本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種免布線語音控制開關(guān)、相應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及其通訊方法。
背景技術(shù)：
隨著5g技術(shù)的推廣，市場上涌現(xiàn)出很多家用或商用的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間，一般遵循某種無線連接技術(shù)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。802.11wi-fi無線通信標(biāo)準(zhǔn)是目前應(yīng)用范圍最廣的無線接入技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之一。在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，wi-fi物聯(lián)網(wǎng)接入方式更是應(yīng)用最廣，成本最低，可擴(kuò)展性最好的物聯(lián)網(wǎng)接入方式之一。通常，wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備直接通過wi-fi接入點(diǎn)（wi-fiaccesspoint，也稱wi-fi熱點(diǎn)或無線路由器）接入網(wǎng)絡(luò)。
目前，市場上的家用或商用wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備大多是通過手機(jī)、pad等移動端的應(yīng)用來進(jìn)行控制，許多時(shí)候并不方便。例如，市場上很流行的wi-fi物聯(lián)網(wǎng)照明設(shè)備，通常是以移動端應(yīng)用界面來控制照明設(shè)備的開關(guān)及調(diào)節(jié)亮度和色調(diào)，并搭配傳統(tǒng)的機(jī)械開關(guān)進(jìn)行簡單的開關(guān)和亮度控制。上述開關(guān)控制方式的安排，既有應(yīng)用界面控制的復(fù)雜與不便，又具有傳統(tǒng)機(jī)械開關(guān)控制的位置不靈活與布線施工的冗余困難。
大多數(shù)情況下，對照明設(shè)備或其他常見的家用設(shè)備進(jìn)行位置相對靈活的免除布線的實(shí)地控制方式，對用戶更有吸引力。即無需對開關(guān)設(shè)備進(jìn)行電源供電，而是給開關(guān)配以電池；開關(guān)與被控設(shè)備之間不再用電線連接，用戶可以在一定的應(yīng)用范圍內(nèi)，靈活安排理想的開關(guān)布設(shè)位置，并且可以方便的根據(jù)需要調(diào)整位置。
基于上述的無線照明控制的需求，市場上已經(jīng)出現(xiàn)了一些免布線無線遙控照明開關(guān)設(shè)備。這些免布線無線遙控照明開關(guān)設(shè)備以非標(biāo)準(zhǔn)化的方式在非標(biāo)準(zhǔn)化的頻段（如1ghz、315mhz等），使用私有通信方式，對照明設(shè)備進(jìn)行簡單的開關(guān)控制，不支持手機(jī)應(yīng)用控制。但是，這些設(shè)備工作于非公共頻段，容易與其他系統(tǒng)的信號相互干擾，影響用戶使用效果。
同時(shí)，市場對于家居物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的語音控制需求不斷涌現(xiàn)，消費(fèi)者在智能家居時(shí)代越來越渴望擺脫傳統(tǒng)的手控模式。語音控制模式無疑是一種非常方便的替代模式，有著廣闊的市場前景。然而，市場上現(xiàn)有的聲控開關(guān)設(shè)備，多采用有源有線方式連接，僅僅對環(huán)境聲音進(jìn)行簡單檢測放大，無法識別具體的聲音來源與意義，無法做到復(fù)雜控制和精確控制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種免布線語音控制開關(guān)、相應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及其通訊方法，通過語音控制模式結(jié)合免布線無線開關(guān)，使得對于開關(guān)布設(shè)位置無限制，使開關(guān)的使用更加靈活。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種免布線語音控制開關(guān)，用于控制wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，其特征是，所述的免布線語音控制開關(guān)包含：
語音采集單元，實(shí)時(shí)采集用戶語音信息；
語音命令特征庫；
語音命令識別單元，連接所述的語音采集單元以及語音命令特征庫，將用戶語音信息與命令特征庫中的語音命令特征進(jìn)行匹配，得到匹配結(jié)果；
配對信息及控制命令列表，保存配對設(shè)備信息以及對應(yīng)的控制命令；
控制命令檢索生成單元，連接所述的語音命令識別單元以及配對信息及控制命令列表，根據(jù)語音命令識別單元的匹配結(jié)果生成相應(yīng)控制命令；
第一wi-fi傳輸單元，連接所述的控制命令檢索生成單元，將控制命令發(fā)送給wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備；
配對升級控制單元，分別連接所述的第一wi-fi傳輸單元、配對信息及控制命令列表以及語音命令特征庫，以對配對信息、語音命令及固件進(jìn)行升級；
電池單元，連接所述的語音采集單元、語音命令識別單元、控制命令檢索生成單元、第一wi-fi傳輸單元以及配對升級控制單元。
上述的免布線語音控制開關(guān)，其中：
所述第一wi-fi傳輸單元以mac層非連接模式，通過在wi-fi單播包/廣播包中加載私有信息結(jié)構(gòu)的方式向wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備發(fā)送控制命令。
上述的免布線語音控制開關(guān)，其中：
所述的配對升級控制單元與wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行配對，獲得對方mac地址，以及在配對過程中設(shè)置通信密鑰。
上述的免布線語音控制開關(guān)，其中：
所述免布線語音控制開關(guān)與wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在出廠時(shí)配對或在需要時(shí)手動隨機(jī)完成配對。
上述的免布線語音控制開關(guān)，其中：
所述的單播包/廣播包為beacon包或probresp包或probreq包或action包。
一種物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其特征是，包含：
wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備；
免布線語音控制開關(guān)，用于控制wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備；
其中，所述的免布線語音控制開關(guān)包含：
語音采集單元，實(shí)時(shí)采集用戶語音信息；
語音命令特征庫；
語音命令識別單元，連接所述的語音采集單元以及語音命令特征庫，將用戶語音信息與命令特征庫中的語音命令特征進(jìn)行匹配，得到匹配結(jié)果；
配對信息及控制命令列表，保存配對設(shè)備信息以及對應(yīng)的控制命令；
控制命令檢索生成單元，連接所述的語音命令識別單元以及配對信息及控制命令列表，根據(jù)語音命令識別單元的匹配結(jié)果生成相應(yīng)控制命令；
第一wi-fi傳輸單元，連接所述的控制命令檢索生成單元，將控制命令發(fā)送給wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備；
配對升級控制單元，分別連接所述的第一wi-fi傳輸單元、配對信息及控制命令列表以及語音命令特征庫，以對配對信息、語音命令及固件進(jìn)行升級；
電池單元，連接所述的語音采集單元、語音命令識別單元、控制命令檢索生成單元、第一wi-fi傳輸單元以及配對升級控制單元。
上述的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其中，所述的wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備包含：
第二wi-fi傳輸單元，接收免布線語音控制開關(guān)中第一wi-fi傳輸單元發(fā)送的控制命令；
控制單元，連接所述第二wi-fi傳輸單元，解析所述控制命令并執(zhí)行控制任務(wù)。
上述的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其中：
所述的wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備還包含一匹配單元，連接所述的第二wi-fi傳輸單元；免布線語音控制開關(guān)的配對升級控制單元與wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的匹配單元進(jìn)行配對，獲得雙方mac地址，以及在配對過程中設(shè)置通信密鑰；
所述免布線語音控制開關(guān)與wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在出廠時(shí)配對或在需要時(shí)手動隨機(jī)完成配對。
一種物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的通訊方法，其特征是，包含：
免布線語音控制開關(guān)與wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行配對；
免布線語音控制開關(guān)實(shí)時(shí)采集用戶語音信息，并生成相應(yīng)控制命令，然后將控制命令通過wi-fi單播包/廣播包中加載私有信息結(jié)構(gòu)的方式發(fā)送給wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備；
wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接收控制命令并執(zhí)行控制任務(wù)。
上述的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的通訊方法，其中：
免布線語音控制開關(guān)與wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在出廠時(shí)配對或在需要時(shí)手動隨機(jī)完成配對，以相互獲得對方的mac地址及通信密鑰。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：語音控制模式結(jié)合免布線無線開關(guān)，使得對于開關(guān)布設(shè)位置的無限制，使開關(guān)的使用更加靈活。
附圖說明
圖1為本發(fā)明中免布線語音控制開關(guān)的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，通過詳細(xì)說明一個(gè)較佳的具體實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。
本發(fā)明提出一種免布線語音控制開關(guān)，用于控制wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，所述wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的種類不限，例如可以是市場上常見的wi-fi物聯(lián)網(wǎng)照明設(shè)備等應(yīng)用功能設(shè)備，相應(yīng)的本免布線語音控制開關(guān)可以是照明開關(guān)或其他具有功能控制開關(guān)。所述的免布線語音控制開關(guān)包含：語音采集單元1（如麥克風(fēng)，麥克風(fēng)陣列等）、語音命令特征庫5、語音命令識別單元2、控制命令檢索生成單元3、第一wi-fi傳輸單元4、配對信息及控制命令列表6、配對升級控制單元7以及電池單元；所述的語音命令特征庫5以及配對信息及控制命令列表6分別由存儲單元實(shí)現(xiàn)。
如圖1所示，所述的語音命令識別單元2連接所述的語音采集單元1以及語音命令特征庫5，語音采集單元1實(shí)時(shí)采集用戶語音信息，語音命令識別單元2將用戶語音信息與命令特征庫5中的語音命令特征進(jìn)行匹配，得到匹配結(jié)果；所述的控制命令檢索生成單元3連接所述的語音命令識別單元2以及配對信息及控制命令列表6，配對設(shè)備信息以及對應(yīng)的控制命令均存儲在該配對信息及控制命令列表6中，配對信息包含了mac地址、通信密鑰及預(yù)設(shè)包類型，控制命令檢索生成單元3根據(jù)語音命令識別單元2的匹配結(jié)果生成相應(yīng)控制命令；所述的第一wi-fi傳輸單元4連接所述的控制命令檢索生成單元3以及配對升級控制單元7，將控制命令發(fā)送給wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，配對升級控制單元7還分別連接配對信息及控制命令列表6以及語音命令特征庫5以通過外部服務(wù)器對配對信息、語音命令及固件進(jìn)行升級。所述電池單元連接所述的語音采集單元1、語音命令識別單元2、控制命令檢索生成單元3、第一wi-fi傳輸單元4以及配對升級控制單元7以向它們供電，隨著半導(dǎo)體技術(shù)和語音處理技術(shù)的進(jìn)步，低復(fù)雜度低功耗的本地實(shí)時(shí)語音監(jiān)聽采集和語音識別方式已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，可以保證電池供電的應(yīng)用設(shè)備的電池更換或充電周期在可接受范圍內(nèi)。
配對升級控制單元7可以有兩種控制模式，一種為本地控制更新配對設(shè)備信息，實(shí)現(xiàn)本地配對信息采集，不通過連接服務(wù)器；一種通過連接服務(wù)器，更新配對設(shè)備信息。語音命令以及控制軟件更新，只通過連接服務(wù)器升級。
對wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的控制，一般是基于wi-fi鏈接。但是，像免布線語音控制開關(guān)這種控制信息產(chǎn)生間隔很長的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來說，若采用鏈接控制通信模式，則幾乎每次要實(shí)現(xiàn)照明設(shè)備控制時(shí)，都要與照明設(shè)備重新建立wi-fi鏈接，會在控制幀上面消耗大部分能量，同時(shí)耗費(fèi)更長的時(shí)間傳輸有效控制命令。對于主要以電池供電的免布線語音控制開關(guān)來說，基于wi-fi鏈接的控制方式會大大減少電池壽命。因此，本發(fā)明中，所述的第一wi-fi傳輸單元以mac層非連接模式，通過在wi-fi單播包/廣播包中加載私有信息結(jié)構(gòu)的方式向wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備發(fā)送控制命令，可以使免布線語音控制開關(guān)在射頻上發(fā)送最少數(shù)量的包，這樣即可完成控制信息的傳輸，實(shí)現(xiàn)最小功耗，在最大程度上延長電池的更換或充電周期；較佳的，所述的單播包/廣播包包含但不限于：beacon包或probresp包或probreq包或action包等不需要mac連接的可以帶私有定義ie的包類型。對于廣播包，配對信息在私有定義的控制ie中；單播包可在包頭的地址中區(qū)分配對設(shè)備，也可將配對信息放在私有定義的控制ie中。
所述的免布線語音控制開關(guān)的語音采集單元1，在工作模式下，保持低功耗監(jiān)聽周邊任何聲音信號，當(dāng)語音采集單元1判斷監(jiān)聽到語音信號后，喚醒語音命令識別單元2，進(jìn)行實(shí)時(shí)語音識別。當(dāng)免布線語音控制開關(guān)的語音命令識別單元2識別到所采集的語音信息可以匹配語音命令特征庫5中的某一條語音命令特征時(shí)，控制命令檢索生成單元3根據(jù)匹配結(jié)果，生成相應(yīng)的控制命令，然后在第一wi-fi傳輸單元4中將生成的控制命令，并不以mac層的連接為基礎(chǔ)，而是加載在多種可能的非加密或加密單播（unicast）/廣播包中，以私有定義的控制信息元素（ie，informationelement）進(jìn)行控制命令的傳輸。私有信息元素，即私有ie，根據(jù)wi-fi標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議規(guī)定，廠商和供應(yīng)商可以根據(jù)應(yīng)用需要，定義mac層的私有ie，以實(shí)現(xiàn)私有的通信需求。針對免布線語音控制開關(guān)的不同語音控制需求，可以定義不同類型的控制ie，實(shí)現(xiàn)對wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備從簡單到精細(xì)復(fù)雜的控制。控制ie在支持私有協(xié)議結(jié)構(gòu)的wi-fi傳輸單元的mac層中生成，在物理層加載至載波。上述的非加密或加密形式將在后文中具體說明。
所述的免布線語音控制開關(guān)與wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備同時(shí)也構(gòu)成了一個(gè)wi-fi物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。在一實(shí)施例中，所述的wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備包含：第二wi-fi傳輸單元，接收免布線語音控制開關(guān)中第一wi-fi傳輸單元發(fā)送的控制命令；控制單元，連接所述第二wi-fi傳輸單元，解析所述控制命令并執(zhí)行控制任務(wù)。若要在標(biāo)準(zhǔn)wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的非連接通信機(jī)制，只需要少許修改mac層的軟件部分，甚至只需在應(yīng)用層就可實(shí)現(xiàn)，所以可以在現(xiàn)有的wi-fi芯片上實(shí)現(xiàn)，具體的通過改mac層軟件，支持定義的私有ie；或改應(yīng)用層軟件，支持定義的私有ie，是容易實(shí)現(xiàn)的，實(shí)現(xiàn)成本低、方法簡單。
為保證用戶控制的安全和私密性，免布線語音wi-fi物聯(lián)網(wǎng)照明開關(guān)與wi-fi物聯(lián)網(wǎng)照明設(shè)備之間，首先以某種配對方式完成配對。為此所述的wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備還包含：一匹配單元，連接所述的第二wi-fi傳輸單元。免布線語音控制開關(guān)的配對升級控制單元7與wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的匹配單元進(jìn)行配對，獲得雙方mac地址，以及在配對過程中設(shè)置通信密鑰配以保障更高的安全性；配對過程可以在出廠時(shí)完成或在用戶手中需要時(shí)手動隨機(jī)完成。
免布線語音控制開關(guān)中第一wi-fi傳輸單元4可以傳輸經(jīng)過加密或未經(jīng)加密的控制命令即控制ie，具體的所述的對控制命令的加密形式可以有三種：1）應(yīng)用層加密，用配對好的密鑰加密控制ie；2）mac層加密，用配對時(shí)設(shè)定好的硬件密鑰在mac層進(jìn)行包加密；3）無加密，在無線信道中明文發(fā)送。
根據(jù)所用加載控制ie的不同類型的包和應(yīng)用場景的要求，wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中第二wi-fi傳輸單元對收到的包的確認(rèn)的形式可以有三種：1）可以由應(yīng)用層或mac層軟件定義確認(rèn)ie，加載于上述的wi-fi單播/廣播包類型上，用于wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對收到的控制命令的高層確認(rèn)。加載確認(rèn)ie的包可以為，但不局限于probresp包、action包等不需要mac連接的可以帶私有定義ie的包類型；2）不用高層確認(rèn)，對某些類型的包，僅靠wi-fi標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定mac硬件自動回復(fù)ack包；3）對某些包類型，不采用任何的確認(rèn)，wi-fi標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定mac硬件也不自動回復(fù)ack包。且上述的包類型、確認(rèn)形式和加密形式可以根據(jù)具體情況自由組合使用。
本發(fā)明的一實(shí)施例中，wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備為標(biāo)準(zhǔn)的有源wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，具有穩(wěn)定的電源供電，可以同時(shí)以正常的sta模式連接ap（accesspoint），接入互聯(lián)網(wǎng)，保留有手機(jī)應(yīng)用控制和遠(yuǎn)程控制的功能。
本發(fā)明的另一實(shí)施例中，免布線語音控制開關(guān)在mac非連接通信控制模式下，支持mac非連接通信控制協(xié)議棧結(jié)構(gòu)；若需要軟件更新等操作時(shí)，可通過語音界面（語音采集單元1），控制免布線語音控制開關(guān)通過ap鏈接到互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，此時(shí)可通過正常物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備協(xié)議棧結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入和信息更新服務(wù)。
本發(fā)明還提出了一種物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的通訊方法，其包含：
s1、免布線語音控制開關(guān)與wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行配對；
s2、免布線語音控制開關(guān)實(shí)時(shí)采集用戶語音信息，并生成相應(yīng)控制命令，然后將控制命令通過wi-fi單播包/廣播包中加載私有信息結(jié)構(gòu)的方式發(fā)送給wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備；
s3、wi-fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接收控制命令并執(zhí)行控制任務(wù)。
盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。