CN102332949B - 北斗外置式通话器、北斗语音通信系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种北斗外置式通话器、北斗语音通信系统和方法，其中，北斗外置式通话器，包括语音处理模块和控制模块，所述语音处理模块包括声码化模块、语音接收模块、语音功放模块，所述语音接收模块、声码化模块、语音功放模块顺序连接，所述声码化模块与所述控制模块相连接；所述控制模块与外置的北斗用户机相连接。采用这种方式，利用现有北斗通话机的对外通信串口，增设本发明提供的北斗外置式通话器，从而不需要对现有的北斗用户机进行软硬件的开发，就能实现语音信息的收发，实现语音通信的功能。

Description

北斗外置式通话器、北斗语音通信系统和方法

技术领域

本发明涉及卫星通信领域，尤其涉及一种北斗外置式通话器、北斗语音通信系统和方法。

背景技术

北斗卫星系统是我国自主研发的卫星导航系统，其具有广阔的发展前景，带来了巨大的经济效益，因此越来越多的基于北斗卫星系统的产品相继问世，尤其是用于导航功能的北斗用户机。但是这类用户机功能较为单一，如导航功能，短消息等功能，遗憾的是这类用户机不能实现通话的功能，其信息沟通实时性较差。当然，市面上也有一些用户机能实现通话功能，但是这类用户机需要单独开发，耗费大量的人力物力，做出硬件软件方面的调整；同时，对用户来讲，就需要将已有的北斗用户机替换成具备通话功能的用户机才能使用，这就造成了经济上的浪费。因此，就需要开发基于现有的北斗用户机的通话器，使其能够实现通话功能。

发明内容

本发明主要解决现有的北斗用户机不能实现通话功能的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种北斗外置式通话器，包括：包括语音处理模块和控制模块，所述语音处理模块包括声码化模块、语音接收模块、语音功放模块，所述语音接收模块、声码化模块、语音功放模块顺序连接，所述声码化模块与所述控制模块相连接；所述控制模块与外置的北斗用户机相连接；所述语音接收模块用于接收语音信号，并将所述语音信号进行放大增益后输送到所述声码化模块；所述声码化模块用于接收来自语音接收模块的语音信号并对其进行压缩后输送到控制模块，或接收来自控制模块的语音信号并对其进行解压后输送到语音功放模块；所述语音功放模块用于将接收到的语音信号进行放大输出；所述控制模块用于对接收到的语音信号进行编码和传送，实现外置的北斗用户机与语音处理模块之间的通信。

其中，所述控制模块包括FPGA模块，所述FPGA模块包括第一串口、第二串口、录音播放模块、存储器及串口收发模块，所述第一串口与所述声码化模块相连接，所述录音播放模块与所述第一串口相连接，所述录音播放模块、存储器、串口收发模块顺序连接，所述串口收发模块与所述第二串口相连接，所述第二串口用于连接外置的用户机。其中，所述录音播放模块包括编码器和解码器，所述编码器、解码器均连接于所述存储器与所述第一串口之间。

其中，所述串口收发模块包括串口接收模块和串口发送模块，所述串口接收模块与所述第二串口相连接，所述串口发送模块与所述第二串口相连接。

其中，所述控制模块还包括按键控制模块、显示控制模块，所述按键控制模块、显示控制模块均与所述FPGA模块相连接。

其中，所述语音接收模块包括拾音器和语音处理电路，所述拾音器接收语音信号并将所述语音信号输送到语音处理电路进行放大增益控制。

其中，所述语音功放模块包括语音功放电路和扬声器，所述语音功放电路对接收到的语音信号进行放大，所述放大后的语音信号驱动扬声器输出语音。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种北斗语音通信系统，包括发端设备和收端设备，所述发端设备包括相互连接的发端用户机和发端通话器，所述收端设备包括相连接的收端用户机和收端通话器，所述发端通话器和收端通话器均为上述的北斗外置式通话器；所述发端设备与所述收端设备通过北斗卫星网络实现通信。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种北斗语音通信方法，应用于上述北斗语音通信系统，其中，所述的发端设备与所述收端设备实现通信，其包括以下步骤：

S01：所述发端设备向所述收端设备发送建立链接请求信号；

S02：所述发端设备确认是否接收到由收端设备发送的同意建立连接信号，若是，则执行步骤S03若否，则返回S01；

S03：所述发端设备的发端通话器将语音信息进行处理，并通过所述发端用户机发送至所述收端用户机；

S04：所述收端用户机将接收到的语音信息传送给收端通话器，所述收端通话器将语音信息处理后进行语音输出；

S05：所述收端设备确认是否需要回复信息，若是，则所述收端设备与发端设备角色互换并按照步骤S01-S04的方法发送语音信息；若否，则结束通话。

其中，所述发端设备和所述收端设备在处于链接状态的时候不响应第三方的通信请求。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的北斗用户机不能进行语音通信的问题，本发明提供的一种北斗外置式通话器，包括语音处理模块和控制模块，该控制模块与外置的北斗用户机相连接，语音处理模块接收语音信号并进行调制压缩输出到控制模块，控制模块进行编码后传输到外置的用户机，由于外置的用户机能够通过北斗导航系统与收端的用户机建立通信链路，就能将来自北斗外置式通话器的语音信息传输到收端的北斗用户机了，同时，当外置的北斗用户机接收来自其他用户机发送的语音信息时候，本发明提供的北斗外置式通话器就通过其内部控制模块将语音信息传输到语音处理模块，将语音信息进行解调，在通过其内部的语音功放模块，将语音输送出来。采用这种方式，就在现有的北斗用户机的基础上，增设本发明提供的北斗外置式通话器，从而不需要对现有的北斗用户机进行软硬件的开发，就能实现语音信息的收发，实现语音通信的功能。

附图说明

图1是本发明提供的一种北斗外置式通话器的结构图；

图2是本发明提供的北斗外置式通话器的控制模块的结构图；

图3是本发明提供的北斗外置式通话器的一种实施例的结构图；

图4是本发明提供的录音播放模块的工作流程图；

图5是本发明提供的串口发送模块的工作流程图；

图6是本发明提供的串口接收模块的工作流程图；

图7是本发明提供的一种北斗语音通信系统的结构图；

图8是本发明提供的北斗语音通信系统的示意图；

标号说明：

1、语音处理模块   2、控制模块     11、语音接收模块12、声码化模块

13、语音功放模块  21、显示控制模块22、FPGA模块

23、按键控制模块  221、第一串口   222、录音播放模块223、存储器

224、串口收发模块 225、第二串口

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1和图3，本发明提供一种北斗外置式通话器，包括语音处理模块1和控制模块2，语音处理模块1包括声码化模块12、语音接收模块11、语音功放模块13，所述语音接收模块11、声码化模块12、语音功放模块13顺序连接，所述声码化模块12与所述控制模块2相连接；所述控制模块2与外置的北斗用户机相连接；

语音接收模块11用于接收语音信号，将语音信号进行放大增益后输送到声码化模块12。语音接收模块11包括拾音器和语音处理电路，拾音器用于接收语音信号，在本发明中，该拾音器选用的是驻极体话筒。该话筒将接收到的语音信号传输到语音处理电路，语音处理电路对语音信号进行放大和自动增益控制，确保输出的信号不失真，从而满足声码化模块12的要求。作为优选的，该语音处理电路内部集成了低噪声前置放大器、可变增益放大器、输出放大器、麦克风偏压发生器以及AGC控制电路。其中，所谓的AGC(Automatic Gain Control)控制电路是指自动增益控制电路，它能够使语音处理电路的输出电平保持一定值。

声码化模块12用于接收来自语音接收模块11的语音信号并对其进行压缩后输送到控制模块2，或接收来自控制模块2的语音信号并对其进行解压后输送到语音功放模块13。其中，声码化模块12对语音信号的处理是，将收到的语音信号进行压缩处理，变成速率300BIT的数字信号，送入控制模块2进行编码和数据传输；或者收到控制模块2的语音信号，对该语音信号进行解调处理，再输出到语音功放模块13进行处理。

所述语音功放模块13用于将接收到的语音信号放大输出，该语音功放模块13包括语音功放电路和扬声器，语音功放电路将语音信号进行放大，从而驱动扬声器发出语音。

请参阅图1和图2，所述控制模块2用于对接收到的语音信号进行编码和传送，从而实现外置的北斗用户机与语音处理模块1之间的通信，该控制模块2包括FPGA模块22，所述FPGA模块22包括第一串口221、第二串口225、录音播放模块222、存储器223及串口收发模块224，所述第一串口221与所述声码化模块12相连接，所述录音播放模块222、存储器223、串口收发模块224顺序连接，所述串口收发模块与所述第二串口相连接，所述第二串口用于连接外置的用户机。所述串口收发模块224包括串口接收模块和串口发送模块，所述串口接收模块与所述第二串口225相连接，所述串口发送模块与所述第二串口225相连接。

上述的第一串口221与第二串口225，第一串口221用于与声码化模块12通信，可以向声码器模块发送设置指令、接收声码器模块的语音数据等；第二串口225用于和北斗用户机之间的通信，其通信协议参照《“北斗一号”用户机数据接口要求(4.0版)》中的通信请求和IC检测部分协议。

该控制模块2还包括与FPGA模块22相连接的按键控制模块23、显示控制模块21。特别是，该按键控制模块23用于控制来自按键的信号，并输送到FPGA模块22进行处理，在本实施例中，所述按键包括音量按键，数字按键，呼叫，挂断，重播键，以及通话键。音量按键用于调节音量大小，数字按键用于输入用户ID号码，而呼叫挂断键用于开启和关闭通信，重播键用于重播上次用户ID号码。而通话键即PTT键(Push to Talk)，是无线电话的一种对讲方式，一按就可以通话。PTT是移动通信里快速建立通话的业务。在本发明中，当北斗外置通话器按下该通话键，FPGA模块22收到通话命令，上述拾音器就接收语音信息并进行处理后存储，当通话键放开的时候，就发出语音发送命令，将存储器223内的语音进行发送。

在本实施例中，FPGA模块22的存储器223模块采用的是fifo存储器223，其作为语音信号的缓存使用，一方面，fifo存储器223用于存储来自录音播放模块222的录音信息，当收到发送命令的时候，fifo存储器223就将所存的信息发送到串口发送模块，串口发送模块再通过第二串口225将信息发送到北斗用户机；另一方面，存储器223接收到来自串口接收模块的语音信息并储存，当信息全部接收后，就将存储器223内的语音信息发送到录音播放模块222进行处理。

请参照图3到图6，下面结合具体的工作流程，对录音播放模块222、串口发送模块以及串口接收模块的工作方式予以详细说明。

请参阅图4，录音播放模块222主要是实现接收声码化模块12的语音数据(录音)，以及将北斗用户机收到的语音数据发送给声码化模块12处理再由语音功放模块13播放出来(播放)，在本实施例中，录音与播放不同时进行。录音播放模块222内部包括编码器和解码器，在空闲的时候，检测通话器是否按下通话键，若是，则开启编码器，并等待来自声码化模块12的语音信息，对接收到的语音信息进行编码，然后发送至fifo存储器223中存储。在等待的过程中，同时检测是否有释放通话了，若是，则关闭编码器；若否，则继续处理数据。

另一方面，当录音播放模块222没有检测到“按下通话键”的信号时候，就检测是否有播放中断信号，若有，则表示接收到fifo存储器223的语音信号，此时，录音播放模块222开启解码器进行等待，对接收到的信号进行解码，并检测是否有同步帧，若有同步帧，则代表信息接收完毕，将完整的语音信息发送至声码化模块12(参阅图1)进行处理，同时，再检测存储器223中是否有数据，若没有，就关闭解码器。

请参阅图5，串口发送模块用于将语音数据以通信电文的方式发送，当fifo存储器223内的数据达到所用IC卡的满电文数据时，以IC卡的服务频度向收端用户机发送。系统初始化完成后，检测是否收到请求通话电文，若是，则发送同意通话电文，这样，通信链路就建立起来了，通信链路建立后，检测是否正在录音，在语音数据满了后，就将数据发送出去。同时，随时检测是否收到终止通话电文，若是，则发送确认终止电文，并回到初始化状态，此时，通信链路就断开了。另一种情况是，当串口发送模块检测到按下“挂断键”的时候，就发送终止通话电文，并确认是否接受到“确认终止”的电文，一旦“确认终止”，则断开通信；当串口发送模块检测到按下“呼叫键”的时候，则发送请求通话电文，并检测是否收到同意通话电文，若是，建立通信链路。

请参阅图6，串口接收模块在空闲的时候检测是否接收到数据的指令头，判断数据的类别，若是数据，则接收所有的数据，并进行校验，接收完成后再回到空闲状态；若判断出是发送方的ID及电文类别，则判断是否正在通话，若是，则判断ID是否正确并给出ID变换中断信号，同时判断该数据是文字还是代码，若是文字，则接收所有电文，判断类型给出相应的中断，若是代码，则接收电文的第一字节，从而接收所有电文。

请参阅图1，进一步的，控制模块2还包括电源电路，电源电路主要是将电池输入的电源转换成电路上所需的各种电源电路及电池电量不足指示电路。将电池输入的电压转为+3.3V，+3.3V转为+1.2V，电池电量不足指示电路主要是当电池的电压低于某一电压时，点亮指示灯，提醒该用户该电池电量不足，应更换电池，该电路用一个比较器就可以实现，这里不作赘述。

本发明还提供一种北斗语音通信系统，包括发端设备和收端设备，所述发端设备包括相互连接的发端用户机和发端通话器，所述收端设备包括相连接的收端用户机和收端用户器，所述发端通话器和收端通话器均为权利要求1-5所述的北斗外置式通话器；所述发端设备与所述收端设备通过北斗卫星网络实现通信。

发端设备与所述收端设备实现通信，通过以下步骤实现：

S01：所述发端设备向所述收端设备发送建立链接请求信号；

S02：所述发端设备确认是否接收到由收端设备发送的同意建立连接信号，若是，则执行步骤S03；若否，则返回S01；

S03：所述发端设备的发端通话器将语音信息调制，并通过所述发端用户机发送至所述收端用户机；

S04：所述收端用户机将接收到的语音信息传送给收端通话器，所述收端通话器将语音信息解调后进行语音输出；

S05：所述收端设备确认是否需要回复信息，若是，则所述收端设备与发端设备角色互换并按照步骤S01-S04的方法发送语音信息；若否，则结束通话。

其中，所述发端设备和所述收端设备在处于链接状态的时候不响应第三方的通信请求。

上述S05步骤中的角色互换，是指当收端设备需要发送语音信息的时候，收端设备此时就成为了发端设备，其中的收端用户器成为发端用户机，其收端通话器则成为发端通话器。其工作方法与上述S02-S04的方法一样。

请参阅图8，下面结合一具体实施方式，对上述系统的工作方法进行解释：

将通话器与发端用户机通过通信串口连接且打开通信串口，在通话器上输入要进行语音通信的收端用户机ID，按下“呼叫”键后语音通信请求短信“请打开通信串口，设置波特率为115200bps，接上通话器并开机。ID：*******”。通过通信串口由发端用户机向收端用户机发送，若发端未接收到回复短信，则一直按通信服务频度重发，直到发端按下“挂断”键停止呼叫。收端用户机收到该短信时，若收端用户机未与通话器连接或通信串口未打开，则收端用户机界面提示收到短信，提醒用户将通话器与收端用户机相连接，并打开通信串口，同时设置波特率为115200bps，若已连接且通信串口已打开，且波特率已设置好，则收端通话器接收到发端的请求短信后自动回复一条短信“收到通话请求。”，同时点亮接通指示灯，发端通话器接收到回复短信后也将接通指示灯点亮，这样双方就建立链接，可以进行语音通信。

通话器与北斗用户机建立通信链路后，通话器将话筒输入的语音信息压缩，形成的语音数据通过通信串口传送给发端用户机，发端用户机通过北斗系统将语音数据发送给收端用户机，收端用户机通过通信串口传送给通话器进行语音数据解压，解压后的语音由扬声器输出。

语音信息的压缩、解压由声码器模块来完成，而声码器模块的语音数据与北斗用户机之间的传输则由FPGA来完成。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种北斗外置式通话器，其特征在于：包括语音处理模块和控制模块，所述语音处理模块包括声码化模块、语音接收模块、语音功放模块，所述语音接收模块、声码化模块、语音功放模块顺序连接，所述声码化模块与所述控制模块相连接；所述控制模块与外置的北斗用户机相连接；

所述语音接收模块用于接收语音信号，并将所述语音信号进行放大增益后输送到所述声码化模块；

所述声码化模块用于接收来自语音接收模块的语音信号并对其进行压缩后输送到控制模块，或接收来自控制模块的语音信号并对其进行解压后输送到语音功放模块；

所述语音功放模块用于将接收到的语音信号进行放大输出；

所述控制模块用于对接收到的语音信号进行编码和传送，实现外置的北斗用户机与语音处理模块之间的通信；

所述控制模块包括FPGA模块，所述FPGA模块包括第一串口、第二串口、录音播放模块、存储器及串口收发模块，所述第一串口与所述声码化模块相连接，所述录音播放模块与所述第一串口相连接，所述录音播放模块、存储器、串口收发模块顺序连接，所述串口收发模块与所述第二串口相连接，所述第二串口用于连接外置的用户机；所述串口收发模块包括串口接收模块和串口发送模块，所述串口接收模块与所述第二串口相连接，所述串口发送模块与所述第二串口相连接；

所述控制模块还包括按键控制模块、显示控制模块，所述按键控制模块、显示控制模块均与所述FPGA模块相连接。

2.根据权利要求1所述的北斗外置式通话器，其特征在于：所述录音播放模块包括编码器和解码器，所述编码器、解码器均连接于所述存储器与所述第一串口之间。

3.根据权利要求1所述的北斗外置式通话器，其特征在于：所述语音接收模块包括拾音器和语音处理电路，所述拾音器接收语音信号并将所述语音信号输送到语音处理电路进行放大增益控制。

4.根据权利要求1所述的北斗外置式通话器，其特征在于：所述语音功放模块包括语音功放电路和扬声器，所述语音功放电路对接收到的语音信号进行放大，所述放大后的语音信号驱动扬声器输出语音。

5.一种北斗语音通信系统，其特征在于：包括发端设备和收端设备，所述发端设备包括相互连接的发端用户机和发端通话器，所述收端设备包括相连接的收端用户机和收端通话器，所述发端通话器和收端通话器均为权利要求1-4任一项所述的北斗外置式通话器；所述发端设备与所述收端设备通过北斗卫星网络实现通信。

6.一种北斗语音通信方法，所述方法应用于权利要求5所述的北斗语音通信系统，其特征在于，发端设备与收端设备实现通信，其包括以下步骤：

S01:所述发端设备向所述收端设备发送建立链接请求信号；

S02:所述发端设备确认是否接收到由收端设备发送的同意建立连接信号，若是，则执行步骤S03；若否,则返回S01；

S03:所述发端设备的发端通话器将语音信息进行处理，并通过所述发端用户机发送至所述收端用户机；

S04:所述收端用户机将接收到的语音信息传送给收端通话器，所述收端通话器将语音信息处理后进行语音输出；

S05:所述收端设备确认是否需要回复信息，若是，则所述收端设备与发端设备角色互换并按照步骤S01-S04的方法发送语音信息；若否，则结束通话。

7.根据权利要求6所述的北斗语音通信方法，其特征在于：所述发端设备和所述收端设备在处于链接状态的时候不响应第三方的通信请求。