CN101150788A

CN101150788A - 自检式无线广播终端系统及其监控处理器

Info

Publication number: CN101150788A
Application number: CNA2007101771853A
Authority: CN
Inventors: 张春生; 曹根军
Original assignee: BEIJING HAOYI MEASUREMENT CONTROL ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: BEIJING HAOYI MEASUREMENT CONTROL ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2007-11-12
Filing date: 2007-11-12
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2027-11-12
Also published as: CN101150788B

Abstract

本发明涉及无线广播终端系统。本发明提供一种自检式无线广播终端系统，其中当系统的播音设备发出测试音频时，通过音频采集设备把户外音频反馈回系统，系统判断反馈信息从而进行播音设备部分自检；在自检开始同时，系统切断市电，改由UPS电源的蓄电池供电，进行系统UPS电源自检。本发明提供的自检式无线广播终端系统可以解决传统广播系统存在音质不佳、容易受干扰、维护管理复杂、互动性能差、无法自检等问题，大大提高了该系统的性能和减小了安全隐患的发生。

Description

自检式无线广播终端系统及其监控处理器

技术领域

本发明涉及无线广播终端，特别是一种应用数字集群技术、具有自检功能的无线广播终端系统、该系统的自检方法及其专用的监控处理器。

背景技术

数字集群技术从20世纪90年代中期在全球范围内兴起，它集指挥调度、电话、数据、短信、多媒体图像及overIP等功能于一体，得到了广泛应用并取得了良好社会效益和经济效益。在我国，随着社会活动和经济活动节奏加快、范围扩大以及信息传输量剧增，社会作为一个有机整体，更需要各方面的协调配合，许多专业团体对可用于广域调度指挥的集群通信网络的需求日益迫切，为我国发展集群通信系统提供了经济和市场基础。目前在我国的社会生活中，主要应用的数字集群技术是TETRA(陆地集群无线电系统)、iDEN、GoTa和GT800。其中TETRA和iDEN是由国外研制开发的数字集群技术，而GoTa和GT800是具有我国自主知识产权的数字集群技术。

因此，应用数字集群技术的有线、无线广播终端产品也得以广泛应用，同时有线广播与无线广播网络已遍布人们的日常工作、学习、生活之中。在很多存在易燃、易爆、有毒气体、火灾、洪灾等不安全因素频发的地区，该技术常被应用于紧急疏散广播系统之中。

常见的紧急疏散广播终端系统如图1所示，它通常采用无线广播终端、功率放大器、户外号角等设备，将接收到的音频信号输出至功放，并驱动户外号角，以使从基站接收到的无线信号转化为相应的音频信号播放给疏散区域内的群众。

这种系统存在的最大问题是它仅仅具有接收无线信号并将之进行播放的单一功能。尤其是在应用于紧急疏散的广播系统终端系统中，由于系统设备分部广、安装范围较大的，使用者很难对终端设备的运行状况进行实时监控检测，若终端设备无法正常运行，一旦需要广播紧急疏散通知时而无法正常播放，则存在明显的安全隐患。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是要克服现有技术的不足和现有系统的不完整性，提供一种性能稳定、安全可靠的带自检功能的无线广播终端系统，该系统适用于无线广播终端设备和其它多种广播系统终端，具备自检功能，具有易于安装维护、可靠性高、实时性强等优点。

同时，本发明的目的还包括提供专用于上述系统的设备。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明提供了自检式无线广播终端系统，包括基站1、具备无线接发功能的无线广播终端、与所述无线广播终端相连的功放3、与所述功放相连的播音设备。所述系统还包括音频采集设备和UPS电源7，UPS电源7设在市电电源与所述系统的所有用电设备之间。所述无线广播终端包括相连的无线收发装置2和监控处理器6。其中，无线收发装置2可向功放3和监控处理器6发出测试信息，所述音频采集设备与监控处理器6相连、采集所述播音设备播出的音频信息并反馈回监控处理器6，监控处理器6将接收到的所述反馈信息与无线收发装置2发出的测试信息进行比较，并输出反馈结果；监控处理器6具有控制所述UPS电源7的功能。

上述系统中，所述无线收发装置2可以是采用数字集群技术的数字车载台(如TETRA数字车载台)或固定台。

根据上述系统的一种优选实施方式，所述测试信息包括测试指令与音频信息。

优选地，所述监控处理器对所述反馈信息与所述音频信息所作的比较包括音质比较和/或音量比较和/或音频波形比较。

上述监控处理器作用在自检式无线广播终端系统，它在接到无线收发装置发送的测试信号后断开UPS电源的市电供电，使系统由UPS电源的蓄电池供电，同时将音频采集设备(如麦克风)采集反馈的音频信号与原始音频信号及现场的背景音量进行比较，将比较结果传输至无线收发装置，然后反馈给基站，再恢复系统的市电供应。因此，本监控处理器完成本系统的播音设备(包括功放、户外号角等)及供电设备(UPS电源及其蓄电池)的两部分性能的测试。

本发明还提供了上述系统的自检方法，包括以下步骤：

①所述基站1发出测试指令，被所述无线收发装置2接收；

②所述无线收发装置2向功放3和监控处理器6发出测试信息；

③所述监控处理器6切断所述系统的市电供应，由UPS电源7的蓄电池对所述系统供电；

④通过功放3，所述播音设备播放步骤②的测试信息中的音频信息；

⑤所述音频采集设备采集步骤④中的音频信息，并发送至监控处理器6；

⑥所述监控处理器6对步骤②和步骤⑥中的音频信息进行对比操作；

⑦所述监控处理器6向基站1发送步骤⑦的结果；

⑧所述监控处理器6对UPS电源7恢复市电供应。

因此，本发明还提供了一种专用于上述系统的监控处理器，它采用嵌入式计算机设计，包括外壳和电源，在所述外壳中包括主板、安装在所述主板上的中央处理器11和存储单元12，所述主板包括音频数据接口14、串口接口18、I/O接口16，其中：

①存储单元12用于存储控制程序和音频比较程序，并暂存测试信息；

②音频数据接口14与麦克风相连，将所述麦克风发出的音频数据发送到存储单元12；

③中央处理器11用于运行所述监控处理器，并读取所述测试信息和音频数据，根据存储单元12中存储的音频比较程序进行比较；

④I/O接口16连接着用于控制UPS通断的设备15。

根据上述的监控处理器的一种优选实施方式，通过串口接口18与TETRA数字车载台或其它无线收发装置连接，所述TETRA数字车载台或其它无线收发装置负责接收基站发来的无线信号，并通过其音频输出口将音频信号输送至功放再通过播音设备播放。同时，可将监控处理器反馈回的检测结果发回基站。

根据上述的监控处理器的优选实施方式，存储单元12可以选用如RAM、MS存储卡、CF存储卡等常见存储设备。

功放用于将接收到的音频信号放大后传输至户外号角，户外号角将再将所需播放的内容播放给当地群众。

作为音频采集设备的麦克风13安装在户外或其它可以接收户外号角所播放的内容的位置，它收集户外号角内播放的内容(如测试音乐)，然后传输至所述监控处理器。

本发明提供的自检式无线广播终端系统的工作原理是这样的：

基站可在任意时间，通过无线传输向无线收发装置发送测试指令或测试信息，收回测试后的结果，以检验当地设备的运行情况。

无线收发装置如无线数字车载台或其它无线收发装置接收基站发来的测试指令或测试信息后，准备测试，一方面将测试信息中的音频信息发送至功放，通过户外号角播放；另一方面把测试信息发送至监控处理器。

监控处理器在接到测试信息后与无线收发装置进行通讯，存储测试信息中的音频信息部分，以便对随后采集到的现场音频文件进行比较处理。监控处理器通过控制切断UPS电源的市电供应，由UPS电源的蓄电池对系统供电。

在户外号角播放音频的同时，安装在户外号角附近的麦克风开始采集音频信息，并将采集的结果发送至监控处理器。

监控处理器会将通过麦克风采集的音频文件与存储的测试信息进行音质、音量、波形等参数的比较，同时也将户外号角音量与背景音量进行比较，将现场采集的音频文件及对比后的结果一并通过数字车载台或无线收发装置发送回基站。

随后监控处理器恢复UPS电源的市电供应，测试结束。

(三)有益效果

本发明提供的自检式无线广播终端系统采用当今世界广泛使用、稳定可靠的数字集群系统，利用数字集群无线数字车载台或其它任何类型的无线收发装置将音频信号输出至功放，并驱动户外号角，以使从基站接收到的无线信号转化为相应的音频信号播放给当地的群众，并通监控处理器，将测试信号反馈给基站，实时监控安装点设备的在线使用情况。彻底解决了传统广播系统存在音质不佳、容易受干扰、维护管理复杂、互动性能差、无法自检等问题，大大提高了该系统的性能和减小了安全隐患的发生。

附图说明

图1是现有无线广播终端系统结构图；

图2是本发明的自检式无线广播终端系统结构图；

图3是本发明的自检式无线广播终端系统自检工作流程图；

图4是实施例2的监控处理器的结构图；

图5是实施例2的监控处理器的工作流程图。

图中，1、基站；2、无线收发装置；3、功放；4、户外号角；5、麦克风；6、监控处理器；7、UPS电源；11、嵌入式计算机；12、存储单元；13、麦克风；14、音频接口；15、用于控制UPS通断的设备；16、I/O接口；17、无线车载台；18、串口接口；19、工业电源；20、电源接口。

具体实施方式

下述实施例结合附图非限制性地说明本发明的自检式无线广播终端系统及其监控处理器，同时，公知的功能或结构不再详细说明，以避免与本发明的内容存在不必要的混淆。本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，其专利保护范围是由本申请权利要求书所限定的。

实施例1自检式无线广播终端系统

自检式无线广播终端系统结构如图2所示。该系统包括用于接发指令的无线基站1、TETRA数字车载台2、与TETRA数字车载台2连接的功放3、多个户外号角4、设在户外号角4附近的麦克风5、与TETRA数字车载台2连接的监控处理器6，在系统各个设备的电源设有UPS电源7。

本系统的自检工作流程如图3所示。当数字车载台2接收到基站1发出的测试指令后，首先对采集到的UPS自检结果进行判断，对于自检结果不正常的情况直接向基站1反馈结果。

对于自检结果正常的情况，监控处理器6切断系统的市电供电，由UPS电源的蓄电池对系统供电；另一方面，数字车载台2把测试指令传送到监控处理器6，监控处理器6接收指令后，暂存指令中的音频文件，对系统发出准备就绪指令。

在数字车载台2把测试指令传送到监控处理器6的同时，也把测试指令中的音频信息发送到功放3，户外号角4播放音频信息。此时，设在户外号角4附近的麦克风5采集播放出来的音频并反馈回监控处理器6。

监控处理器6对反馈的音频数据与之前暂存的测试指令中的音频信息进行波形和音量和背景噪声比较，通过计算判断播音设备是否运行正常，然后向基站返回结果。

然后，系统恢复由市电供电，自检工作结束。

在本实施例中，数字车载台、功放、播音设备(如户外号角)、麦克风及相关通讯方式属于本领域常见技术，因此不做赘述。

实施例2监控处理器

本实施例的监控处理器采用常见的嵌入式计算机设计，它包括外壳、电源、主板、安插在主板上的CPU和用作存储的CF卡。

主板采用了智达3.5’嵌入式主板-SBC-3641，它板载了AMDGeode LX800CPU，具有1个SODIMM插槽、4个串口(其中COM2是RS232/422/485)、支持CF卡插槽、2个USB2.0接口、音频接收端口、视频接收端口、I/O端口、PS/2、RJ-45等。

如图4所示，中央处理器(CPU)和存储单元12采用CF存储卡，它作为系统程序的载体通过嵌入式计算机11中的CF插槽与嵌入式计算机11融为一体。嵌入式计算机11通过其内部采集、控制等系统将采集的数据传输给CF存储卡12，通过拷入CF存储卡的操作系统及程序将运算处理结果通过嵌入式计算机11传递给各个接受指令的设备，如麦克风13、用于控制UPS通断的设备15、无线接发装置。

在这里，用于控制UPS通断的设备15是常见的控制UPS通断的控制电路板，而无线接发装置采用TETRA无线车载台7。

麦克风13通过音频输入线与嵌入式计算机11上的音频接口14相连。当麦克风13接收到从嵌入式计算机11传送来的进行音频采集的信号时，对工作环境内的音频信号进行采集，实时传送给嵌入式计算机11，并由CF存储卡12中的程序进行分析处理等。

用于控制UPS通断的设备15通过I/O输出线与嵌入式计算机11上的I/O端口16相连。当其接收到从嵌入式计算机11发送来的切断UPS市电的指令后，将通过控制设备切断UPS电源的市电输入，使UPS电源通过逆变由蓄电池提供整套自检式无线广播设备的工作电源。当用于控制UPS通断的设备15接到从嵌入式计算机11发来的恢复市电的信号后，它通过控制设备恢复UPS电源的市电供应。

无线车载台17通过串口输出线与嵌入式计算机11上的串口接口18(COM口)相连。当其接收到从基站发送的指令后，将通过串口输出线将指令传送给嵌入式计算机11，嵌入式计算机11将根据指令的内容启动监控处理器的各项功能。当工作结束后将通过串口输出将处理结果等信息反馈给无线车载台17，无线车载台17再通过无线网络将结果反馈给基站。

工业电源19通过电源输入线与嵌入式计算机1上的电源接口20相连。工业电源19为嵌入式计算机11提供工作所需的电源。工业电源19电源提供也由UPS电源输出，当UPS电源因逆变由蓄电池供电时，整套监控处理器通过该工业电源19由UPS电源的蓄电池供电，以验证UPS电源的应急供电能力。

在CF存储卡中，通过程序软件实现各部件间通讯、音频采集、录音、音频比较和计算分析等功能。其中，部件间通讯、音频采集、录音属于软件领域现有技术，有多种协议供技术人员使用，本文中不作赘述。而音频比较和计算分析包括对采集到的音频文件通过音质、音量等条件的分析判断内容。

参考图5，嵌入式计算机11提供的音频比较过程的工作流程如下：

1.语音输入：音频通过麦克风输入后，用录音程序进行录制形成音频文件；

2.预处理：反混叠滤波、自动增益控制、去除声门激励和口腔辐射；

3.特征提取：

方法1：线性预测编码(lpc)特征矢量的提取，矢量量化；

方法2：基于单边自相关序列的抗噪声语音识别特征提取算法；

方法3：基于特征提取技术的模板匹配语音识别算法。采用时域分析和频域分析相结合的三种识别方法：快速傅立叶变换(FFT)、平均过零率分析(RBZ)和高斯混合模型(GMM)；

方法4：计算语音的上升过零率作为频率信息并通过非线性幅度加权相结合来获取语音特征基于人耳听觉特性的抗噪音识别特征：加权组合过零峰值幅度特征。加权组合过零峰值幅度特征以语音数据和差分语音数据作为处理对象，通过计算它们的上升过零率获得频率信息，经幅度非线性压缩获得密度信息，并根据人耳对声音的感知特点对其进行加权，形成最终的输出特征，识别网络使用HMM(隐马尔科夫模型)。

需要识别参数：平均能量、过零率、频谱、共振峰、倒谱、线性预测系数、HMM的概率因数、矢量量化的矢量。

4.距离测度：欧式距离及其变形、对数似然比失真测度、加权超音段信息识别测度、HMM之间的距离测度、主观感知距离测度。

5.参考模型库：参考从基站传过来的音频数据文件。

6.专家知识库：如有需要，参考现有的语言学知识。

7.判决：根据各种距离测度选择适当的门限值。

8.检验结果：通过识别率进行判断。

另外，微软提供了一种建议的能够实现音频文件处理的方法speech sdk，本领域的普通技术人员可以以此在嵌入式计算机上实现类似功能而不需要进行创造性劳动。

Claims

1.自检式无线广播终端系统，包括基站(1)、具备无线接发功能的无线广播终端、与所述无线广播终端相连的功放(3)、与所述功放相连的播音设备，其特征在于所述系统还包括音频采集设备和UPS电源(7)，所述UPS电源(7)设在市电电源与所述系统的所有用电设备之间；所述无线广播终端包括相连的无线收发装置(2)和监控处理器(6)；其中无线收发装置(2)可向功放(3)和监控处理器(6)发出测试信息，所述音频采集设备与监控处理器(6)相连、采集所述播音设备播出的音频信息并反馈回监控处理器(6)，监控处理器(6)将接收到的所述反馈信息与无线收发装置(2)发出的测试信息进行比较，并输出反馈结果；监控处理器(6)具有控制所述UPS电源(7)的功能。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述无线收发装置(2)是采用数字集群技术的数字车载台或固定台。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述测试信息包括测试指令与音频信息。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于所述监控处理器(6)对所述反馈信息与所述音频信息所作的比较包括音质比较和/或音量比较和/或音频波形比较。

5.根据权利要求1所述的系统的自检方法，其特征在于包括以下步骤：

①所述基站(1)发出测试指令，被所述无线收发装置(2)接收；

②所述无线收发装置(2)向功放(3)和监控处理器(6)发出测试信息；

③所述监控处理器(6)切断所述系统的市电供应，由UPS电源(7)的蓄电池对所述系统供电；

④通过功放(3)，所述播音设备播放步骤②的测试信息中的音频信息；

⑤所述音频采集设备采集步骤④中的音频信息，并发送至监控处理器(6)；

⑥所述监控处理器(6)对步骤②和步骤⑥中的音频信息进行对比操作；

⑦所述监控处理器(6)向基站(1)发送步骤⑦的结果；

⑧所述监控处理器(6)对UPS电源(7)恢复市电供应。

6.一种用于根据权利要求1所述的系统的监控处理器，包括外壳和电源，其特征在于在所述外壳中设有主板、安装在所述主板上的中央处理器和存储单元(12)，所述主板包括音频数据接口(14)、串口接口(1 8)、I/O接口(16)，其中：

①存储单元(12)用于存储控制程序和音频比较程序，并暂存测试信息；

②音频数据接口(14)与音频采集设备相连，将所述音频采集设备发送的音频数据传输到存储单元(12)；

③中央处理器用于运行所述监控处理器，并读取所述测试信息和音频数据，根据存储单元(12)中存储的音频比较程序进行比较；

④I/O接口(16)连接着用于控制UPS通断的设备(15)。