无线麦克风接收端优先级双距离窗口扫描配对方法及系统与流程

本发明涉及无线麦克风通信，具体为无线麦克风接收端优先级双距离窗口扫描配对方法及系统。

背景技术：

1、无线麦克风接收端在多发射端同时工作的场景中，需要从多路无线信号中确定扫描配对顺序。现有技术通常根据接收信号强度指示或设备标识进行固定顺序扫描，或者使用单一时间窗口内的信号统计值作为排序依据。接收端在扫描阶段依次向各个发射端发起配对请求，根据响应情况建立连接。多个发射端靠近接收端且信号强度接近时，现有方式容易受到瞬时衰落、突发干扰和移动过程中的信号波动影响。单一时间窗口只能反映短时间内的平均能量或长时间内的整体变化趋势，无法同时捕捉发射端接近过程中的短时变化和持续变化特征。固定扫描顺序会使得排序靠后的发射端占用较多扫描时间，而排序靠前但信号变化较快的发射端无法被快速识别。信号波动幅度较大的发射端可能因瞬时高值获得错误优先级，导致接收端反复尝试配对但连接质量不稳定。针对上述缺陷，需要降低瞬时波动对排序结果的影响，也需要降低固定顺序带来的无效配对请求和较长等待时间。

技术实现思路

1、针对现有无线麦克风接收端在多发射端扫描配对过程中受瞬时信号波动影响以及固定顺序扫描导致无效配对等待的问题，提供无线麦克风接收端优先级双距离窗口扫描配对方法及系统。通过提取第一距离窗口内的短时信号特征和第二距离窗口内的长时信号特征，将短时信号特征与长时信号特征进行关联比对得到每个麦克风发射端的优先级评估值，并按照优先级评估值从高到低执行双距离窗口扫描配对，降低瞬时信号波动对扫描排序的干扰，减少无效配对请求。

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接收端优先级双距离窗口扫描配对方法，包括：接收端对多个麦克风发射端的无线信号进行连续采样，生成原始信号数据；根据所述原始信号数据，提取每个麦克风发射端在第一距离窗口内的短时信号特征，以及在第二距离窗口内的长时信号特征；所述第一距离窗口的时间跨度小于所述第二距离窗口的时间跨度；将所述短时信号特征与所述长时信号特征进行关联比对，得到每个麦克风发射端的优先级评估值；按照所述优先级评估值从高到低的顺序，对多个麦克风发射端执行双距离窗口扫描配对。该方案利用第一距离窗口和第二距离窗口分别提取短时特征与长时特征，并将两类特征进行关联比对，能够从短时信号变化和长时信号趋势中综合判断各麦克风发射端的接入优先级，使扫描配对顺序更符合当前信道状态和发射端运动或距离变化情况，降低无效扫描和等待时间，提高配对效率与连接稳定性。

3、优选的，根据所述原始信号数据，提取每个麦克风发射端在第一距离窗口内的短时信号特征，以及在第二距离窗口内的长时信号特征，包括：对所述第一距离窗口内的原始信号数据中的接收信号强度指示进行衰减加权，得到短时平均强度；对所述第二距离窗口内的原始信号数据中的接收信号强度指示进行线性拟合，得到长时变化斜率；对所述第二距离窗口内的原始信号数据中的接收信号强度指示进行波动统计，得到信号波动幅度；将所述短时平均强度、所述长时变化斜率和所述信号波动幅度组合为每个麦克风发射端的特征向量。通过衰减加权和线性拟合分别获得短时平均强度和长时变化斜率，并结合波动幅度形成特征向量，能够抑制瞬时干扰对优先级判断的影响，同时保留长时变化趋势和波动特性，提高特征对发射端状态的区分能力。

4、优选的，将所述短时信号特征与所述长时信号特征进行关联比对，得到每个麦克风发射端的优先级评估值，包括：将所述短时信号特征中的短时平均强度与所述长时信号特征中的长时变化斜率进行关联，得到每个麦克风发射端的信号增长加速度；将所述信号增长加速度与所述长时信号特征中的信号波动幅度进行比对，生成优先级修正因子；将所述短时平均强度与所述优先级修正因子进行加权融合，得到所述优先级评估值。通过信号增长加速度与信号波动幅度的比对生成修正因子，能够对短时平均强度进行动态修正，避免仅依靠信号强度导致优先级评估偏差，增强评估值对不同运动状态和信道波动场景的适应性。

5、优选的，按照所述优先级评估值从高到低的顺序，对多个麦克风发射端执行双距离窗口扫描配对，包括：将所述优先级评估值按照从大到小的顺序生成初始扫描序列；对所述初始扫描序列中相邻的两个麦克风发射端，若两者的优先级评估值之差小于预设评估差值，则根据所述第二距离窗口内的长时信号特征中的信号波动幅度对相邻两个麦克风发射端进行二次排序，得到目标扫描序列；按照所述目标扫描序列依次发起配对。在优先级评估值接近时，利用长时信号波动幅度进行二次排序，能够进一步区分优先级相近的发射端，使扫描顺序更稳定、更合理，减少因评估值微小差异引起的反复切换。

6、优选的，按照所述目标扫描序列依次发起配对，包括：向当前麦克风发射端发送配对请求帧，并启动等待定时器；在所述等待定时器超时前，监听当前麦克风发射端返回的配对响应帧；若在所述等待定时器超时前收到所述配对响应帧，则解析所述配对响应帧中的信号质量指示字段，并判断所述信号质量指示字段是否大于预设质量门限；若所述信号质量指示字段大于所述预设质量门限，则与当前麦克风发射端建立配对连接。通过定时等待和响应帧中信号质量指示字段的判断，能够保证配对连接的信号质量满足要求，减少因响应超时或质量过低导致的无效连接。

7、优选的，在按照所述优先级评估值从高到低的顺序，对多个麦克风发射端执行双距离窗口扫描配对的过程中，接收端持续采集未配对麦克风发射端的无线信号数据；根据所述未配对麦克风发射端的无线信号数据，更新其对应的第一距离窗口内的短时信号特征；将更新后的短时信号特征与更新前的短时信号特征进行差异比较，若差异值大于预设差异阈值，则重新计算该未配对麦克风发射端的优先级评估值，并按照重新计算的优先级评估值调整所述多个麦克风发射端的扫描顺序。在扫描配对过程中持续监测未配对发射端的短时特征变化，能够在信道状态或发射端状态发生变化时动态调整扫描顺序，提升配对过程对动态环境的响应能力，避免继续按失效优先级扫描。

8、优选的，确定所述第一距离窗口和所述第二距离窗口的窗口边界时，接收端在扫描起始阶段采集基准信号数据；根据所述基准信号数据中的信号变化周期，设置所述第一距离窗口的时长为所述信号变化周期的三分之一，设置所述第二距离窗口的时长为所述信号变化周期的三倍；将设置后的第一距离窗口和第二距离窗口用于所述原始信号数据的特征提取。根据基准信号的变化周期自适应设置双距离窗口时长，使短时窗口能够捕捉瞬时变化，长时窗口能够覆盖足够的趋势信息，增强特征提取与当前信号变化节奏的匹配度。

9、优选的，接收端对多个麦克风发射端的无线信号进行连续采样时，接收端同步监测当前无线信道的能量检测值；将所述能量检测值与干扰门限进行比较；当所述能量检测值大于所述干扰门限时，标记干扰时段，并在所述干扰时段内暂停将新采集的无线信号数据写入所述第一距离窗口和所述第二距离窗口，并将所述干扰时段内新采集的无线信号数据缓存至临时存储区；当所述能量检测值恢复至小于或等于所述干扰门限时，清除所述临时存储区中的无线信号数据，并重启所述第一距离窗口和所述第二距离窗口的数据更新。通过干扰时段数据隔离和缓存清除，能够防止突发干扰污染双距离窗口中的信号特征，保证优先级评估所依据的数据质量，提高复杂电磁环境下的配对可靠性。

10、优选的，将所述短时信号特征与所述长时信号特征进行关联比对，在得到每个麦克风发射端的优先级评估值的过程中，接收端对每个麦克风发射端的信道状态信息进行频域离散度分析，生成子载波离散度参数；将所述子载波离散度参数与所述短时信号特征中的短时平均强度进行比对，生成频域补偿系数；将所述频域补偿系数与所述优先级修正因子进行融合，得到更新后的优先级评估值，将所述更新后的优先级评估值作为每个麦克风发射端的优先级评估值。通过引入子载波离散度分析并生成频域补偿系数，能够利用信道状态信息对优先级修正因子进行辅助校正，使优先级评估不仅反映信号强度与波动，还反映频域稳定性和链路质量。

11、本技术还提供一种无线麦克风接收端优先级双距离窗口扫描配对系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现上述无线麦克风接收端优先级双距离窗口扫描配对方法的步骤。该系统可执行上述方法，在接收端实现基于短时和长时双距离窗口特征的优先级评估与扫描配对，具有配对效率高、环境适应性强和连接稳定的效果。

12、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

13、对同一麦克风发射端的无线信号分别在第一距离窗口和第二距离窗口内提取特征，第一距离窗口的时间跨度小于第二距离窗口，第一距离窗口反映短时强度变化，第二距离窗口反映长时变化斜率和信号波动幅度。根据第一距离窗口内的接收信号强度指示进行衰减加权得到短时平均强度，根据第二距离窗口内的接收信号强度指示进行线性拟合得到长时变化斜率，并对第二距离窗口内的信号进行波动统计得到信号波动幅度。将短时平均强度与长时变化斜率进行关联得到信号增长加速度，再将信号增长加速度与信号波动幅度进行比对生成优先级修正因子，由短时平均强度与优先级修正因子加权融合得到优先级评估值。优先级评估值包含短时接收强度、长时接近趋势和信号稳定性三层信息，使信号瞬时高值但波动剧烈的发射端不会被仅依据短时强度排在前列，也使得持续接近且信号稳定的发射端能够获得更前的扫描位置，减少因瞬时衰落或突发干扰造成的错误排序和无效配对尝试。

14、在扫描配对过程中，根据优先级评估值从高到低生成初始扫描序列；对相邻的两个麦克风发射端，若优先级评估值之差小于预设评估差值，则根据第二距离窗口内的信号波动幅度进行二次排序，使信号波动幅度较小的发射端获得更前的扫描位置。接收端持续采集未配对发射端的无线信号数据，更新其对应的第一距离窗口内的短时信号特征；当更新后的短时信号特征与更新前的短时信号特征的差异值大于预设差异阈值时，重新计算该未配对发射端的优先级评估值，并按照重新计算的优先级评估值调整多个麦克风发射端的扫描顺序。扫描顺序能够跟随发射端移动和信道变化动态变化，避免固定顺序下优先级靠后的发射端持续占用扫描时间，减少无效配对请求和等待定时器等待过程，加快多发射端场景下的连接建立速度。