北鬥外置式通話器、北鬥語音通信系統和方法
2023-04-26 21:26:01
專利名稱：北鬥外置式通話器、北鬥語音通信系統和方法
技術領域：
本發明涉及衛星通信領域，尤其涉及一種北鬥外置式通話器、北鬥語音通信系統和方法。
背景技術：
北鬥衛星系統是我國自主研發的衛星導航系統，其具有廣闊的發展前景，帶來了巨大的經濟效益，因此越來越多的基於北鬥衛星系統的產品相繼問世，尤其是用於導航功能的北鬥用戶機。但是這類用戶機功能較為單一，如導航功能，短消息等功能，遺憾的是這類用戶機不能實現通話的功能，其信息溝通實時性較差。當然，市面上也有一些用戶機能實現通話功能，但是這類用戶機需要單獨開發，耗費大量的人力物力，做出硬體軟體方面的調整；同時，對用戶來講，就需要將已有的北鬥用戶機替換成具備通話功能的用戶機才能使用，這就造成了經濟上的浪費。因此，就需要開發基於現有的北鬥用戶機的通話器，使其能夠實現通話功能。
發明內容
本發明主要解決現有的北鬥用戶機不能實現通話功能的技術問題。為解決上述技術問題，本發明採用的一個技術方案是提供一種北鬥外置式通話器，包括包括語音處理模塊和控制模塊，所述語音處理模塊包括聲碼化模塊、語音接收模塊、語音功放模塊，所述語音接收模塊、聲碼化模塊、語音功放模塊順序連接，所述聲碼化模塊與所述控制模塊相連接；所述控制模塊與外置的北鬥用戶機相連接；所述語音接收模塊用於接收語音信號，並將所述語音信號進行放大增益後輸送到所述聲碼化模塊；所述聲碼化模塊用於接收來自語音接收模塊的語音信號並對其進行壓縮後輸送到控制模塊，或接收來自控制模塊的語音信號並對其進行解壓後輸送到語音功放模塊；所述語音功放模塊用於將接收到的語音信號進行放大輸出；所述控制模塊用於對接收到的語音信號進行編碼和傳送，實現外置的北鬥用戶機與語音處理模塊之間的通信。其中，所述控制模塊包括FPGA模塊，所述FPGA模塊包括第一串口、第二串口、錄音播放模塊、存儲器及串口收發模塊，所述第一串口與所述聲碼化模塊相連接，所述錄音播放模塊與所述第一串口相連接，所述錄音播放模塊、存儲器、串口收發模塊順序連接，所述串口收發模塊與所述第二串口相連接，所述第二串口用於連接外置的用戶機。其中，所述錄音播放模塊包括編碼器和解碼器，所述編碼器、解碼器均連接於所述存儲器與所述第一串口之間。其中，所述串口收發模塊包括串口接收模塊和串口發送模塊，所述串口接收模塊與所述第二串口相連接，所述串口發送模塊與所述第二串口相連接。其中，所述控制模塊還包括按鍵控制模塊、顯示控制模塊，所述按鍵控制模塊、顯示控制模塊均與所述FPGA模塊相連接。其中，所述語音接收模塊包括拾音器和語音處理電路，所述拾音器接收語音信號並將所述語音信號輸送到語音處理電路進行放大增益控制。其中，所述語音功放模塊包括語音功放電路和揚聲器，所述語音功放電路對接收到的語音信號進行放大，所述放大後的語音信號驅動揚聲器輸出語音。為解決上述技術問題，本發明採用的另一個技術方案是提供一種北鬥語音通信系統，包括發端設備和收端設備，所述發端設備包括相互連接的發端用戶機和發端通話器， 所述收端設備包括相連接的收端用戶機和收端通話器，所述發端通話器和收端通話器均為上述的北鬥外置式通話器；所述發端設備與所述收端設備通過北鬥衛星網絡實現通信。
為解決上述技術問題，本發明採用的另一個技術方案是提供一種北鬥語音通信方法，應用於上述北鬥語音通信系統，其中，所述的發端設備與所述收端設備實現通信，其包括以下步驟SOl 所述發端設備向所述收端設備發送建立連結請求信號；S02:所述發端設備確認是否接收到由收端設備發送的同意建立連接信號，若是， 則執行步驟S03若否，則返回SOl ；S03 所述發端設備的發端通話器將語音信息進行處理，並通過所述發端用戶機發送至所述收端用戶機；S04:所述收端用戶機將接收到的語音信息傳送給收端通話器，所述收端通話器將語音信息處理後進行語音輸出；S05:所述收端設備確認是否需要回覆信息，若是，則所述收端設備與發端設備角色互換並按照步驟S01-S04的方法發送語音信息；若否，則結束通話。其中，所述發端設備和所述收端設備在處於連結狀態的時候不響應第三方的通信請求。本發明的有益效果是區別於現有技術的北鬥用戶機不能進行語音通信的問題， 本發明提供的一種北鬥外置式通話器，包括語音處理模塊和控制模塊，該控制模塊與外置的北鬥用戶機相連接，語音處理模塊接收語音信號並進行調製壓縮輸出到控制模塊，控制模塊進行編碼後傳輸到外置的用戶機，由於外置的用戶機能夠通過北鬥導航系統與收端的用戶機建立通信鏈路，就能將來自北鬥外置式通話器的語音信息傳輸到收端的北鬥用戶機了，同時，當外置的北鬥用戶機接收來自其他用戶機發送的語音信息時候，本發明提供的北鬥外置式通話器就通過其內部控制模塊將語音信息傳輸到語音處理模塊，將語音信息進行解調，在通過其內部的語音功放模塊，將語音輸送出來。採用這種方式，就在現有的北鬥用戶機的基礎上，增設本發明提供的北鬥外置式通話器，從而不需要對現有的北鬥用戶機進行軟硬體的開發，就能實現語音信息的收發，實現語音通信的功能。
圖1是本發明提供的一種北鬥外置式通話器的結構圖；圖2是本發明提供的北鬥外置式通話器的控制模塊的結構圖；圖3是本發明提供的北鬥外置式通話器的一種實施例的結構圖；圖4是本發明提供的錄音播放模塊的工作流程圖；圖5是本發明提供的串口發送模塊的工作流程圖；圖6是本發明提供的串口接收模塊的工作流程圖7是本發明提供的一 種北鬥語音通信系統的結構圖；圖8是本發明提供的北鬥語音通信系統的示意圖；標號說明1、語音處理模塊 2、控制模塊 11、語音接收模塊12、聲碼化模塊13、語音功放模塊21、顯示控制模塊22、FPGA模塊23、按鍵控制模塊221、第一串口 222、錄音播放模塊223、存儲器224、串口收發模塊225、第二串口
具體實施例方式為詳細說明本發明的技術內容、構造特徵、所實現目的及效果，以下結合實施方式並配合附圖詳予說明。請參閱圖1和圖3，本發明提供一種北鬥外置式通話器，包括語音處理模塊1和控制模塊2，語音處理模塊1包括聲碼化模塊12、語音接收模塊11、語音功放模塊13，所述語音接收模塊11、聲碼化模塊12、語音功放模塊13順序連接，所述聲碼化模塊12與所述控制模塊2相連接；所述控制模塊2與外置的北鬥用戶機相連接；語音接收模塊11用於接收語音信號，將語音信號進行放大增益後輸送到聲碼化模塊12。語音接收模塊11包括拾音器和語音處理電路，拾音器用於接收語音信號，在本發明中，該拾音器選用的是駐極體話筒。該話筒將接收到的語音信號傳輸到語音處理電路，語音處理電路對語音信號進行放大和自動增益控制，確保輸出的信號不失真，從而滿足聲碼化模塊12的要求。作為優選的，該語音處理電路內部集成了低噪聲前置放大器、可變增益放大器、輸出放大器、麥克風偏壓發生器以及AGC控制電路。其中，所謂的AGC(Aut0matiC Gain Control)控制電路是指自動增益控制電路，它能夠使語音處理電路的輸出電平保持一定值。聲碼化模塊12用於接收來自語音接收模塊11的語音信號並對其進行壓縮後輸送到控制模塊2，或接收來自控制模塊2的語音信號並對其進行解壓後輸送到語音功放模塊 13。其中，聲碼化模塊12對語音信號的處理是，將收到的語音信號進行壓縮處理，變成速率 300BIT的數位訊號，送入控制模塊2進行編碼和數據傳輸；或者收到控制模塊2的語音信號，對該語音信號進行解調處理，再輸出到語音功放模塊13進行處理。所述語音功放模塊13用於將接收到的語音信號放大輸出，該語音功放模塊13包括語音功放電路和揚聲器，語音功放電路將語音信號進行放大，從而驅動揚聲器發出語音。請參閱圖1和圖2，所述控制模塊2用於對接收到的語音信號進行編碼和傳送，從而實現外置的北鬥用戶機與語音處理模塊1之間的通信，該控制模塊2包括FPGA模塊22， 所述FPGA模塊22包括第一串口 221、第二串口 225、錄音播放模塊222、存儲器223及串口收發模塊224，所述第一串口 221與所述聲碼化模塊12相連接，所述錄音播放模塊222、存儲器223、串口收發模塊224順序連接，所述串口收發模塊與所述第二串口相連接，所述第二串口用於連接外置的用戶機。所述串口收發模塊224包括串口接收模塊和串口發送模塊，所述串口接收模塊與所述第二串口 225相連接，所述串口發送模塊與所述第二串口 225 相連接。上述的第一串口 221與第二串口 225，第一串口 221用於與聲碼化模塊12通信，可以向聲碼器模塊發送設置指令、接收聲碼器模塊的語音數據等；第二串口 225用於和北鬥用戶機之間的通信，其通信協議參照《「北鬥一號」用戶機數據接口要求(4.0版)》中的通信請求和IC檢測部分協議。該控制模塊2還包括與FPGA模塊22相連接的按鍵控制模塊23、顯示控制模塊 21。特別是，該按鍵控制模塊23用於控制來自按鍵的信號，並輸送到FPGA模塊22進行處理，在本實施例中，所述按鍵包括音量按鍵，數字按鍵，呼叫，掛斷，重播鍵，以及通話鍵。音量按鍵用於調節音量大小，數字按鍵用於輸入用戶ID號碼，而呼叫掛斷鍵用於開啟和關閉通信，重播鍵用於重播上次用戶ID號碼。而通話鍵即PTT鍵(Push to Talk)，是無線電話的一種對講方式，一按就可以通話。PTT是移動通信裡快速建立通話的業務。在本發明中， 當北鬥外置通話 器按下該通話鍵，FPGA模塊22收到通話命令，上述拾音器就接收語音信息並進行處理後存儲，當通話鍵放開的時候，就發出語音發送命令，將存儲器223內的語音進行發送。在本實施例中，FPGA模塊22的存儲器223模塊採用的是f ifo存儲器223，其作為語音信號的緩存使用，一方面，fifo存儲器223用於存儲來自錄音播放模塊222的錄音信息，當收到發送命令的時候，fifo存儲器223就將所存的信息發送到串口發送模塊，串口發送模塊再通過第二串口 225將信息發送到北鬥用戶機；另一方面，存儲器223接收到來自串口接收模塊的語音信息並儲存，當信息全部接收後，就將存儲器223內的語音信息發送到錄音播放模塊222進行處理。請參照圖3到圖6，下面結合具體的工作流程，對錄音播放模塊222、串口發送模塊以及串口接收模塊的工作方式予以詳細說明。請參閱圖4，錄音播放模塊222主要是實現接收聲碼化模塊12的語音數據(錄音)，以及將北鬥用戶機收到的語音數據發送給聲碼化模塊12處理再由語音功放模塊13播放出來(播放)，在本實施例中，錄音與播放不同時進行。錄音播放模塊222內部包括編碼器和解碼器，在空閒的時候，檢測通話器是否按下通話鍵，若是，則開啟編碼器，並等待來自聲碼化模塊12的語音信息，對接收到的語音信息進行編碼，然後發送至fifo存儲器223中存儲。在等待的過程中，同時檢測是否有釋放通話了，若是，則關閉編碼器；若否，則繼續處理數據。另一方面，當錄音播放模塊222沒有檢測到「按下通話鍵」的信號時候，就檢測是否有播放中斷信號，若有，則表示接收到fifo存儲器223的語音信號，此時，錄音播放模塊 222開啟解碼器進行等待，對接收到的信號進行解碼，並檢測是否有同步幀，若有同步幀，則代表信息接收完畢，將完整的語音信息發送至聲碼化模塊12 (參閱圖1)進行處理，同時，再檢測存儲器223中是否有數據，若沒有，就關閉解碼器。請參閱圖5，串口發送模塊用於將語音數據以通信電文的方式發送，當fifo存儲器223內的數據達到所用IC卡的滿電文數據時，以IC卡的服務頻度向收端用戶機發送。 系統初始化完成後，檢測是否收到請求通話電文，若是，則發送同意通話電文，這樣，通信鏈路就建立起來了，通信鏈路建立後，檢測是否正在錄音，在語音數據滿了後，就將數據發送出去。同時，隨時檢測是否收到終止通話電文，若是，則發送確認終止電文，並回到初始化狀態，此時，通信鏈路就斷開了。另一種情況是，當串口發送模塊檢測到按下「掛斷鍵」的時候，就發送終止通話電文，並確認是否接受到「確認終止」的電文，一旦「確認終止」，則斷開通信；當串口發送模塊檢測到按下「呼叫鍵」的時候，則發送請求通話電文，並檢測是否收到同意通話電文，若是，建立通信鏈路。請參閱圖6，串口接收模塊在空閒的時候檢測是否接收到數據的指令頭，判斷數據的類別，若是數據，則接收所有的數據，並進行校驗，接收完成後再回到空閒狀態；若判斷出是發送方的ID及電文類別，則判斷是否正在通話，若是，則判斷ID是否正確並給出ID變換中斷信號，同時判斷該數據是文字還是代碼，若是文字，則接收所有電文，判斷類型給出相應的中斷，若是代碼，則接收電文的第一字節，從而接收所有電文。請參閱圖1，進一步的，控制模塊2還包括電源電路，電源電路主要是將電池輸入的電源轉換成電路上所需的各種電源電路及電池電量不足指示電路。將電池輸入的電壓轉為+3. 3V，+3. 3V轉為+1. 2V ，電池電量不足指示電路主要是當電池的電壓低於某一電壓時， 點亮指示燈，提醒該用戶該電池電量不足，應更換電池，該電路用一個比較器就可以實現， 這裡不作贅述。本發明還提供一種北鬥語音通信系統，包括發端設備和收端設備，所述發端設備包括相互連接的發端用戶機和發端通話器，所述收端設備包括相連接的收端用戶機和收端用戶器，所述發端通話器和收端通話器均為權利要求1-5所述的北鬥外置式通話器；所述發端設備與所述收端設備通過北鬥衛星網絡實現通信。發端設備與所述收端設備實現通信，通過以下步驟實現SOl 所述發端設備向所述收端設備發送建立連結請求信號；S02:所述發端設備確認是否接收到由收端設備發送的同意建立連接信號，若是， 則執行步驟S03 ；若否，則返回SOl ；S03 所述發端設備的發端通話器將語音信息調製，並通過所述發端用戶機發送至所述收端用戶機；S04:所述收端用戶機將接收到的語音信息傳送給收端通話器，所述收端通話器將語音信息解調後進行語音輸出；S05:所述收端設備確認是否需要回覆信息，若是，則所述收端設備與發端設備角色互換並按照步驟S01-S04的方法發送語音信息；若否，則結束通話。其中，所述發端設備和所述收端設備在處於連結狀態的時候不響應第三方的通信請求。上述S05步驟中的角色互換，是指當收端設備需要發送語音信息的時候，收端設備此時就成為了發端設備，其中的收端用戶器成為發端用戶機，其收端通話器則成為發端通話器。其工作方法與上述S02-S04的方法一樣。請參閱圖8，下面結合一具體實施方式
，對上述系統的工作方法進行解釋將通話器與發端用戶機通過通信串口連接且打開通信串口，在通話器上輸入要進行語音通信的收端用戶機ID，按下「呼叫，，鍵後語音通信請求簡訊「請打開通信串口，設置波特率為115200bps，接上通話器並開機。ID :*###」。通過通信串口由發端用戶機向收端用戶機發送，若發端未接收到回復簡訊，則一直按通信服務頻度重發，直到發端按下「掛斷」鍵停止呼叫。收端用戶機收到該簡訊時，若收端用戶機未與通話器連接或通信串口未打開，則收端用戶機界面提示收到簡訊，提醒用戶將通話器與收端用戶機相連接，並打開通信串口，同時設置波特率為115200bps，若已連接且通信串口已打開，且波特率已設置好，則收端通話器接收到發端的請求簡訊 後自動回復一條簡訊「收到通話請求。」，同時點亮接通指示燈，發端通話器接收到回復簡訊後也將接通指示燈點亮，這樣雙方就建立連結，可以進行
語首通{曰O通話器與北鬥用戶機建立通信鏈路後，通話器將話筒輸入的語音信息壓縮，形成的語音數據通過通信串口傳送給發端用戶機，發端用戶機通過北鬥系統將語音數據發送給收端用戶機，收端用戶機通過通信串口傳送給通話器進行語音數據解壓，解壓後的語音由揚聲器輸出。語音信息的壓縮、解壓由聲碼器模塊來完成，而聲碼器模塊的語音數據與北鬥用戶機之間的傳輸則由FPGA來完成。以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。
權利要求
1.一種北鬥外置式通話器，其特徵在於包括語音處理模塊和控制模塊，所述語音處理模塊包括聲碼化模塊、語音接收模塊、語音功放模塊，所述語音接收模塊、聲碼化模塊、語音功放模塊順序連接，所述聲碼化模塊與所述控制模塊相連接；所述控制模塊與外置的北鬥用戶機相連接；所述語音接收模塊用於接收語音信號，並將所述語音信號進行放大增益後輸送到所述聲碼化模塊；所述聲碼化模塊用於接收來自語音接收模塊的語音信號並對其進行壓縮後輸送到控制模塊，或接收來自控制模塊的語音信號並對其進行解壓後輸送到語音功放模塊；所述語音功放模塊用於將接收到的語音信號進行放大輸出；所述控制模塊用於對接收到的語音信號進行編碼和傳送，實現外置的北鬥用戶機與語音處理模塊之間的通信。
2.根據權利要求1所述的北鬥外置式通話器，其特徵在於所述控制模塊包括FPGA模塊，所述FPGA模塊包括第一串口、第二串口、錄音播放模塊、存儲器及串口收發模塊，所述第一串口與所述聲碼化模塊相連接，所述錄音播放模塊與所述第一串口相連接，所述錄音播放模塊、存儲器、串口收發模塊順序連接，所述串口收發模塊與所述第二串口相連接，所述第二串口用於連接外置的用戶機。
3.根據權利要求2所述的北鬥外置式通話器，其特徵在於所述錄音播放模塊包括編碼器和解碼器，所述編碼器、解碼器均連接於所述存儲器與所述第一串口之間。
4.根據權利要求2所述的北鬥外置式通話器，其特徵在於所述串口收發模塊包括串口接收模塊和串口發送模塊，所述串口接收模塊與所述第二串口相連接，所述串口發送模塊與所述第二串口相連接。
5.根據權利要求1所述的北鬥外置式通話器，其特徵在於所述控制模塊還包括按鍵控制模塊、顯示控制模塊，所述按鍵控制模塊、顯示控制模塊均與所述FPGA模塊相連接。
6.根據權利要求1所述的北鬥外置式通話器，其特徵在於所述語音接收模塊包括拾音器和語音處理電路，所述拾音器接收語音信號並將所述語音信號輸送到語音處理電路進行放大增益控制。
7.根據權利要求1所述的北鬥外置式通話器，其特徵在於所述語音功放模塊包括語音功放電路和揚聲器，所述語音功放電路對接收到的語音信號進行放大，所述放大後的語音信號驅動揚聲器輸出語音。
8.一種北鬥語音通信系統，其特徵在於包括發端設備和收端設備，所述發端設備包括相互連接的發端用戶機和發端通話器，所述收端設備包括相連接的收端用戶機和收端通話器，所述發端通話器和收端通話器均為權利要求1-7任一項所述的北鬥外置式通話器； 所述發端設備與所述收端設備通過北鬥衛星網絡實現通信。
9.一種北鬥語音通信方法，所述方法應用於權利要求8所述的北鬥語音通信系統，其特徵在於，所述的發端設備與所述收端設備實現通信，其包括以下步驟SOl 所述發端設備向所述收端設備發送建立連結請求信號；S02:所述發端設備確認是否接收到由收端設備發送的同意建立連接信號，若是，則執行步驟S03 ；若否，則返回S01;S03 所述發端設備的發端通話器將語音信息進行處理，並通過所述發端用戶機發送至所述收端用戶機；S04 所述收端用戶機將接收到的語音信息傳送給收端通話器，所述收端通話器將語音信息處理後進行語音輸出；S05:所述收端設備確認是否需要回覆信息，若是，則所述收端設備與發端設備角色互換並按照步驟S01-S04的方法發送語音信息；若否，則結束通話。
10.根據權利要求9所述的北鬥語音通信系統，其特徵在於所述發端設備和所述收端設備在處於連結狀態的時候不響應第三方的通信請求。
全文摘要
本發明公開了一種北鬥外置式通話器、北鬥語音通信系統和方法，其中，北鬥外置式通話器，包括語音處理模塊和控制模塊，所述語音處理模塊包括聲碼化模塊、語音接收模塊、語音功放模塊，所述語音接收模塊、聲碼化模塊、語音功放模塊順序連接，所述聲碼化模塊與所述控制模塊相連接；所述控制模塊與外置的北鬥用戶機相連接。採用這種方式，利用現有北鬥通話機的對外通信串口，增設本發明提供的北鬥外置式通話器，從而不需要對現有的北鬥用戶機進行軟硬體的開發，就能實現語音信息的收發，實現語音通信的功能。
文檔編號H04B7/185GK102332949SQ201110302459
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月30日 優先權日2011年9月30日
發明者李小霞, 林醒, 謝源鑫, 陳家龍 申請人:福建星海通信科技有限公司