无线麦克风多部件序列号同步及USB与BLE身份匹配方法与流程

本发明涉及无线麦克风通信，具体为无线麦克风多部件序列号同步及usb与ble身份匹配方法。

背景技术：

1、无线麦克风系统通常由多个部件组成，包括发射器、接收器和usb适配器等，各部件在工作时需要同时通过usb有线接口与主机连接，并通过ble无线接口进行广播和通信。每个部件均具有自身的序列号，但序列号在usb枚举阶段和ble广播阶段分别以不同形式存在。usb枚举过程中主机通过设备描述符、配置描述符和字符串描述符读取序列号字符串，ble广播过程中广播载荷中同样携带序列号字段。在多部件同时连接的应用场景下，需要将usb枚举得到的序列号与ble广播中观察到的序列号对应到同一物理部件，以便完成部件身份绑定和后续管理。

2、现有技术中，通常采用人工记录各部件序列号，或者仅根据序列号字符串进行简单匹配。当多个部件同时上电或同时进行ble广播时，人工记录容易发生错漏，仅依赖序列号字符串匹配又可能因序列号重复、格式不一致或读取顺序不稳定而产生混淆。此外，usb枚举过程和ble广播过程各自独立发生，缺少统一的时间基准和交叉验证手段，有线身份和无线身份之间的关联并不可靠。无线通信活动中的信道驻留时间顺序未被利用来形成同步依据，usb枚举时间戳与ble广播接收时间戳也未被放在同一时间轴上比较，导致在多个部件身份相近时无法有效区分。

3、上述现有技术缺陷使得在无线麦克风系统多部件同时工作时，无法自动、准确地将usb有线枚举身份与ble无线广播身份进行匹配。特别是在多个部件序列号相同或相近、广播信道跳变规律相似的情况下，仅依靠序列号字符串无法提供足够区分度，并且缺少利用通信活动时间信息进行同步和利用多源时间窗口重叠关系进行交叉验证的机制，导致身份匹配结果易受干扰，难以满足实际使用需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种无线麦克风多部件序列号同步及usb与ble身份匹配方法，以克服现有技术中无线麦克风系统多部件身份匹配易受序列号字符串混淆影响、缺少时间同步和交叉验证的问题，借助无线通信活动中的信道驻留时间顺序和usb枚举、ble广播序列号的时间窗口重叠关系，实现自动、可靠的部件身份绑定。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：本发明提供一种无线麦克风多部件序列号同步及usb与ble身份匹配方法，包括：

3、对待匹配的无线麦克风系统中的多个部件分别进行无线信号监测，获得各部件在预设频段上的通信活动记录、部件序列号和设备地址；

4、根据所述通信活动记录中的信道驻留时间顺序，将所述部件序列号映射为同步序列号集合；

5、在usb连接建立时，获取有线枚举序列号集合；

6、在ble广播过程中，获取无线广播序列号集合；

7、根据所述同步序列号集合、所述有线枚举序列号集合和所述无线广播序列号集合之间的时间窗口重叠关系，确定可匹配的部件身份；

8、将所述可匹配的部件身份与对应的所述部件序列号绑定，生成匹配结果。

9、上述方法将无线信号监测得到的通信活动记录、usb枚举序列号以及ble广播序列号纳入同一时间窗口进行比对，利用三者在时间上的重叠关系确定部件身份，使得在无线麦克风系统多部件共存时，usb侧枚举到的部件序列号能够与ble广播侧暴露的部件序列号可靠对应，减少因序列号来源不同、时间不同步导致的身份错配。

10、优选的，获得各部件在预设频段上的通信活动记录、部件序列号和设备地址，包括：

11、在预设频段上监听各部件发出的ble广播包，从所述ble广播包中获取广播时间戳、广播信道索引和设备地址，并提取广播载荷中的部件序列号字段；

12、按照所述广播时间戳的先后顺序，将所述广播信道索引、设备地址和部件序列号字段排列为所述通信活动记录；

13、从所述通信活动记录中按照设备地址截取每个部件的连续广播片段，得到所述部件序列号。

14、进一步地，按照所述广播时间戳的先后顺序，将所述广播信道索引、设备地址和部件序列号字段排列为所述通信活动记录，包括：

15、将每个所述ble广播包中的广播时间戳转换为统一的时钟刻度值；

16、按照所述时钟刻度值递增的方向，依次排列所述广播信道索引、设备地址和部件序列号字段；

17、在相邻两个所述时钟刻度值相等时，按照所述广播信道索引的顺序调整对应字段的排列次序，得到所述通信活动记录。

18、这样通过统一时钟刻度并利用信道索引调整同刻记录，使得多个部件的广播活动记录在时间轴上保持有序且可比较。

19、作为本发明的一个技术方案，根据所述通信活动记录中的信道驻留时间顺序，将所述部件序列号映射为同步序列号集合，包括：

20、从所述通信活动记录中统计各部件在连续广播事件中停留于同一信道的驻留时长；

21、按照所述驻留时长从短至长的顺序，为每个部件序列号分配一个递增的同步序号；

22、将所述同步序号、部件序列号、设备地址、广播信道索引和广播时间戳组合为同步序列号列表；

23、在ble广播数据包的厂商自定义字段中封装所述同步序列号列表，形成所述同步序列号集合。

24、进一步地，从所述通信活动记录中统计各部件在连续广播事件中停留于同一信道的驻留时长，包括：

25、针对每个部件，从所述通信活动记录中提取信道索引连续相同的广播事件片段；

26、将每个所述广播事件片段中首个广播时间戳与末个广播时间戳的差值记录为单次驻留时长；

27、将所述单次驻留时长累加，得到该部件在所述通信活动记录中的驻留时长。

28、通过驻留时长顺序生成同步序号，使得不同部件在同步序列号集合中具备可区分的顺序特征，同时保留设备地址、信道索引和时间戳，为后续与usb枚举和ble广播记录的时间窗口匹配提供依据。

29、优选的，在usb连接建立时，获取有线枚举序列号集合，包括：

30、在usb连接建立时，监听主机与无线麦克风系统之间的usb控制传输过程；

31、从所述usb控制传输过程中的设备描述符请求、配置描述符请求和字符串描述符请求中，提取各部件对应的序列号字符串；

32、记录每个所述序列号字符串对应的枚举时间戳；

33、将同一枚举时间戳前缀下读取到的序列号字符串归类为所述有线枚举序列号集合。

34、进一步地，将同一枚举时间戳前缀下读取到的序列号字符串归类为所述有线枚举序列号集合，包括：

35、从每个所述枚举时间戳中截取高位时间戳前缀；

36、将具有相同所述高位时间戳前缀的序列号字符串划入同一临时分组；

37、按照所述高位时间戳前缀的先后顺序，将所述临时分组中的序列号字符串依次写入usb中断端点对应的接收缓冲区，得到所述有线枚举序列号集合。

38、在usb枚举阶段将序列号字符串与枚举时间戳绑定，能够将主机读取到的有线身份信息与时间信息对应起来，便于参与后续三集合时间窗口重叠匹配。

39、优选的，在ble广播过程中，获取无线广播序列号集合，包括：

40、在ble广播过程中，发起连续扫描事件，并在每个所述连续扫描事件中记录扫描到的ble广播包及其接收时间戳；

41、从每个所述ble广播包中获取广播信道索引，从其广播载荷中解析出广播序列号字段，并根据所述接收时间戳计算广播发送间隔；

42、根据所述广播发送间隔以及所述ble广播包中的设备地址，将同一设备地址连续发送的多个所述广播序列号字段、广播信道索引和接收时间戳归并为无线广播序列号记录；

43、将所述无线广播序列号记录按接收时间排列，得到所述无线广播序列号集合。

44、这样利用广播发送间隔和设备地址对ble广播序列号进行归并，能够形成与设备地址绑定的无线广播序列号时间记录，提高无线侧序列号与部件身份对应的可靠性。

45、优选的，根据所述同步序列号集合、所述有线枚举序列号集合和所述无线广播序列号集合之间的时间窗口重叠关系，确定可匹配的部件身份，包括：

46、分别将所述同步序列号集合、所述有线枚举序列号集合和所述无线广播序列号集合中的每个序列号按照其对应的时间戳标记一个时间窗口；

47、将三个所述时间窗口中具有共同时间交集的序列号归入同一候选匹配组，并将所述共同时间交集作为该序列号在所述候选匹配组中的对应时间窗口；

48、从所述候选匹配组中选取在所述同步序列号集合、所述有线枚举序列号集合和所述无线广播序列号集合中均存在的序列号，并将该序列号对应的设备地址作为所述可匹配的部件身份。

49、进一步地，从所述候选匹配组中选取在所述同步序列号集合、所述有线枚举序列号集合和所述无线广播序列号集合中均存在的序列号，并将该序列号对应的设备地址作为所述可匹配的部件身份，包括：

50、对所述候选匹配组中的每个序列号，在所述同步序列号集合和所述无线广播序列号集合中分别提取该序列号关联的广播信道索引和设备地址；

51、在所述有线枚举序列号集合中提取该序列号对应的枚举时间戳；

52、将两个所述广播信道索引相同、两个所述设备地址一致且所述枚举时间戳属于该序列号在所述候选匹配组中所对应的时间窗口的序列号所对应的设备地址，作为所述可匹配的部件身份。

53、通过共同时间交集、广播信道索引一致性和设备地址一致性对候选序列号进行交叉校验，能够剔除仅在单一通道出现的临时序列号，使匹配出的部件身份同时满足有线枚举和无线广播的时间与地址约束。

54、将所述可匹配的部件身份与对应的所述部件序列号绑定，生成匹配结果，使无线麦克风系统中的多个部件在usb枚举和ble广播两个通道上对应到同一部件序列号，便于以统一的身份标识进行设备管理和状态同步。

55、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

56、在获得各部件通信活动记录后，从连续广播事件中统计同一信道的驻留时长，按照驻留时长从短至长分配同步序号，并将同步序号、部件序列号、设备地址、广播信道索引和广播时间戳组合成同步序列号集合，封装在ble广播数据包的厂商自定义字段中。采用该方式后，原本仅以静态字符串形式存在的部件序列号被赋予与无线通信活动时间顺序相关的同步信息，不同部件之间由此具有可比较的时间排序基准。当多个部件同时进行ble广播且序列号相同或相近时，信道驻留时间顺序形成额外区分维度，避免了因序列号字符串相同而无法识别部件。同步序列号集合中同时包含设备地址和广播时间戳，使得后续匹配过程能够在同一时间轴上关联有线枚举和无线广播数据，降低了身份误判概率。

57、分别对同步序列号集合、有线枚举序列号集合和无线广播序列号集合中的每个序列号按照其对应的时间戳标记时间窗口，将三个时间窗口中具有共同时间交集的序列号归入同一候选匹配组，并从候选匹配组中选取在三个集合中均存在的序列号，将该序列号关联的设备地址作为可匹配的部件身份，最后与部件序列号绑定。采用该方式后，usb枚举序列号与ble广播序列号不再是孤立字符串，而是通过时间窗口重叠关系进行交叉验证。即使某个序列号在单一集合中出现多次，只要其时间窗口与另外两个集合中的记录没有共同交集，就不会被错误归入同一部件。这种基于时间交集的筛选机制减少了仅依赖序列号字符串匹配时的误匹配，增强了多部件同时工作时的身份匹配准确性和抗干扰能力，能够自动完成有线身份和无线身份之间的关联，降低了人工核对的工作量和出错风险。