自檢式無線廣播終端系統及其監控處理器的製作方法

2023-07-19 04:58:56 1

專利名稱：自檢式無線廣播終端系統及其監控處理器的製作方法
技術領域：
本發明涉及無線廣播終端，特別是一種應用數字集群技術、具有 自檢功能的無線廣播終端系統、該系統的自檢方法及其專用的監控處 理器。
背景技術：
數字集群技術從20世紀90年代中期在全球範圍內興起，它集指 揮調度、電話、數據、簡訊、多媒體圖像及overIP等功能於一體，得 到了廣泛應用並取得了良好社會效益和經濟效益。在我國，隨著社會 活動和經濟活動節奏加快、範圍擴大以及信息傳輸量劇增，社會作為 一個有機整體，更需要各方面的協調配合，許多專業團體對可用於廣 域調度指揮的集群通信網絡的需求日益迫切，為我國發展集群通信系 統提供了經濟和市場基礎。目前在我國的社會生活中，主要應用的數 字集群技術是TETRA(陸地集群無線電系統)、iDEN、 GoTa和GT800。 其中TETRA和iDEN是由國外研製開發的數字集群技術，而GoTa 和GT800是具有我國自主智慧財產權的數字集群技術。因此，應用數字集群技術的有線、無線廣播終端產品也得以廣泛 應用，同時有線廣播與無線廣播網絡已遍布人們的日常工作、學習、 生活之中。在很多存在易燃、易爆、有毒氣體、火災、洪災等不安全 因素頻發的地區，該技術常被應用於緊急疏散廣播系統之中。常見的緊急疏散廣播終端系統如圖1所示，它通常採用無線廣播 終端、功率放大器、戶外號角等設備，將接收到的音頻信號輸出至功 放，並驅動戶外號角，以使從基站接收到的無線信號轉化為相應的音 頻信號播放給疏散區域內的群眾。這種系統存在的最大問題是它僅僅具有接收無線信號並將之進 行播放的單一功能。尤其是在應用於緊急疏散的廣播系統終端系統 中，由於系統設備分部廣、安裝範圍較大的，使用者很難對終端設備 的運行狀況進行實時監控檢測，若終端設備無法正常運行， 一旦需要 廣播緊急疏散通知時而無法正常播放，則存在明顯的安全隱患。發明內容(一) 要解決的技術問題本發明的目的是要克服現有技術的不足和現有系統的不完整性， 提供一種性能穩定、安全可靠的帶自檢功能的無線廣播終端系統，該 系統適用於無線廣播終端設備和其它多種廣播系統終端，具備自檢功 能，具有易於安裝維護、可靠性高、實時性強等優點。同時，本發明的目的還包括提供專用於上述系統的設備。(二) 技術方案為了達到上述目的，本發明提供了自檢式無線廣播終端系統，包 括基站l、具備無線接發功能的無線廣播終端、與所述無線廣播終端相連的功放3、與所述功放相連的播音設備。所述系統還包括音頻採 集設備和UPS電源7,UPS電源7設在市電電源與所述系統的所有用 電設備之間。所述無線廣播終端包括相連的無線收發裝置2和監控處 理器6。其中，無線收發裝置2可向功放3和監控處理器6發出測試 信息，所述音頻採集設備與監控處理器6相連、採集所述播音設備播 出的音頻信息並反饋回監控處理器6，監控處理器6將接收到的所述 反饋信息與無線收發裝置2發出的測試信息進行比較，並輸出反饋結 果；監控處理器6具有控制所述UPS電源7的功能。上述系統中，所述無線收發裝置2可以是採用數字集群技術的數 字車載臺(如TETRA數字車載臺)或固定臺。根據上述系統的一種優選實施方式，所述測試信息包括測試指令 與音頻信息。
優選地，所述監控處理器對所述反饋信息與所述音頻信息所作的 比較包括音質比較和/或音量比較和/或音頻波形比較。上述監控處理器作用在自檢式無線廣播終端系統，它在接到無線 收發裝置發送的測試信號後斷開UPS電源的市電供電，使系統由UPS 電源的蓄電池供電，同時將音頻採集設備(如麥克風)採集反饋的音 頻信號與原始音頻信號及現場的背景音量進行比較，將比較結果傳輸 至無線收發裝置，然後反饋給基站，再恢復系統的市電供應。因此， 本監控處理器完成本系統的播音設備(包括功放、戶外號角等)及供電設備(UPS電源及其蓄電池)的兩部分性能的測試。 本發明還提供了上述系統的自檢方法，包括以下步驟① 所述基站l發出測試指令，被所述無線收發裝置2接收；② 所述無線收發裝置2向功放3和監控處理器6發出測試信息；③ 所述監控處理器6切斷所述系統的市電供應，由UPS電源7 的蓄電池對所述系統供電；④ 通過功放3，所述播音設備播放步驟②的測試信息中的音頻 信息； 所述音頻採集設備採集步驟④中的音頻信息，並發送至監控 處理器6; 所述監控處理器6對步驟②和步驟⑥中的音頻信息進行對比 操作；⑦ 所述監控處理器6向基站1發送步驟⑦的結果；⑧ 所述監控處理器6對UPS電源7恢復市電供應。因此，本發明還提供了一種專用於上述系統的監控處理器，它採 用嵌入式計算機設計,包括外殼和電源，在所述外殼中包括主板、安 裝在所述主板上的中央處理器11和存儲單元12，所述主板包括音頻 數據接口 14、串口接口 18、 1/0接口 16,其中①存儲單元12用於存儲控制程序和音頻比較程序，並暫存測試4呂息;② 音頻數據接口 14與麥克風相連，將所述麥克風發出的音頻數 據發送到存儲單元12;③ 中央處理器11用於運行所述監控處理器，並讀取所述測試信 息和音頻數據，根據存儲單元12中存儲的音頻比較程序進行比較；④ 1/0接口 16連接著用於控制UPS通斷的設備15。 才艮據上述的監控處理器的一種優選實施方式，通過串口接口 18與TETRA數字車載臺或其它無線收發裝置連接，所述TETRA數字 車載臺或其它無線收發裝置負責接收基站發來的無線信號，並通過其 音頻輸出口將音頻信號輸送至功放再通過播音設備播放。同時，可將 監控處理器反饋回的檢測結果發回基站。根據上述的監控處理器的優選實施方式，存儲單元12可以選用 如RAM、 MS存儲卡、CF存儲卡等常見存儲設備。功放用於將接收到的音頻信號放大後傳輸至戶外號角，戶外號角 將再將所需播放的內容播放給當地群眾。作為音頻採集設備的麥克風13安裝在戶外或其它可以接收戶外 號角所^^文的內容的位置，它收集戶外號角內4番;^丈的內容(如測試音 樂)，然後傳輸至所述監控處理器。本發明提供的自檢式無線廣播終端系統的工作原理是這樣的基站可在任意時間，通過無線傳輸向無線收發裝置發送測試指令 或測試信息，收回測試後的結果，以檢驗當地設備的運行情況。無線收發裝置如無線數字車載臺或其它無線收發裝置接收基站 發來的測試指令或測試信息後，準備測試， 一方面將測試信息中的音 頻信息發送至功放，通過戶外號角播放；另一方面把測試信息發送至 監控處理器。監控處理器在接到測試信息後與無線收發裝置進行通訊，存儲測 試信息中的音頻信息部分，以便對隨後採集到的現場音頻文件進行比
較處理。監控處理器通過控制切斷UPS電源的市電供應，由UPS電源的蓄電池對系統供電。在戶外號角播放音頻的同時，安裝在戶外號角附近的麥克風開始 採集音頻信息，並將採集的結果發送至監控處理器。監控處理器會將通過麥克風採集的音頻文件與存儲的測試信息 進行音質、音量、波形等參數的比較，同時也將戶外號角音量與背景 音量進行比較，將現場採集的音頻文件及對比後的結果一併通過數字 車載臺或無線收發裝置發送回基站。隨後監控處理器恢復UPS電源的市電供應，測試結束。 (三)有益效果本發明提供的自^f全式無線廣播終端系統採用當今世界廣泛使用、 穩定可靠的數字集群系統，利用數字集群無線數字車載臺或其它任何 類型的無線收發裝置將音頻信號輸出至功放，並驅動戶外號角，以使從基站接收到的無線信號轉化為相應的音頻信號播;改給當地的群眾， 並通監控處理器，將測試信號反饋給基站，實時監控安裝點設備的在 線使用情況。徹底解決了傳統廣播系統存在音質不佳、容易受幹擾、 維護管理複雜、互動性能差、無法自檢等問題，大大提高了該系統的 性能和減小了安全隱患的發生。


圖l是現有無線廣播終端系統結構圖； 圖2是本發明的自檢式無線廣播終端系統結構圖； 圖3是本發明的自檢式無線廣播終端系統自檢工作流程圖； 圖4是實施例2的監控處理器的結構圖； 圖5是實施例2的監控處理器的工作流程圖。 圖中，1、基站；2、無線收發裝置；3、功放；4、戶外號角；5、 麥克風；6、監控處理器；7、 UPS電源；11、嵌入式計算機；12、存 儲單元；13、麥克風；14、音頻接口； 15、用於控制UPS通斷的"i殳
備；16、 1/0接口； 17、無線車載臺；18、串口接口； 19、工業電源；20、電源4妄口。
具體實施方式
下述實施例結合附圖非限制性地說明本發明的自檢式無線廣播 終端系統及其監控處理器，同時，公知的功能或結構不再詳細說明， 以避免與本發明的內容存在不必要的混淆。本技術領域的普通技術人 員，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，還可以做出各種變化和 變型，因此所有等同的技術方案也屬於本發明的範疇，其專利保護範 圍是由本申請權利要求書所限定的。實施例1自檢式無線廣播終端系統自檢式無線廣播終端系統結構如圖2所示。該系統包括用於接發 指令的無線基站l、 TETRA數字車載臺2、與TETRA數字車載臺2 連接的功放3、多個戶外號角4、設在戶外號角4附近的麥克風5、 與TETRA數字車載臺2連接的監控處理器6,在系統各個設備的電 源設有UPS電源7。本系統的自檢工作流程如圖3所示。當數字車載臺2接收到基站 l發出的測試指令後，首先對採集到的UPS自檢結果進行判斷，對於 自檢結果不正常的情況直接向基站1反饋結果。對於自檢結果正常的情況，監控處理器6切斷系統的市電供電， 由UPS電源的蓄電池對系統供電；另一方面，數字車載臺2把測試 指令傳送到監控處理器6，監控處理器6接收指令後，暫存指令中的 音頻文件，對系統發出準備就緒指令。在數字車載臺2把測試指令傳送到監控處理器6的同時，也把測 試指令中的音頻信息發送到功放3，戶外號角4播放音頻信息。此時， 設在戶外號角4附近的麥克風5釆集播放出來的音頻並反饋回監控處 理器6。監控處理器6對反饋的音頻數據與之前暫存的測試指令中的音
頻信息進行波形和音量和背景噪聲比較，通過計算判斷播音設備是否 運行正常，然後向基站返回結果。然後，系統恢復由市電供電，自檢工作結束。在本實施例中，數字車載臺、功放、播音設備(如戶外號角)、 麥克風及相關通訊方式屬於本領域常見技術，因此不做贅述。實施例2監控處理器本實施例的監控處理器採用常見的嵌入式計算機設計，它包括外 殼、電源、主板、安插在主板上的CPU和用作存儲的CF卡。主板採用了智達3.5，嵌入式主板-SBC-3641,它板載了 AMD Geode LX800 CPU,具有1個SODIMM插槽、4個串口 (其中COM2 是RS232/422/485 )、支持CF卡插槽、2個USB2.0接口 、音頻接收 埠、視頻接收埠、 1/0埠、 PS/2、 RJ-45等。如圖4所示，中央處理器(CPU)和存儲單元12採用CF存儲卡， 它作為系統程序的載體通過嵌入式計算機11中的CF插槽與嵌入式 計算機11融為一體。嵌入式計算機11通過其內部採集、控制等系統 將採集的數據傳輸給CF存儲卡12,通過拷入CF存儲卡的作業系統 及程序將運算處理結果通過嵌入式計算機11傳遞給各個接受指令的 設備，如麥克風13、用於控制UPS通斷的設備15、無線接發裝置。在這裡，用於控制UPS通斷的設備15是常見的控制UPS通斷的 控制電路板，而無線接發裝置採用TETRA無線車載臺7。麥克風13通過音頻輸入線與嵌入式計算機11上的音頻接口 14 相連。當麥克風13接收到從嵌入式計算機11傳送來的進行音頻採集 的信號時，對工作環境內的音頻信號進行採集，實時傳送給嵌入式計 算機ll,並由CF存儲卡12中的程序進行分析處理等。用於控制UPS通斷的設備15通過I/O輸出線與嵌入式計算機11 上的I/O埠 16相連。當其接收到從嵌入式計算機11發送來的切斷 UPS市電的指令後，將通過控制設備切斷UPS電源的市電輸入，使UPS電源通過逆變由蓄電池提供整套自檢式無線廣播設備的工作電源。當用於控制UPS通斷的設備15接到從嵌入式計算機11發來的 恢復市電的信號後，它通過控制設備恢復UPS電源的市電供應。無線車載臺17通過串口輸出線與嵌入式計算機11上的串口接口 18 (COM 口 )相連。當其接收到從基站發送的指令後，將通過串口 輸出線將指令傳送給嵌入式計算機11,嵌入式計算機11將根據指令 的內容啟動監控處理器的各項功能。當工作結束後將通過串口輸出將 處理結果等信息反饋給無線車載臺17,無線車載臺17再通過無線網 絡將結果反饋給基站。工業電源19通過電源輸入線與嵌入式計算機1上的電源接口 20 相連。工業電源19為嵌入式計算機11提供工作所需的電源。工業電 源19電源提供也由UPS電源輸出，當UPS電源因逆變由蓄電池供電 時，整套監控處理器通過該工業電源19由UPS電源的蓄電池供電， 以驗證UPS電源的應急供電能力。在CF存儲卡中，通過程序軟體實現各部件間通訊、音頻採集、 錄音、音頻比較和計算分析等功能。其中，部件間通訊、音頻採集、 錄音屬於軟體領域現有技術，有多種協議供技術人員使用，本文中不 作贅述。而音頻比較和計算分析包括對採集到的音頻文件通過音質、 音量等條件的分析判斷內容。參考圖5，嵌入式計算機11提供的音頻比較過程的工作流程如下1. 語音輸入音頻通過麥克風輸入後，用錄音程序進行錄製 形成音頻文件；2. 預處理反混疊濾波、自動增益控制、去除聲門激勵和口 腔輻射；3. 特徵提取方法1:線性預測編碼(lpc)特徵矢量的提取，矢量量化； 方法2:基於單邊自相關序列的抗噪聲語音識別特徵提取算法； 方法3:基於特徵提取技術的模板匹配語音識別算法。採用時域 分析和頻域分析相結合的三種識別方法快速傅立葉變換(FFT)、平 均過零率分析(RBZ)和高斯混合模型(GMM);方法4:計算語音的上升過零率作為頻率信息並通過非線性幅度 加權相結合來獲取語音特徵基於人耳聽覺特性的抗噪音識別特徵加 權組合過零峰值幅度特徵。加權組合過零峰值幅度特徵以語音數據和 差分語音數據作為處理對象，通過計算它們的上升過零率獲得頻率信 息，經幅度非線性壓縮獲得密度信息，並根據人耳對聲音的感知特點 對其進行加權，形成最終的輸出特徵，識別網絡使用HMM(隱馬爾 科夫模型)。需要識別參數平均能量、過零率、頻譜、共振峰、倒鐠、線性 預測係數、HMM的概率因數、矢量量化的矢量。4. 距離測度歐式距離及其變形、對數似然比失真測度、加 權超音段信息識別測度、HMM之間的距離測度、主觀感知距離測度。5. 參考模型庫參考從基站傳過來的音頻數據文件。6. 專家知識庫如有需要，參考現有的語言學知識。7. 判決根據各種距離測度選擇適當的門限值。8. 檢驗結果通過識別率進行判斷。另外，微軟提供了 一種建議的能夠實現音頻文件處理的方法 speech sdk，本領域的普通技術人員可以以此在嵌入式計算機上實現 類似功能而不需要進行創造性勞動。
權利要求
1、自檢式無線廣播終端系統，包括基站(1)、具備無線接發功能的無線廣播終端、與所述無線廣播終端相連的功放(3)、與所述功放相連的播音設備，其特徵在於所述系統還包括音頻採集設備和UPS電源(7)，所述UPS電源(7)設在市電電源與所述系統的所有用電設備之間；所述無線廣播終端包括相連的無線收發裝置(2)和監控處理器(6)；其中無線收發裝置(2)可向功放(3)和監控處理器(6)發出測試信息，所述音頻採集設備與監控處理器(6)相連、採集所述播音設備播出的音頻信息並反饋回監控處理器(6)，監控處理器(6)將接收到的所述反饋信息與無線收發裝置(2)發出的測試信息進行比較，並輸出反饋結果；監控處理器(6)具有控制所述UPS電源(7)的功能。
2、 根據權利要求1所述的系統，其特徵在於所述無線收發裝置 (2)是採用數字集群技術的數字車載臺或固定臺。
3、 根據權利要求1所述的系統，其特徵在於所述測試信息包括 測試指令與音頻信息。
4、 根據權利要求3所述的系統，其特徵在於所述監控處理器(6 ) 對所述反饋信息與所述音頻信息所作的比較包括音質比較和/或音量 比較和/或音頻波形比較。
5、 根據權利要求1所述的系統的自檢方法，其特徵在於包括以 下步驟① 所述基站(1)發出測試指令，被所述無線收發裝置(2)接收；② 所述無線收發裝置(2)向功放(3)和監控處理器(6)發出 測試信息；③ 所述監控處理器(6)切斷所述系統的市電供應，由UPS電 源(7)的蓄電池對所述系統供電；④通過功放(3)，所述播音設備播放步驟②的測試信息中的音 頻信息； 所述音頻採集設備採集步驟④中的音頻信息，並發送至監控 處理器(6); 所述監控處理器(6)對步驟②和步驟⑥中的音頻信息進行對 比操作；⑦ 所述監控處理器(6)向基站(1)發送步驟⑦的結果；⑧ 所述監控處理器(6)對UPS電源(7)恢復市電供應。
6、 一種用於根據權利要求1所述的系統的監控處理器，包括外 殼和電源，其特徵在於在所述外殼中設有主板、安裝在所述主板上的 中央處理器和存儲單元(12)，所述主板包括音頻數據接口 (14)、串 口接口 (18)、 1/0接口 (16)，其中① 存儲單元(12)用於存儲控制程序和音頻比較程序，並暫存測 試信息；② 音頻數據接口 (14)與音頻採集設備相連，將所述音頻採集設 備發送的音頻數據傳輸到存儲單元(12);③ 中央處理器用於運行所述監控處理器，並讀取所述測試信息和 音頻數據，根據存儲單元(12)中存儲的音頻比較程序進行比較；④ 1/0接口 (16)連接著用於控制UPS通斷的設備(15)。
全文摘要
本發明涉及無線廣播終端系統。本發明提供一種自檢式無線廣播終端系統，其中當系統的播音設備發出測試音頻時，通過音頻採集設備把戶外音頻反饋回系統，系統判斷反饋信息從而進行播音設備部分自檢；在自檢開始同時，系統切斷市電，改由UPS電源的蓄電池供電，進行系統UPS電源自檢。本發明提供的自檢式無線廣播終端系統可以解決傳統廣播系統存在音質不佳、容易受幹擾、維護管理複雜、互動性能差、無法自檢等問題，大大提高了該系統的性能和減小了安全隱患的發生。
文檔編號H04Q7/28GK101150788SQ20071017718
公開日2008年3月26日 申請日期2007年11月12日 優先權日2007年11月12日
發明者張春生, 曹根軍 申請人:北京豪儀測控工程有限公司