶型終端本身的所在位置之移動所致的都卜勒效應之影響，甚至，不會因為聽覺之多餘音的聽取而導致產生不安感，可以簡略構成來實現並提供資訊提供者側的信標、和可與攜帶型終端之間發揮優異通訊性能的超音波通訊系統。
接著，本發明的攜帶型終端用程式係為，在振盪出超音波之信標與攜帶型終端之間，進行超音波所致之通訊的超音波通訊系統中所使用的攜帶型終端用程式，其特徵為，藉由被前記攜帶型終端中所實裝之CPU所執行，而令該CPU發揮機能成為：解調處理部，係在接收到從前記信標所送出的，以彼此不同之頻率而振盪出預定之3以上之訊號載波而隨應於所定資訊而被構成，為了使音壓在所定範圍內，而進行過用來補償音壓變動之虛假振盪而成的資料訊號時，對該接收之資料訊號進行頻率或波長之解析，執行將3以上之前記訊號載波予以解調的解調處理；和解密處理部，係根據被前記解調處理所辨識出來的前記資料訊號，而將前記所定資訊予以解密。
藉由令所述之本發明的攜帶型終端用程式， 被實裝於前記攜帶型終端中的CPU所執行，就可容易構成可在前記超音波通訊系統中使用的攜帶型終端。
接著，本發明的程式提供伺服器係為，可和在振盪出超音波之信標與攜帶型終端之間，進行超音波所致之通訊的超音波通訊系統中所使用的攜帶型終端，透過網路而通訊的伺服器，其特徵為，對前記攜帶型終端，發送攜帶型終端用程式，藉由被前記攜帶型終端中所實裝之CPU所執行，而令該CPU發揮機能成為：解調處理部，係在接收到從前記信標所送出的，以彼此不同之頻率而振盪出預定之3以上之訊號載波而隨應於所定資訊而被構成，為了使音壓在所定範圍內，而進行過用來補償音壓變動之虛假振盪而成的資料訊號時，對該接收之資料訊號進行頻率或波長之解析，執行將3以上之前記訊號載波予以解調的解調處理；和解密處理部，係根據被前記解調處理所辨識出來的前記資料訊號，而將前記所定資訊予以解密。
從所述之本發明的程式提供伺服器，向前記攜帶型終端發送前記攜帶型終端用程式，藉由被前記攜帶型終端中所實裝之CPU所執行，可容易構成可在前記超音波系統中使用的攜帶型終端。
1‧‧‧利用信標、攜帶型終端的超音波通訊系統
1A‧‧‧利用信標、攜帶型終端的超音波通訊系統
1B‧‧‧利用信標、攜帶型終端的超音波通訊系統
1C‧‧‧利用信標、攜帶型終端的超音波通訊系統
2‧‧‧電腦裝置
3‧‧‧賣場
4‧‧‧天花板
5‧‧‧信標
5A‧‧‧信標
5B‧‧‧信標
6‧‧‧攜帶型終端
7‧‧‧伺服器
10‧‧‧控制部
11‧‧‧記憶體
12‧‧‧記憶部
13‧‧‧通訊處理部
14‧‧‧操作部
15‧‧‧顯示部
16‧‧‧印表機
17‧‧‧信標控制器
18‧‧‧店舖資訊輸出部
20‧‧‧頻率切換部
21‧‧‧店舖資訊收訊部
22‧‧‧加密處理部
23‧‧‧控制載波發訊部
24‧‧‧搬送訊號同步控制部
25‧‧‧第1搬送訊號輸出部
25a‧‧‧第1搬送訊號輸出部
26‧‧‧第2搬送訊號輸出部
26a‧‧‧第2搬送訊號輸出部
27‧‧‧振幅調變部
28‧‧‧D/A轉換部
29‧‧‧信標資訊發訊部
30‧‧‧時鐘
31‧‧‧攜帶型終端控制部
32‧‧‧攜帶型終端記憶體
33‧‧‧無線收送訊部
34‧‧‧顯示部
35‧‧‧操作部
36‧‧‧攜帶型終端麥克風
37‧‧‧解調處理部
38‧‧‧解密處理部
39‧‧‧記憶部
40‧‧‧攜帶型終端揚聲器
41‧‧‧D/A轉換部
51‧‧‧麥克風
52‧‧‧揚聲器
N‧‧‧網際網路網
[圖1]圖1係本發明的實施例1所述之超音波通訊系統的全體構成的概略構成圖。
[圖2]圖2係本實施例1所述之超音波通訊系統的信標的設置狀態的說明圖。
[圖3]圖3係本實施例1所述之超音波通訊系統的店舖側的電腦裝置的概略區塊圖。
[圖4]圖4係本實施例1所述之超音波通訊系統的店舖中所設置之信標的概略區塊圖。
[圖5]圖6係本實施例1所述之超音波通訊系統的攜帶型終端、網際網路、伺服器的概略構成的區塊圖。
[圖6]圖6係本實施例1所述之超音波通訊系統的信標、攜帶型終端之處理流程的流程圖。
[圖7]圖7係本實施例1所述之超音波通訊系統中的D/A轉換前之信標的輸出波形、攜帶型終端的解調處理波形的說明圖。
[圖8]圖8係本實施例1所述之超音波通訊系統中進行頻率切換時的D/A轉換前的信標的輸出波形圖。
[圖9]圖9係本發明的實施例2所述之超音波通訊系統的全體構成的概略構成圖。
[圖10]圖10係本實施例2所述之超音波通訊系統的店舖側的電腦裝置及信標的概略區塊圖。
[圖11]圖11係本發明的實施例3所述之超音波通訊系統的全體構成的概略構成圖。
[圖12]圖12係本實施例3所述之超音波通訊系統的信標的概略區塊圖。
[圖13]圖13係本發明的實施例4所述之超音波通訊系統的全體構成的概略構成圖。
[圖14]圖14係本實施例4所述之超音波通訊系統的信標的概略區塊圖。
[圖15]圖15係本發明的實施例5所述之超音波通訊系統的控制載波及資料載波的時序圖。
[圖16]圖16係本實施例所述之超音波通訊系統中所使用的對映表之說明圖。
[圖17]圖17係本實施例5所述之超音波通訊系統中，從二個揚聲器送出控制載波及資料載波時的時序圖。
〔實施例〕
以下，針對本發明的實施例所述之利用信標、攜帶型終端的超音波通訊系統，參照圖式來詳細說明。
(實施例1)
針對本實施例1所述之超音波通訊系統1，參照圖1~圖8來說明。
本實施例1所述之超音波通訊系統1，係如圖1所示，含有例如：零售店、量販店這類店舖側的電腦裝 置2；和如圖2所示被配置在店舖側設置於一層樓之賣場3內的例如天花板4，被連接至前記店舗側之電腦裝置2而振盪出超音波的信標5；和由每位顧客所持有，與前記信標5交訊的例如智慧型手機等之攜帶型終端6；和顧客操作自己的攜帶型終端6而進行無線連接，用以取得網際網路資訊所需的網際網路網N；和透過此網際網路網N而向前記攜帶型終端6配送網際網路資訊的伺服器7(包含本發明的程式提供伺服器之機能)所構成。
前記店舖側的電腦裝置2係具有例如：如圖3所示，將作業用、超音波通訊系統1之動作用等各種程式予以儲存的記憶體11；和進行全體控制的控制部10；和記憶各種資訊的記憶部12；和用來連接至網際網路網N的通訊處理部13；和進行各種操作所需之像是鍵盤之類的操作部14；和將各種資訊進行畫面顯示的LCD顯示器等之類的顯示部15；和將各種資訊進行列印輸出的印表機16；和將店舖側之操作員所作成的對顧客之服務資訊、宣傳資訊等欲發送之店舖資訊予以輸出的店舖資訊輸出部18；和對信標5，詳細而言係輸出後述的用來進行控制載波(相當於本發明之訊號載波)之輸出控制所需的控制載波控制訊號、將從信標5向賣場3內發送之信標資訊之發訊頻率予以切換所需之頻率切換訊號等的信標控制器17。
信標5係具有：如圖4所示，將欲從店舖側之電腦裝置2發送之店舖資訊(相當於本發明的所定資 訊)予以接收的店舖資訊收訊部21；和藉由在1個演算晶片內實裝亂數表(第1加密金鑰亂數表)和即時時鐘(第1即時時鐘)而被構成，進行從店舖資訊收訊部21所輸出之店舖資訊之加密處理的加密處理部22；和被前記控制載波控制訊號所控制以一定循環週期而輸出表示訊號開始點之控制載波訊號(矩形波訊號)的控制載波發訊部23；和同步於前記店舖資訊而令後述的第1搬送訊號輸出部25及第2搬送訊號輸出部26動作的搬送訊號同步控制部24；和基於搬送訊號同步控制部24之控制而輸出第1搬送訊號(類比訊號)的第1搬送訊號輸出部25；和基於搬送訊號同步控制部24之控制而輸出第2搬送訊號(類比訊號)的第2搬送訊號輸出部26；和被輸入前記店舖資訊、第1搬送訊號、第2搬送訊號，進行振幅調變，輸出裝載有店舖資訊之第1載波及第2載波(相當於本發明的訊號載波)的振幅調變部(ASK(Ampulitude Shift Keying))27；和將前記控制載波、第1載波及第2載波進行數位/類比轉換而變成信標資訊的D/A轉換部28；和將前記信標資訊在賣場3內以超音波資訊而發送的信標資訊發訊部29；和對前記信標資訊附加時間資訊所需的時鐘30；和連接於振幅調變部27與D/A轉換部28之間因應需要而進行來自振幅調變部27之輸出訊號之頻率切換的頻率切換部20。
前記第1載波、第2載波，係具有相近的可聽域外之頻率(例如第1載波19,000Hz、第2載波： 19,050Hz)，且係為成對之音量位準的二個數位訊號，藉由它們的組合而成為一個頻道而構成含有前記店舖資訊的信標資訊(相當於本發明的資料訊號)。
第1載波和第2載波的頻率差，係設定成每位使用者之攜帶型終端6所保有之一個機能亦即FFT(高速傅立葉轉換、相當於本發明的頻率解析)解析力所能容許之儘可能小的差距。此外，亦可藉由FFT以外的手法來進行頻率解析。或者，亦可藉由波長解析，來抽出控制載波、第1載波、及第2載波。
這是因為考慮到，若頻率足夠相近，則攜帶型終端6的攜帶型終端麥克風36的頻率特性之差異的影響較小，可以獲得能夠忽視已說明之限制1的每台攜帶型終端6之攜帶型終端麥克風36所具有之頻率特性之差異的優點。
又，第1載波、第2載波間的頻率之幅度，係於可利用之頻率帶域中，使用預先約定的定數。
還要留意，信標5係使用環境雜音影響較少的頻道。另外要留意，若複數台信標5同時使用時，各信標5係使用未被其他信標5所使用之頻道，較為適切。
此外，後面會詳述，加密處理部22係具有店舖資訊加密處理進行之際所使用之第1即時時鐘221和保持第1加密金鑰亂數表222之資料的記憶部。又，如圖1所示，伺服器7係具有店舖資訊解密處理進行之際所使用之第2即時時鐘71和保持第2加密金鑰亂數表72之資料 的記憶部。
又，伺服器7係隨應於來自攜帶型終端6的下載要求，而將被攜帶型終端6所執行之超音波通訊用的應用程式(相當於本發明的攜帶型終端用程式)之資料，予以發送。
攜帶型終端6係如圖5所示，具有：控制攜帶型終端6本身之動作的攜帶型終端控制部31；和儲存攜帶型終端6本身之動作程式(OS等基本程式、從伺服器7下載來的應用程式等)的攜帶型終端記憶體32；和用來與網際網路網N進行無線連接所需的無線收送訊部33；和將各種資訊進行顯示的LCD顯示器等之顯示部34；和由例如平板型之輸入鍵等所構成的操作部35；和將來自前記信標資訊發訊部29之前記信標資訊所對應的超音波予以接收的攜帶型終端麥克風36；和記憶各種資訊的記憶部39；和對前記信標5，把利用前記網際網路網N而從伺服器7所接收到的網際網路資訊以超音波資訊進行發音而發送等之動作的攜帶型終端揚聲器40；和用以使攜帶型終端揚聲器40發聲出前記網際網路資訊等所需的進行數位/類比轉換的D/A轉換部41。
又，攜帶型終端6係將攜帶型終端記憶體32中所儲存之應用程式，被攜帶型終端6中所實裝之CPU(Central Processing Unit，未圖式)所執行，藉此，可令CPU發揮機能而成為：將攜帶型終端麥克風36中所接收而被轉換成電氣訊號之前記信標資訊進行解調處理(細節 將於後述)的解調處理部37；和將解調處理部37中所解調之信標資訊中所含之店舖資訊予以解密的解密處理部38。
接著，針對本實施例1所述之超音波通訊系統1之動作，也參照圖6~圖8來詳述。
在本實施例1的超音波通訊系統1中，於通訊可利用頻帶(限制4)中確定複數頻率之搬送載波，對已發送之店舖資訊、複數搬送載波實施振幅調變處理，從設置在店舖側或賣場3內之天花板4的信標5向顧客的攜帶型終端6發送店舖資訊。
此處，所謂搬送載波的上揚，係意味著從具有某頻率之搬送載波之未發聲狀態遷移至發聲狀態(從搬送載波所致之載波訊號未輸出狀態遷移至輸出狀態)，而進行以下說明。
接著，針對本實施例1所述之超音波通訊系統1之動作，參照圖6、圖7而在以下具體說明。
〔信標5側〕
(1)前記信標5的店舖資訊收訊部21，係將店舖側的電腦裝置2所作成的應發送至顧客之攜帶型終端6的店舖資訊予以接收，並予以輸出。加密處理部22係進行後面詳述的店舖資訊之加密處理並輸出。
(2)前記信標5的控制載波發訊部23係受到來自店舖側之電腦裝置2之信標控制器17的控制載波控制訊號 所控制，如圖7所示，以一定循環週期(1循環週期的時間寬度tc)而輸出表示訊號開始點之控制載波訊號(矩形波訊號，相當於本發明的控制訊號)。將此控制載波訊號最初上揚的時點，定義成訊號的開始時點。此外，亦可藉由複數控制載波訊號來構成控制訊號。
(3)接著，在將控制載波訊號輸出(鳴叫)了規定時間(t)之後，例如令第1載波上揚。此情況下，哪個載波會上揚、哪幾個載波會上揚(將哪個載波所致之載波訊號予以輸出幾個)，係根據欲發送之店舖資訊而決定。亦即，搬送訊號同步控制部24係同步於前記店舖資訊而藉由第1搬送訊號輸出部25而將第1搬送訊號送往振幅調變部27，藉由店舖資訊之訊號而將第1搬送訊號進行振幅調變而生成第1載波。
(4)將前記(3)中上揚之第1載波鳴叫規定時間後(將第1載波所致之第1載波訊號輸出規定時間後)，接著將第2載波同樣地根據欲發送之店舖資訊而決定並上揚之(將第2載波所致之第2載波訊號予以輸出)。亦即，搬送訊號同步控制部24係同步於前記店舖資訊而藉由第2搬送訊號輸出部26而將第1搬送訊號送往振幅調變部27，藉由店舖資訊之訊號而將第2搬送訊號進行振幅調變而生成第2載波。
(5)重複進行前記(3)、(4)達規定次數後，將前記(2)之表示開始時點的訊號，再次予以上揚。重複如此處理。
〔攜帶型終端6側〕
(1)攜帶型終端6側，係將攜帶型終端麥克風36所聽取到的信標資訊，藉由解調處理部37進行FFT轉換(高速傅立葉轉換)而記憶在記憶部39中並累積之。FFT轉換處理過的控制載波、第1載波、第2載波的波形，示於圖7。
(2)接著，藉由解調處理部37而偵測出控制載波的上揚(控制載波訊號的輸出開始時)所對應之訊號的開始時點，判定所累積之信標資訊內的控制載波訊號間的上揚之邊緣。
(3)然後，根據前記(2)所判定之邊緣，特定出第1載波、第2載波的鳴叫區間(控制載波訊號間之區間)，推定在各個區間中鳴叫之載波(被輸出之第1載波訊號及第2載波訊號)。
此時，藉由在信標側規定同時可以鳴叫之載波係為N道，就可從某區間中的聲音較大之載波，推定出將N道(圖7中係為第1載波5道、第2載波4道)在該區間中鳴叫之聲音(被輸出之第1載波訊號和第2載波訊號之數目)。
(4)接著，根據前記(3)之結果，以前記解密處理部38藉由圖7所示的第1載波、第2載波的每個區間的訊號判定處理，將第1載波訊號5道、第2載波訊號4道，當作此區間中從信標5所接收到的店舖資訊而予以解碼。此時，攜帶型終端6中，亦可因應需要而實施錯誤偵 測訂正、或若已解碼之店舖資訊中含有加密部分時則實施密文解密處理。
此處，作為錯誤偵測訂正係例如，由於信標5係重複發送相同信標資訊，因此在攜帶型終端6側，藉由判斷在不同時序上所接收到之信標資訊的資料是否一致，就可進行信標資訊之錯誤偵測與訂正。又，設置複數台使用不同頻帶之頻道的信標5，從各信標5發送相同的信標資訊，在攜帶型終端6側判斷由不同頻帶之頻道所接收到之信標資訊的資料是否一致，也可進行信標資訊之錯誤偵測與訂正。甚至，亦可採用CRC(Cyclic Redundancy Check)等一般的錯誤偵測手法，來進行信標資訊之錯誤偵測與訂正。
又，作為密文解密處理，亦可採用上述使用加密金鑰之手法等。
(5)接著，透過網際網路網N而與伺服器7進行無線交訊，將從伺服器7所配送之伺服器資訊和來自信標5的收訊內容進行核對，若兩者一致則特定為顧客位於該店舖中(顧客的存在確認)。
顧客的存在確認之處理，係藉由上述信標5與攜帶型終端6之動作，例如，(i)從信標5向攜帶型終端6將店舖ID(店舖資訊)之資料以超音波加以發送，(ii)從攜帶型終端6向伺服器7將店舖ID及攜帶型終端之使用者ID的資料透過網際網路網N而加以發送，(iii)接收到店舖ID及使用者ID之資料的伺服器 7，係辨識出使用者ID所對應之使用者有光臨店舖ID所對應之店舖，而設定來店點數，(iv)從伺服器7向攜帶型終端6發送來店點數之資料，攜帶型終端6的使用者獲得來店點數，藉由如此一連串處理而實現之。
本實施例1係使用可聽頻率外的超音波來進行信標5、攜帶型終端6之交訊的構成，如圖7所示，控制載波訊號間的第1載波訊號及第2載波訊號之輸出，是令第1載波訊號與第2載波訊號的部分重疊(圖7標示斜線部分)而進行。
此情況下，在控制載波訊號間，第1載波訊號與第2載波訊號之至少任一者會被輸出，從信標5所送出之超音波的整個頻帶來看的音量係大致一定。因此，人(顧客、從業人員)的耳朵難以聽見，所以不會帶來不安感，可去除心理的抵抗感或不安感，可提供根據更正確之位置資訊而能夠以穩定狀態執行高精確度資訊配送的超音波通訊系統1。
又，本實施例1的信標5係穩定動作，因此維護成本可以很低，容易導入店舖等中，可期待信標5導入指向的擴大，對系統提供者而言也具有容易營運之優點。
甚至，在本實施例1中的信標5、攜帶型終端6間的交訊中，於行動終端6，將店舖資訊之存在分成每一定區間的控制載波及具有相近之複數頻率的第1載波、第2載波的解調處理、及每一定區間中的第1載波、第2 載波之解調訊號的有效部分的解碼處理。
因此，不容易受到麥克風特性、環境雜音、都卜勒效應等之影響，不會和驅鼠器、驅蟑螂器、防止年輕人聚集的蚊子音、眼鏡等之超音波洗淨機、數位電子看板或電子機器等所產生的環境雜音發生混訊，可建構出對環境雜音抗性強、可確保穩定通訊的超音波通訊系統。
雖然由於攜帶型終端6中的已經說明之技術限制1~3，導致把頻率的絕對值、音量的絕對值、環境雜音之音量的絕對值、分離某種程度之複數頻率之音量之比較等拿來作為通訊參數是不健全的，但若依據本實施例1，則可實現並提供不具這類缺點的超音波通訊系統1。
〔店舖資訊的加密處理〕
接著，關於前記加密處理部22所做的店舖資訊之加密處理，詳述如下。
前記信標5的加密處理部22，係具備第1即時時鐘221(相當於本發明的第1計時部)和高性能的保持第1加密金鑰亂數表222之資料的記憶部(未圖示)。第1即時時鐘221和保持第1加密金鑰亂數表222之資料的記憶部，係實裝在1個演算晶片內而具備。
第1加密金鑰亂數表222，係對所被給予之時刻資訊，從所定邏輯所決定之亂數表選擇出獨特的加密金鑰，加密處理部22係將第1即時時鐘221所致之時刻資訊(計時時刻)對第1加密金鑰亂數表222做適用，取得 獨特之加密金鑰(第1加密金鑰)。
此處，第1加密金鑰亂數表222，係將保持有第1加密金鑰亂數表222之資料的記憶部，與第1即時時鐘221一起實裝在1個演算晶片內，藉此，可以只適用第1即時時鐘221所致之時刻資訊。藉此可構成為，可以禁止從加密處理部22以外，將來自該演算晶片外的時刻資訊對第1加密金鑰亂數表222做適用。
此外，如此禁止加密處理部22以外對第1加密金鑰亂數表222的存取之構成，係相當於本發明的加密金鑰存取禁止部。又，第1加密金鑰亂數表222係為無法推論的十分龐大的表。
另一方面，伺服器7係如圖1所示，具有：保持有與信標5所使用之第1加密金鑰亂數表222同一構成之第2加密金鑰亂數表72之資料的記憶部(未圖示)，和計時時刻是與信標5所擁有之第1即時時鐘221相同而被構成的第2即時時鐘71(相當於本發明的第2計時部)。
第1即時時鐘221和第2即時時鐘71，係例如，藉由從標準電波送訊所發送之標準電波而可辨識之標準時刻來進行計時，而使得同一時點上的計時時刻會是相同(並非嚴謹意義上的相同，而是相對於第1即時時鐘221和第2即時時鐘71的計時單位而言，容許可忽視範圍之時刻的偏差)之構成。
伺服器7，係將第2即時時鐘71所致之時刻 資訊，對和信標5所使用之第1加密金鑰亂數表222相同構成的第2加密金鑰亂數表72做適用，以和信標5側相同的邏輯，取得加密金鑰(第2加密金鑰)。
此處，由於信標5側的第1即時時鐘221所致之時刻資訊、和伺服器7側的第2即時時鐘71所致之時刻資訊係為相同，因此信標5和伺服器7在同時刻上所選擇的加密金鑰(第1加密金鑰及第2加密金鑰)係具有相同的值。此外，第1即時時鐘221和第2即時時鐘71的計時單位係被設定成可以忽視信標5與攜帶型終端6間及攜帶型終端6與伺服器7間之通訊所致延遲時間的程度。
藉此，就可將信標5所發送之加密本體(已加密資料)，透過攜帶型終端6、網際網路網N而由伺服器7所接收，將解密後的原本資料，在伺服器7側上正確讀取。
此處，作為加密處理手段，在即時時鐘和演算晶片各自分離的通常的實裝方法中，有可能把不同時刻資料對演算晶片送訊，藉由分析返回值來逆推亂數表。
只要信標5是身為獨立單機的硬體，就必須考量信標5因為失竊或被交到惡意第三者的手中，而嘗試這類暴力破解攻擊。又，一旦亂數表被逆推出來，則具有相同密碼表的其他信標的加密也有可能被解讀，因此損害範圍很大。
今日，隨著高性能行動電話(以下稱作智慧 型手機)的世界性普及，活用位置資訊的服務正爆炸性地增加。其中又以，活用智慧型手機的位置資訊機能來進行實體店舖的促銷支援的應用程式，今後可以預見會有更大的市場。
另一方面，服務的利用者，係以服務提供者所未想定的方法，偽裝或竄改智慧型手機所辨識的位置資訊，不當獲取獎品等之利用者出現的風險被認為很高。
若依據上述構成的本實施例1的超音波通訊系統1，則藉由上述加密處理部22的構成，可有效防止位置資訊的偽裝或竄改，將信標5予以分解而進行暴力破解攻擊所致之亂數表解讀是很困難，可大幅提升超音波通訊系統1的安全性。
甚至，關於前記加密處理部22所做的店舖資訊之加密處理，若再詳述，則亦可構成為，將通訊內容分割成：信標5所固有之值亦即平文固有值、和任意資料所加密而成的值亦即加密本體值。
藉由在通訊內容中含有平文固有值，即使萬一無法解密，仍可特定出是從哪台信標5的資訊被發送過來。
尤其是，即時時鐘因某些理由而產生誤差係為想定的非常可能發生的不良情況，此時若能特定發生不良的信標5，是有益的。
上述平文固有值的具體例係可考量，含有表示裝置或設置店舖的ID號碼等。
又，加密本體值的具體例係可考量為，用來辨識其並非遭到竄改、複製所需的密碼、或含有欲隱匿的通訊之內容。
藉此，即使因為某些理由導致無法解密時，仍可根據以平文發送的ID號碼來掌握哪個信標5或店舖有不良。
若依據如此藉由前記加密處理部22所致之店舖資訊的加密處理之構成，則具有如下之優點。
亦即，設置在店舖等的信標5所發出的信標資訊，係可讓位於附近的不特定多數攜帶型終端6自由接收，因此若不加密則無法避免被解析而不當利用之風險。
這是起因於，在店舖這種無法管理不特定多數人出入的場所設置裝置(信標)的特殊性。
在伺服器．客戶端模式的加密中，兩者間交換金鑰是一般常見的，但令用本實施例的信標、攜帶型終端的超音波通訊系統，係也考慮信標5與攜帶型終端6不進行雙向通訊的系統，因此必須要是不必交換金鑰的加密。
又，於超音波通訊系統中，如後述，具有信標5本身不與網際網路網N連接之優點，因此不需要經由網際網路網N而同步時刻的加密系統是被需求的，若依據前記加密處理部22之構成，則也可對應此種情形。
〔頻率切換處理〕
接著，針對頻率切換部20所致之信標資訊的頻率切換處理，參照圖8來說明。
頻率切換部20，係將從信標5所發送之信標資訊的例如控制載波、第1載波或第2載波之波形，設成一方之位準為0、另一方之位準為1的矩形波，因應需要而從前記信標控制器17將頻率切換訊號送往前記頻率切換部20。
然後，頻率切換部20，係如圖8所示，把波形的尾端是以0位準而結束的波長λA(頻率FA)之波形、和波形的始端是從0位準起開始的波長λB(頻率FB)之波形，在兩者的活化時點上連繫起來，防止波形突然斷絕，而從信標5發送信標資訊之構成。
藉此，在攜帶型終端6所接收的信標資訊中，就不會有訊號波形的突然斷絕。因此，即使是超過人類可聽域的18kHz以上之音域，也可以避免發訊的信標資訊之波形有突然斷絕，在收訊側會產生點擊音(點擊雜訊)的此種不良情形。
於本實施例1的超音波通訊系統1中，可以附加如下所述的技術要素。
為了滿足已經說明過的(限制6：錄音所致之不當行為)，必須要令信標資訊產生變化。然後，包含許多店舖，在現實的偵測時間上要如此做的話，必須要將許多店舖資訊裝載於信標資訊中。
若是如同本實施例1之超音波通訊系統1般 地使用複數載波的通訊，則由於增加了可裝載於信標資訊的店舖資訊之資訊量，因此在信標資訊中可裝載店舖資訊還有時鐘資訊等。
此情況下，由於信標資訊係隨時間變化，因此錄音的信標資訊就喪失價值。
本實施例1的超音波通訊系統1中的店舖電腦裝置2中，亦可構成為，將記憶部12構成為大容量，將送往信標5側的店舖資訊，改變內容而將所定個數(例如1月份的送訊次數的想定值)保持在記憶部12中。
此構成的情況下，信標5若將某信標資訊輸出所定次數，則從店舖電腦裝置2會將內容改變(更新)過的店舖資訊發送至信標5，信標5係將店舖資訊之內容不同的下個信標資訊，予以輸出。
藉由如此設計，下個被輸出的信標資訊係只有製作者知道，該當信標資訊要被製作者以外的人預測是非常困難的，因此可以避免不當地將店舖所發出之信標資訊予以錄音而惡用的事態。
此外，作為其他構成，亦可為，當信標5輸出店舖資訊之期間是超過所定期間(例如1個月)時，則更新所輸出之店舖資訊的構成。
又，藉由設計成如上述之構成，設置在難以更換之場所的信標5中，就可不需要時鐘的時刻調整等這類維護，是非常有用的。
(實施例2)
針對本發明的實施例2所述之超音波通訊系統1A，參照圖9、圖10來說明。
本實施例2所述之超音波通訊系統1A，基本構成係和實施例1的情況相同，因此對同一元件標示同一符號而省略說明。
本實施例2所述之超音波通訊系統1A，係如圖9、圖10所示，改變實施例1的構成，店舖側是在設在一個樓層的賣場3內的例如天花板4上配置振盪超音波的2台信標5A、5B，及將二台信標5A、5B各自的載波的頻率按照各個頻道(第1頻道、第2頻道)而在可聽域外的頻率帶域中互為不同地個別指派之構成，從各信標5A、5B，按照各個頻道分別將相同的發訊資訊對賣場內同時發訊之構成，為其特徵。此外，亦可將3台以上的信標，設置在賣場內。
此外，於圖10中，將信標5B的第1搬送訊號輸出部表示成25a，將第2搬送訊號輸出部表示成26a。
此種構成係同義於在信標5A、5B間形成使用超音波進行通訊所致之區域網路，在不需要連接至網際網路網N(參照圖1)或IP網所需之複雜系統的這點上是有利的。
亦即，於一方之信標5A中，作為第1頻道，藉由第1搬送訊號輸出部25的頻率設定將第1載波之頻 率設為19,000Hz，藉由第2搬送訊號輸出部26的頻率設定將第2載波之頻率設為19,050Hz，於另一方之信標5B中，作為第2頻道，藉由第1搬送訊號輸出部25a的頻率設定將第1載波之頻率設為19,500Hz，藉由第2搬送訊號輸出部26a的頻率設定將第2載波之頻率設為19,550Hz，將第1頻道、第2頻道間的頻率間隔設成非常大(500Hz)之構成。
本實施例2所述之超音波通訊系統1A的前記信標5A、信標5B和攜帶型終端6間的交訊動作，係和上述實施例1的情況相同，發揮和實施例1同樣的效果。
又，在賣場3內藉由顧客的攜帶型終端6的攜帶型終端麥克風36，藉由接收最適合於該當攜帶型終端麥克風36之頻率特性之頻道(第1頻道或第2頻道)的超音波的信標資訊，可以克服各個攜帶型終端6的攜帶型終端麥克風36的頻率特性之差異，可對各個顧客的攜帶型終端6分別進行高品質的店舖資訊之配送。
甚至，因為將第1頻道、第2頻道間的頻率間的頻率差也設成足夠大，藉此，可防止第1頻道、第2頻道間的干擾、混訊，同時可對每位保有攜帶型終端6的多數顧客，良好地進行資訊配送。
於本實施例2的超音波通訊系統1A中也是，可附加和實施例1所述相同的技術要素，藉此可發揮相同於已說明過之作用效果。
(實施例3)
接著，針對本發明的實施例3所述之超音波通訊系統1B，參照圖11、圖12來說明。
本實施例3所述之超音波通訊系統1B，基本構成係和實施例2的情況大略相同，因此對同一元件標示同一符號而省略說明。
本實施例3所述之超音波通訊系統1B，係如圖11、圖12所示，係為從一個信標5，將如實施例2所述之頻率互異之第1頻道、第2頻道的二個超音波之訊號向攜帶型終端6送出之構成，為其特徵。此外，亦可送出三個頻道以上的超音波訊號。
若依據本實施例3所述之超音波通訊系統1B，則可達到和實施例1同樣的作用效果，同時，如圖11所示，從一個信標5，藉由第1頻道及第2頻道，將相同內容之超音波的信標資訊向顧客的攜帶型終端6送出，以克服攜帶型終端6的技術限制1(頻率特性之差異)，可於最適合於各個攜帶型終端6的頻道中，接收信標資訊並解碼，提供(冗長化)超音波通訊系統1。
於本實施例3的超音波通訊系統1B中也是，可附加和實施例1所述相同的技術要素，藉此可發揮相同於已說明過之作用效果。
(實施例4)
接著，針對本發明的實施例4所述之超音波 通訊系統1B，參照圖13、圖14來說明。
本實施例4所述之超音波通訊系統1C，基本構成係和實施例1、實施例2的情況大略相同，因此對同一元件標示同一符號。
本實施例4所述之超音波通訊系統1C，係和實施例2同樣地在賣場3內的例如天花板4上配置振盪超音波的例如2台信標5A、5B，又，於信標5A、5B中，係除了實施例2的構成外，還分別增設了麥克風51及揚聲器52，為其特徵。
本實施例4的從信標5A、5B往攜帶型終端6的超音波所致之信標資訊配送之相關動作係和實施例2相同，本實施例4所述之超音波通訊系統1C中，也可發揮和實施例2之超音波通訊系統1A相同的作用、效果。
又，於本實施例4所述之超音波通訊系統1C中，係藉由前記顧客所致之攜帶型終端6(攜帶型終端6上係具備一般的網際網路網N連接手段)之操作而與伺服器7藉由網際網路連接而取得，將從攜帶型終端揚聲器40所發出之超音波的網際網路資訊(利用網際網路環境的資訊)，藉由信標5A、5B之其中任一者(例如信標5B)的麥克風51予以接收。
然後，藉由從接收到網際網路資訊的信標(信標5B)的揚聲器52向其他信標(信標5A)的麥克風51以超音波之網際網路資訊而發送，可構成間接利用攜帶型終端6之網際網路環境的網路(攜帶型終端6上具 備一般的網際網路連接手段)。此外，信標係在接收到的網際網路資訊是有被加密的情況下，以內建的CPU進行解密。
藉此，於店舖側，係可透過上述利用顧客攜帶型終端6的間接性網路而從伺服器7取得維護或升級資訊，執行信標5A、5B的維護或升級，因此可大幅降低成本及達成省力化、省空間、提升設置場所的彈性。
又，在進行多店舖經營的店舖中，即使散及全國各地的信標沒有被連接至網際網路，仍可利用顧客之攜帶型終端6所取得的網際網路資訊而間接地透過網路來進行維護或升級，可大幅降低成本及實現省力化、省空間化，更能提升設置場所的彈性，具有這些優點。
甚至，雖然未圖示，但亦可構成為，使信標5A、5B具備，根據麥克風51所接收到的來自其他信標之訊號來判定該當信標之載波頻率的機能，藉由自動切換自己所發出之載波的頻道，以防止和其他信標間混訊。
此處，尤其在信標中設置時鐘等的情況下，或是在該信標資訊中放入密文而該密文被破解等情況下，可充分料想到會產生信標交換之必要。因此，如上述，具備防止其他信標之間之混訊的構成是非常重要的。
在先前技術中，為了進行此種信標的維護等，必須要將信標透過網際網路網N或IP網而連接至網路，但若依據本實施例4，則藉由讓使用者之攜帶型終端6擔任透過網際網路網N之通訊手段的角色，就可無網路 地(店舖側不需要準備信標用的網路)進行信標5A、5B的遙控操作等，具有如此優點。
此處，若要特定出複數台信標之其中一者來進行維護時，對各信標設定頻帶不同的維護用頻道，在維護用資料中含有隨各信標而設定的識別元等，只要設計成如此式樣，讓各信標側可辨識給自己的維護用資料即可。
於本實施例4的超音波通訊系統1C中也是，可附加和實施例1所述相同的技術要素，藉此可發揮相同於已說明過之作用效果。
(實施例5)
接著，針對本發明的實施例5所述之超音波通訊系統，參照圖15~圖17來說明。
在上述的實施例1~本實施例4中，是藉由第1載波及第2載波這二個資料載波來構成一個頻道，但在實施例5中則是藉由第1載波~第6載波這六個資料載波來構成一個頻道。此外，系統的基本構成，係和實施例1所示相同。
於實施例5中，信標5係如圖15的時序圖(時間軸t)所示，以一定的循環週期tc輸出控制載波訊號，在tc之期間內所設定之四個區分期間tb1(t11~t12)，tb2(t12~t13)，tb3(t13~t14)，tb4(t14~t15)中，將六個資料載波(第1載波~第6載波)所致之資料載波訊號(第1載波訊號~第6載波訊 號)予以輸出。
於實施例5中，信標5係在切換所輸出之載波訊號時，如圖15中斜線所示，設置切換前後載波訊號會重複的期間tv。藉此，和上述圖7的情況同樣地，於控制載波訊號間，任一資料載波訊號係總是會被輸出。
又，使各區分期間中所輸出之載波訊號(控制載波訊號、第1載波訊號~第6載波訊號)的數目，在重複期間tv以外呈一定(二個)，藉此以把超音波的音壓變化抑制在所定範圍內，藉此，可使超音波所致之信標資訊難以被攜帶型終端的使用者聽見。
此處，以使得超音波之音量的總和呈所定範圍(大致一致)的方式，藉由控制載波或其他載波而將虛假的載波訊號在第1載波訊號~第6載波訊號中重複輸出(振盪)，就可防止超音波的總音壓變化導致給人帶來不悅感。
信標5係將如此構成之信標資訊，重複送出。此外，使用的資料載波之道數，係不限定於上記實施例1~4的2道或本實施例5的6道，只要是2道以上即可。又，同時輸出的控制載波訊號和資料載波訊號的總數，只要是1以上即可。又，控制載波訊號的輸出週期tc及區分期間的設定數，係可隨著構成信標資訊的資料長度等來變更。
信標5係依照圖16所示的對映表，來決定隨應於信標資訊的各頻道的資料載波的輸出樣態。
在圖15所示的頻道中，以tb1輸出控制載波訊號和第1載波訊號，以tb2輸出第2載波訊號和第4載波訊號，以tb3輸出第3載波訊號和第5載波訊號，以tb4輸出第4載波訊號和第6載波訊號。因此，tb1→‘01’,tb2→‘13’,tb3→‘17’,tb4→‘20’以這種方式來指派資料訊號，來表示‘01‧13‧17‧20’此一信標資訊。
在攜帶型終端6側，將藉由FFT解析所抽出之控制載波及第1載波~第6載波中的控制載波訊號及第1載波訊號~第6載波訊號之輸出，適用於圖16所示的對映表，以辨識信標資訊。
又，在超音波之輸出是使用壓電元件這類難以同時鳴叫複數頻帶聲音的揚聲器的情況下，亦可如圖17的時序圖(時間軸t)所示，使用複數揚聲器來進行超音波之輸出。
在圖17所示的例子中，將第1載波、第2載波、第3載波、及第4載波從揚聲器1輸出，將控制載波、第4載波、第5載波、及第6載波從揚聲器2輸出之構成。此外，亦可對一個載波準備一個揚聲器。
若依據以上說明的實施例1至5的超音波通訊系統，則使用人耳無法聽見的可聽頻率外的超音波，且超音波是從全頻帶來看音量係為一定，因此人(顧客、從業人員)的耳朵難以聽見，所以不會帶來不安感，可去除心理的抵抗感或不安感。又，可根據更正確之位置資訊而 能夠以穩定狀態執行高精確度資訊配訊，又，也提升信標資訊配送時的安全性，擴大信標5等對店舖等之導入可能性。
又，系統全體係可確保穩定的通訊性能，具有維護成本很低，容易導入店舖等中，可期待普及之擴大，對系統提供者而言也具有容易營運之優點。
甚至，藉由使用可聽頻率外之超音波，對驅鼠器、驅蟑螂器、防止年輕人聚集的蚊子音、眼鏡等之超音波洗淨機、數位電子看板或電子機器等所產生的環境雜音抗性強，可實現並提供能夠確保安全通訊的具有優異性能的超音波通訊系統1乃至1C。
〔產業上利用之可能性〕
本發明係除了適用於上述店舖等中的店舖側與顧客攜帶型終端之通訊的情況外，還可廣泛適用於例如保有攜帶型終端之多數出席者集合的會議場等中的各個出席者的存在確認、活動會場等中的保有攜帶型終端之多數顧客的存在確認等用途。
1‧‧‧利用信標、攜帶型終端的超音波通訊系統
2‧‧‧店鋪電腦裝置
5‧‧‧信標
6‧‧‧攜帶型終端
7‧‧‧伺服器
71‧‧‧第2即時時鐘
72‧‧‧第2加密金鑰亂數表
N‧‧‧網際網路網

Claims (14)

  1. 一種超音波通訊系統，係屬於在振盪出超音波之信標與攜帶型終端之間，進行超音波所致之通訊的超音波通訊系統，其特徵為，前記信標係可以彼此不同之頻率而振盪出預定之3以上之訊號載波，隨應於所定資訊而輸出3以上之前記訊號載波所構成之資料訊號，並為了使得從前記信標所輸出之音壓會在所定範圍內，而在前記資料訊號之發生中，會進行用來補償其音壓變動的虛假振盪；前記攜帶型終端係具有：攜帶型終端麥克風；和解調處理部，係在接收到從前記信標所送出之超音波時，進行其頻率或波長之解析，執行將3以上之前記訊號載波予以解調的解調處理；和解密處理部，係根據該解調處理所辨識出來的前記資料訊號，執行將前記所定資訊予以解密的解密處理。
  2. 如請求項1所記載之超音波通訊系統，其中，前記信標，係在3以上之前記訊號載波之一或複數者所構成的所定之控制訊號間，將前記訊號載波所構成的資料訊號，輸出所定次數。
  3. 如請求項1所記載之超音波通訊系統，其中，前記信標中所被設定之訊號載波數為n時，從該信標同時輸出的訊號載波數係為1以上而未滿n。
  4. 如請求項1所記載之超音波通訊系統，其中，具備複數個前記信標； 對各信標係有前記3以上之訊號載波之組合，是以頻率設定彼此不同的方式而被個別指派，各信標係藉由該所被指派之組合而生成1頻道的信標資訊並以超音波方式送出之；前記攜帶型終端的前記解調處理部，係在從各信標所送出的超音波的前記信標資訊當中，將適合於前記攜帶型終端麥克風之頻率特性的前記信標資訊予以接收，並且對該接收之前記信標資訊執行前記解調處理。
  5. 如請求項1所記載之超音波通訊系統，其中，前記信標係將前記3以上之訊號載波所組合成的1頻道之信標資訊，使彼此頻率互異而生成複數頻道份，將該複數頻道之信標資訊以超音波予以送出；前記攜帶型終端的前記解調處理部，係在從前記信標所送出的複數頻道之超音波的前記信標資訊當中，將適合於前記攜帶型終端之攜帶型終端麥克風之頻率特性之頻道的前記信標資訊予以接收，並且對該接收之前記信標資訊執行前記解調處理。
  6. 如請求項1所記載之超音波通訊系統，其中，前記攜帶型終端係具有：用以透過網際網路而從伺服器取得網際網路資訊的手段；和用以將該已取得之網際網路資訊以超音波而從揚聲器輸出的手段；前記信標係具有：麥克風；和以該麥克風接收前記攜帶型終端之揚聲器所輸出之超音波的網際網路資訊，藉此而將從前記伺服器所提供之網際網路資訊，透過前記攜帶 型終端而加以取得的手段。
  7. 如請求項6所記載之超音波通訊系統，其中，複數個前記信標是被配置在前記特定之區劃內；透過前記攜帶型終端而從伺服器取得了網際網路資訊的信標，係將該網際網路資訊以超音波從揚聲器輸出，其他信標則將該超音波所致之網際網路資訊以麥克風加以接收，藉此而在複數信標間傳輸該網際網路資訊。
  8. 如請求項1所記載之超音波通訊系統，其中，具備：記憶部，係將前記所定資訊之資料，改變內容而記憶所定個數份；前記信標，係在前記資料訊號之送出次數超過所定次數時，或前記資料訊號之送出進行期間超過所定期間時，從前記記憶部取得內容已改變之前記所定資訊之資料，將前記資料訊號之生成時所使用的前記所定資訊予以更新。
  9. 如請求項1所記載之超音波通訊系統，其中，前記信標係對具有可聽域外之頻率的3以上之搬送訊號，進行表示前記所定資訊之訊號所致之振幅調變，生成前記3以上之訊號載波。
  10. 如請求項1所記載之超音波通訊系統，其中，前記資料訊號，係從前記3以上之訊號載波被同時輸出之載波訊號之數目為一定。
  11. 如請求項1所記載之超音波通訊系統，其中，前記信標係使用已被加密之前記所定資訊，來生成前記資料訊號； 前記攜帶型終端，係將從前記信標所接收到的前記資料訊號所解調出來的已被加密之前記所定資訊，予以解密，然後辨識所定資訊。
  12. 如請求項1所記載之超音波通訊系統，其中，具備可和前記攜帶型終端通訊的伺服器；前記信標具有：第1計時部；和記憶部，係保持著第1加密金鑰亂數表之資料，用以根據所定邏輯而決定相應於該第1計時部之計時時刻的加密金鑰；和加密處理部，係以該第1加密金鑰亂數表所決定的第1加密金鑰而將前記所定資訊予以加密；和加密金鑰存取禁止部，係禁止來自該加密處理部以外的對前記第1加密金鑰亂數表之存取；使用該已被加密之所定資訊來生成前記資料訊號；前記伺服器係具有：第2計時部，係被構成為，計時時刻是和前記第1計時部相同；和記憶部，係保持有與前記第1加密金鑰亂數表同一構成之第2加密金鑰亂數表之資料；從前記攜帶型終端接收到已用前記第1加密金鑰所加密而成之已加密資料時，藉由將該收訊時的前記第2計時部之計時時刻適用至前記第2加密金鑰亂數表而得到的第2加密金鑰，將該已加密資料予以解密而辨識前記所定資訊。
  13. 一種攜帶型終端用程式，係屬於在振盪出超音波之信標與攜帶型終端之間，進行超音波所致之通訊的超音波通訊系統中所使用的攜帶型終端用程式，其特徵為，藉由被前記攜帶型終端中所實裝之CPU所執行，而 令該CPU作為解調處理部與解密處理部而發揮機能，前記解調處理部，係在從前記信標所送出的，以彼此不同之頻率而振盪出預定之3以上之訊號載波而隨應於所定資訊而被構成，為了使音壓在所定範圍內，而進行過用來補償音壓變動之虛假振盪而成的資料訊號的收訊時，對該接收之資料訊號進行頻率或波長之解析，執行將3以上之前記訊號載波予以解調的解調處理；和前記解密處理部，係根據被前記解調處理所辨識出來的前記資料訊號，而將前記所定資訊予以解密。
  14. 一種程式提供伺服器，係屬於可和在振盪出超音波之信標與攜帶型終端之間，進行超音波所致之通訊的超音波通訊系統中所使用的攜帶型終端，透過網路而通訊的伺服器，其特徵為，對前記攜帶型終端，發送攜帶型終端用程式，藉由被前記攜帶型終端中所實裝之CPU所執行，而令該CPU作為解調處理部與解密處理部而發揮機能，前記解調處理部，係在從前記信標所送出的，以彼此不同之頻率而振盪出預定之3以上之訊號載波而隨應於所定資訊而被構成，為了使音壓在所定範圍內，而進行過用來補償音壓變動之虛假振盪而成的資料訊號的收訊時，對該接收之資料訊號進行頻率或波長之解析，執行將3以上之前記訊號載波予以解調的解調處理；和前記解密處理部，係根據被前記解調處理所辨識出來的前記資料訊號，而將前記所定資訊予以解密。
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