CN101022485B

CN101022485B - 实现地空通话的地空语音耦合方法及系统

Info

Publication number: CN101022485B
Application number: CN2007100210565A
Authority: CN
Inventors: 鞠瑞林
Original assignee: CETC 28 Research Institute
Current assignee: CETC 28 Research Institute
Priority date: 2007-03-23
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2027-03-23
Also published as: CN101022485A

Abstract

本发明针对现有的语音通信系统在对空指挥过程中不能自动产生PTT来控制半双工电台而无法实现远程地空直接通话问题，公开了一种具有地空耦合功能的能实现地空通话的地空语音耦合方法及其系统，该系统包括数字程控交换主机(1)、通信单元(2)、A/B系统切换控制器(3)、内部专线电话单元(4)、短波/超短波电台通信模块(5)、外线电话接入单元(6)，其特征是所述的数字程控交换主机(1)中的地空耦合装置(8)，所述的地空耦合装置(8)的输入通过数字程控交换主机中的外线电话接入模块(AT2)与外线电话单元(6)的输出相连，其输出通过数字程控交换主机中的电台接入模块(RIF)与短波/超短波电台通信模块(5)的输入相连；解决了地空耦合的难题。

Description

实现地空通话的地空语音耦合方法及系统

技术领域

本发明涉及通信控制系统，尤其是一种集成了各种有线、无线、全双式和半双工电台通讯模式的通信控制系统，具体地说是一种实现地空通话的地空语音耦合方法及其系统。

背景技术

随着通信技术的发展，单一的通信手段已远远不能满足用户需求，为实现特定的战术目标，用户希望同时采用多种通信手段，进行更广泛的通信活动，这样，在同一个指挥控制中心集中了有线通信、无线通信、光纤通信、卫星通信等多种通信手段。

目前，在对空指挥过程中，国内外普遍使用的VHF/UHF等电台几乎都是半双工的指挥模式，且对空指挥时的PTT信号都是取决于指挥员的人为意识和动作；而在实际指挥过程中，某些特殊情况下，需要将空中两个或多个处于不同频率的飞行目标彼此之间构成通话(频率耦合)，或将地面电话与空中飞行目标之间构成双向通话(地空耦合)时，均由于半双工电台的PTT信号无法自动产生而难以实现。

在实际的对空指挥过程中，经常需要进行远程指挥，而由于电台一般与远程控制员距离较远，无法直接通过电台交流，直接影响到指挥的灵活性和及时性。

目前国内同类产品系统中，通常只是具有连接标准电话交换系统或其他地面交换网络能力，没有连接VHF/UHF半双工对空电台的能力，即便有少量产品具有连接半双工VHF/UHF电台的能力，但都因存在无法自动产生半双工电台的PTT而难以实现将空中不同频率的两架飞行物通过该系统构成不同频率之间的耦合通话。

因此，在对空指挥过程中如何自动产生PTT来控制半双工电台的收发以实现地空耦合成为解决上述问题的关键之一。

发明内容

本发明的目的是针对现有的语音通信系统在对空指挥过程中不能自动产生PTT来控制半双工电台实现远程地空通话而带来的指挥、沟通不便的问题，提供一种具有地空耦合功能的能够实现地空通话的地空语音耦合方法及系统。

本发明的技术方案是：

本发明的方法为：

一种实现地空通话的地空语音耦合方法，其特征是它包括以下步骤：

首先，在地面设置一个与空中飞行物所携带的半双工电台频率相匹配的地面电台，并将该地面电台的语音发送、接收口通过会议桥与有线电话接入模块的语音接收、发送口对接，即将地面电台的语音发送口与有线电话接入模块的语音接收口对接，将地面电台的语音接收口与外线电话接入模块(AT2)的语音发送口对接；

其次在外线电话接入模块(AT2)的语音接收口设置语音信号检测电路，使该语音检测电路与一能自动产生PTT信号的PTT信号电路相连，同时不断地将PTT信号电路输出的控制信号送至话音耦合电路，话音耦合电路经判断后或自动将有线电话的语音信号送至地面电台以供发射，或自动将地面电台接收到的空中飞行物的语音信号通过数字程控交换主机中的外线电话接入模块送至远端受话人处。

本发明的系统为：

一种实现地空通话的地空语音耦合系统，包括数字程控交换主机1、通信单元2、A/B系统切换控制器3、内部专线电话单元4、短波/超短波电台通信模块5、外部电话单元6，其中涉及到程控交换主机中电台接入模块RIF、外线电话接入模块AT2等。通信单元2直接与数字程控交换主机1相连并实现信息交换，A/B系统切换控制器3与数字程控交换主机1相连并实现信息交换，内部专线电话单元4、短波/超短波电台通信模块5和外部电话单元6均通过A/B系统切换控制器3与数字程控交换主机1相连并实现信息交换，其特征是所述的数字程控交换主机1中的地空耦合装置8，所述的地空耦合装置8的输入通过数字程控交换主机中的外线电话接入模块AT2与外线电话单元6的输出相连，其输出通过数字程控交换主机中的电台接入模块RIF与短波/超短波电台通信模块5的输入相连。

所述的地空耦合装置8由会议桥模块801(可由FPGA芯片加软件构成)、数据融合电路802(可由DSP芯片加软件构成)、信号发送RIF电路803和信号检测电路804(可由DSP芯片加软件构成)组成，会议桥模块801与各信号发送RIF电路803相连并进行信息交换，数据融合电路802与各信号检测电路804相连并进行信息交换，会议桥模块801和数据融合电路802相连。

本发明具有以下优点：

本发明的地空耦合技术解决了地面维护人员(没有地面电台的地方)通过有线电话进入语音通信控制系统，实现对空中目标应急指导维护的难题；系统运行可靠，话音清晰，操作简单，使用方便，充分发挥了自动化系统的优势，大大提高了自动化系统的指挥效率。本发明首次解决了不同区域之间的地空通话难题，有利于在紧急情况下远端(没有地面电台的地方)地面指挥人员或维护人员对空中飞机的指挥通话，同时解决了多指挥中心系统之间VHF/UHF电台组网的难题。

附图说明

图1是本发明多功能语音通信控制系统的组成结构示意图。

图2是本发明的PTT信号产生电路的原理图。

图3是本发明的地空耦合系统及耦合过程示意图。

具体实施方式

下面结构附图和实施例对本发明作进一步的说明。

首先，在地面设置一个与空中飞行物所携带的半双工电台频率相匹配的地面电台，并将该地面电台的语音发送、接收口通过会议桥(可由FPGA芯片加上软件组成)与外线电话接入模块的语音接收、发送口对接，即将地面电台的语音发送口与外线电话接入模块的语音接收口对接，将地面电台的语音接收口与外线电话接入模块的语音发送口对接；

其次在外线电话接入模块(AT2)的语音接收口设置语音信号检测电路(可由DSP芯片加上软件组成)，使该语音检测电路与一能自动产生PTT信号的PTT信号电路相连，同时不断地将PTT信号电路输出的控制信号送至话音耦合电路，话音耦合电路经判断后或自动将有线电话的语音信号送至地面电台以供发射，或自动将地面电台接收到的空中飞行物的语音信号通过数字程控交换主机中的外线电话接入模块送至远端受话人处。

具体过程如图3所示。

1、将地面的半双工电台连接到数字程控交换主机中的电台接入模块(RIF)的某个端口上，外部有线电话通过外线电话接入模块(AT2)与程控交换主机构成地面话音通话

2、指挥员可以通过通信单元并利用手持送受话器的手动PTT开关进行对空指挥(PTT的产生由人为决定)。

3、在地空耦合功能下，只需要提供2部半双工电台，假设现有2部电台，编号分别为1、2，其中电台1为地面电台，电台2为空中飞行物使用的电台，且电台1和电台2工作在同一频点f1上；

操作时可将利用会议桥，将地面电台1的话音接收/发送接口和外线电话接入模块的话音发送/接收接口互连，实现地面电台1与地面有线电话的语音信号的交互；同时通过信号检测电路，监测电台1的话音接收端口和外线电话接入模块有无话音信号；

当远端有线电话呼叫时，外线电话接入模块接收到有效呼叫信号，其检测电路自动产生PTT，并在有效信号期间，该信号不释放，直接打开地面电台1的发射机(频点f1)，同时将远端有线电话的话音耦合发射出去，空中飞行物的电台2(f1)就能监听远端有线电话的呼叫，完成远端地面电话到空中电台2(f1)的地空耦合；

远端地面电话不呼叫时，电台1(f1)处于接收状态，接收到空中电台2(f1)的呼叫信号，通过系统会议桥将电台1的接收信号耦合到外线电话接入模块(AT2)，并通过外部交换网发送给远端地面电话，实现空中电台2(f1)到远端地面电话的地空耦合。

图1是一个实现本发明目的的完整的多功能语音通信控制系统框图，它包括数字程控交换主机1、通信单元2、A/B系统切换控制器3、内部专线电话单元4、短波/超短波电台通信模块5、外部电话单元6，其中涉及到程控交换主机中电台接入模块RIF、外线电话接入模块AT2等。通信单元2直接与数字程控交换主机1相连并实现信息交换，A/B系统切换控制器3与数字程控交换主机1相连并实现信息交换，内部专线电话单元4、短波/超短波电台通信模块5和外部电话单元6均通过A/B系统切换控制器3与数字程控交换主机1相连并实现信息交换，其特征是所述的数字程控交换主机1中的地空耦合装置8，所述的地空耦合装置8的输入通过数字程控交换主机中的外线电话接入模块AT2与外线电话单元6的输出相连，其输出通过数字程控交换主机中的电台接入模块RIF与短波/超短波电台通信模块5的输入相连，其核心部分为专用数字程控交换主机1，通信单元2(包括一套语音配套设备)安装在指挥员席位上(智能触摸屏面板分机)，系统还包括电源系统、系统管理终端、外部设备等构成。

其中地空耦合装置8由会议桥模块801、数据融合电路802、信号发送RIF电路803和信号检测电路804组成，会议桥模块801与各信号发送RIF电路803相连并进行信息交换，数据融合电路802与各信号检测电路804相连并进行信息交换，会议桥模块801和数据融合电路802相连。

本发明可连接管制中心的各类短波、超短波电台以及共电、自动电话，磁石单机，小型调度机和专线载波机等。具有模拟环路中继、数字中继、六线E/M中继等接口，具有极强的组网能力，可并入当地总机和市话网，也可自身组网。

各种电台、内部专线电话和外线电话通过A/B系统切换控制器与数字程控交换主机连接；安装在各作战席位上的通信单元直接与数字程控交换主机连接；在数字程控交换主机内完成控制信号和语音信息的交换，保证各终端用户之间清晰的无阻塞的通信。

数字程控交换主机具有与语音记录设备的连接接口，可实时输出每路的通话信息，用于话音记录，同时还可以接收记录仪输出的信息，进行记录重放。

通过A/B系统切换控制器，可与用户原有的或用户备用的语音通信控制系统连接，完成系统级主备系统切换，确保通信不中断。

系统各模块和接口采用独立的CPU处理单元，个别单元的故障不会造成整个系统的崩溃，而且单板智能化，减轻了系统程控主处理器的处理负担，确保了主处理器的有足够的处理容量和空闲容量，保证在任何时候都不会出现阻塞现象，也提高了系统的扩充能力。

本发明利用内码映射技术进行双2B+D传输，同时支持四路话音通道和两路数据通道。便于实现通信单元双手机工作模式，并能实现有线通道和无线通道多路信号同时指挥。

本发明还采用了交换总线的方式传输PTT控制信号，PTT信号的时延为6.125ms，提高了PTT信号的实时性。

利用DSP和FPGA等技术和自主开发的应用软件，实现基于FSK方式下的各种编码控制，提高了语音通信控制系统与各种电台的接口能力，便于实现地空话音通信网。

采用话音频谱分析和能量(幅值门限)比较相结合的方法生成PTT信号，PTT最大延时不超过20ms。采用DSP技术及回声抵消技术对用户线侧音进行处理，模拟产生PTT信号稳定可靠。

本发明的PTT自动产生的原理为：

话音信号自动产生PTT需要经过频谱分析(有效话音和噪声信号的相关、甄别)、信号能量门限比较(利用积分电路采集有效电平)、数据融合等三个主要步骤，经过这三个步骤产生的PTT控制信号不仅精度较高，且实时性强，其中信号能量门限比较电平(可以设定)决定PTT信号的启动时间，最大延时不超过20ms。

本发明的数字程控交换主机1(涉及到程控交换主机中电台接入模块(RIF)、外线电话接入模块(AT2))、通信单元2、A/B系统切换控制器3、内部专线电话单元4、短波/超短波电台通信模块5、外线电话单元6、频率耦合装置7和地空耦合装置8均可采用市售成熟产品或采用现有技术加以实现，各相关的模块、电路可采用高校教科书中相关内容实现。

为了使本发明的语音控制系统更为完善，具体实施时还可增加相关的频率耦合装置7，所述的频率耦合装置7由频谱分析电路701、能量比较电路702、数据融合电路703(可由DSP芯片加软件构成)、PTT产生电路704和开关电路705组成，频谱分析电路701和能量比较电路702的输入接语音信号源，它们的输出均与数据融合电路703的输入相连，数据融合电路703的输出与PTT产生电路704的输入相连，PTT产生电路704的输出与开关电路705的输入相连，开关电路705将PTT产生电路704送来的PTT信号送入短波/超短波电台通信模块5的信号输入端。如图2所示，其中的相关电路可采用现有的DSP、FPGA芯片加软件加以实现。

Claims

1.一种实现地空通话的地空语音耦合方法，其特征是它包括以下步骤：

首先，在地面设置一个与空中飞行物所携带的半双工电台频率相匹配的地面电台，并将该地面电台的语音发送、接收口通过数字程控交换主机的会议桥与有线电话接入模块的语音接收、发送口对接，即通过数字程控交换主机，将地面电台的语音发送口与有线电话接入模块的语音接收口对接，将地面电台的语音接收口与有线电话接入模块的语音发送口对接；

其次在数字程控交换主机中的外线电话接入模块(AT2)的语音接收口设置语音信号检测电路，使该语音信号检测电路与一能自动产生PTT信号的PTT信号电路相连，同时不断地将PTT信号电路输出的控制信号送至话音耦合电路，话音耦合电路经判断后或自动将有线电话的语音信号送至地面电台以供发射，或自动将地面电台接收到的空中飞行物的语音信号通过数字程控交换主机中的外线电话接入模块送至远端受话人处；其中采用话音频谱分析和能量比较相结合的方法生成PTT信号，PTT最大延时不超过20ms，并采用DSP技术及回声抵消技术对用户线侧音进行处理，模拟产生PTT信号。

2.一种实现地空通话的地空语音耦合系统，包括数字程控交换主机(1)、通信单元(2)、A/B系统切换控制器(3)、内部专线电话单元(4)、短波/超短波电台通信模块(5)、外部电话单元(6)，其中涉及到数字程控交换主机中电台接入模块(RIF)和外线电话接入模块(AT2)；通信单元(2)直接与数字程控交换主机(1)相连并实现信息交换，A/B系统切换控制器(3)与数字程控交换主机(1)相连并实现信息交换，内部专线电话单元(4)、短波/超短波电台通信模块(5)和外部电话单元(6)均通过A/B系统切换控制器(3)与数字程控交换主机(1)相连并实现信息交换，其特征是所述的数字程控交换主机(1)中还包括地空耦合装置(8)，所述的地空耦合装置(8)的输入通过数字程控交换主机中的外线电话接入模块(AT2)与外部电话单元(6)的输出相连，其输出通过数字程控交换主机中的电台接入模块(RIF)与短波/超短波电台通信模块(5)的输入相连；所述的外线电话接入模块(AT2)的语音接收口设置有语音信号检测电路，所述的语音信号检测电路与一能自动产生PTT信号的PTT信号电路相连；采用话音频谱分析和能量比较相结合的方法生成PTT信号，PTT最大延时不超过20ms，并采用DSP技术及回声抵消技术对用户线侧音进行处理，模拟产生PTT信号。

3.根据权利要求2所述的实现地空通话的地空语音耦合系统，其特征是所述的地空耦合装置(8)由会议桥模块(801)、数据融合电路(802)、信号发送电路(803)和信号检测电路(804)组成，会议桥模块(801)与各信号发送电路(803)相连并进行信息交换，数据融合电路(802)与各信号检测电路(804)相连并进行信息交换，会议桥模块(801)和数据融合电路(802)相连。