CN103177731B - 一种改进的模拟亚音ctcss尾音检测的方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种改进的模拟亚音CTCSS尾音检测的方法：A、接收当前的信号；B、将所述当前接收到的信号在目标频点处进行离散傅里叶变换，获得在目标频点处的频谱值；根据所述频谱值获取所述当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位；C、判断装置中当前是否保存有之前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位，如果有则进入步骤D；D、将所述当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位与已保存的之前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位比较；如果两相位的差值绝对值大于设定的门限值，则所述当前接收到的信号为尾音。本发明提供的方案相对于现有的检测方法减少了运算量，同时减小了噪声和干扰的影响，保证了检测结果的可靠性。

Description

一种改进的模拟亚音CTCSS尾音检测的方法与装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种改进的模拟亚音CTCSS尾音检测的方法与装置。

背景技术

在对讲机设计中采用CTCSS(Continuous Tone Controlled Squelch System连续语音控制静噪系统)即亚音频技术，目的是避免不同用户的相互干扰，避免收听无关的呼叫和干扰信号。亚音频频率在67Hz～250.3Hz之间，因其频率范围在标准音频以下，故称为亚音频。一般在音频信号中会加入39个亚音点或50个亚音点。当对讲机的发射机发送话音信号的同时，伴随着发射机不断发出亚音频信号，经调制后在同一信道发射出去。当接收机收到载波信号和亚音频信号后进行调解，并与本机预置的亚音频信号进行比较识别以决定是否开启静噪电路，只有两个亚音频码相同时，静噪电路音频输出才能打开通过扬声器发出声音。

另一方面，需要检测亚音的结束(即尾音)来决定是否关闭扬声器。通常，一个相位反转(亚音频尾音)会设置在亚音频信号的尾部，来标识亚音频信号的结束。亚音频信号为一正弦波，其尾音有两种格式，将最后的180ms相位反转120度，或者将最后的150ms相位反转180度，如图1所示。现有的亚音频检测方案为：对接收的时域信号逐点计算相位，并比较前后两次的相位是否存在反转以确定亚音频尾音是否到来。但是，直接逐点计算相位的方法计算量比较大、复杂度高，并且容易受到噪声的影响，还会受到其他因素的干扰。

发明内容

本发明提供了一种改进的模拟亚音CTCSS尾音检测的方法。相对于直接采用计算相位检测尾音的方法，本发明提供的方案减少了运算量，并且降低了噪声或其他干扰的影响。该方法为：A、接收当前的音频信号，其中，所述接收到的信号长度为设定时长；

B、将所述当前接收到的信号在目标频点处进行离散傅里叶变换，获得在目标频点处的频谱值；根据所述频谱值获取所述当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位；

C、判断当前是否保存有之前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位，如果有则进入步骤D；否则，则保存当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位并返回步骤A；

D、将所述当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位与已保存的之前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位比较；如果两相位的差值绝对值大于设定的门限值，则当前接收到的信号为尾音；否则，则保存当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位并返回步骤A。

本发明还提供了一种装置，该装置包括：

信号接收模块，用于接收当前的亚音频信号，其中，所述接收到的信号长度为设定时长；

相位获取模块，用于将所述当前接收到的信号在目标频点处进行离散傅里叶变换，获得在目标频点处的频谱值；根据所述频谱值获取所述当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位；

信息判断模块，用于判断装置中当前是否保存有之前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位；如果有，则返回相位比较模块；如果没有，则保存当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位，并返回信号接收模块；

相位比较模块，用于将所述当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位与已保存的之前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位比较；如果两相位的差值绝对值大于设定的门限值，则所述当前接收到的信号为尾音；否则，则保存所述当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位并返回信号接收模块。

本发明提供的技术方案，为根据频谱值获取当前接收到的亚音频信号在目标频点处的频谱值的相位，通过将当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位和之前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位的差值的绝对值与设定的门限值进行比较，以确定在目标频点处的频谱值的相位是否发生变化，来判断当前接收到的信号是否为尾音。频谱值是通过对接收到的信号进行离散傅里叶变换得到的。与直接计算相位的算法相比，此方案降低了运算量，同时也减小了噪声和其他干扰的影响，保证了检测结果的可靠。

附图说明

图1为本发明现有技术亚音频信号相位反转波形示意图；

图2为本发明实施例的方法流程图；

图3为本发明实施例的装置结构示意图。

具体实施方式

为了减少直接对相位进行计算的运算量，降低噪声或其他干扰因素的影响，本发明提供了一种亚音频尾音检测方法，下面结合附图对本发明方法的实施例进行说明。

如图2所示，本实施例的方法步骤流程为：

步骤S201，接收当前的信号，其中，接收到的信号长度为设定时长。

亚音频用于打开扬声器，当检测到亚音频时，就开始尾音检测，以确定何时关闭扬声器。根据亚音频信号的性质，尾音都是在亚音频的尾部的，所以最开始接收到的亚音频信号，可作为后续接收信号的对比对象。因此本实施例从接收到音频信号开始，即开始对尾音进行检测。

步骤S202，将所述当前接收到的信号在目标频点处进行离散傅里叶变换，获得在目标频点处的频谱值；根据所述频谱值获取所述当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位。本实施例中，需要对接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位进行比较。因此，接收到信号后，需要先获取每次接收的设定时长的信号在目标频点处的频谱值的相位。

获取所述当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位的方法为：获将所述当前接收到的信号在目标频点处进行离散傅里叶变换，获得在目标频点处的频谱值；根据所述频谱值获取所述当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位。对接收到的信号在指定的目标频点处进行离散傅里叶变换，所得到的值即为频谱值，该目标频点为目标亚音频频率。而本实施例其实是在获取接收到的信号中，将频率为目标亚音频频率的信号，进行离散傅里叶变换得到的频谱值，而再根据得到的频谱值获取在目标频点处的频谱值的相位，也是获取接收到的信号中，频率为目标亚音频信号频率的信号在目标频点处的频谱值的相位。

本实施例通过对前后接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位进行比较来检测尾音。所以，每次都需要获取当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位，而获取当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位需要先对当前接收到的设定时长的信号进行离散傅里叶变换得到频谱值，再根据频谱值获取当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位。步骤S202为获取当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位，需要先获取接收到的信号的频谱值，获取频谱值需要对信号的时长进行限定。因此在步骤S201中每次接收设定时长的信号，就进入步骤S202获取该接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位。而该设定时长则根据检测精度与检测时间的精度设定。设定时长的长短可以根据经验确定。由于时长越大，检测精度越高，但是相应的检测时间就长；相反的，时长越小，检测精度越低，但是相应的检测时间就少，所以时长的长短还根据检测精度需求与检测时间的需求进行选取。比如若需要较高的检测精度，就可以设置设定时长较长；若需要较少的检测时间，就可以设置设定时长较短。

步骤S203，判断装置中当前是否保存有之前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位，如果有则进入步骤S204；否则，则保存当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位并返回步骤S201。

如果判断装置中保存有之前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位，则当前接收到的信号以之前接收到的信号作为比对对象，因此可进入下一步骤。如果判断装置中还没有保存关于接收信号在目标频点处的频谱值的相位，则可确定当前接收到的信号为首次接收的信号，应直接保存该信号在目标频点处的频谱值的相位，作为后续接收信号的比对对象，然后返回步骤S201继续接收下一节亚音频信号，进而进行尾音判断。

步骤S204，将当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位与已保存的之前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位比较；如果两相位的差值绝对值大于设定的门限值，则进入步骤S205；否则，则保存当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位并返回步骤S201。

步骤S205，确认当前接收到的信号为尾音。

尾音，即与原亚音频相位不同的亚音频。要测得尾音，只要检测亚音频尾部的相位与前部的相位不同即可。本实施例中步骤S204，将获取在目标频点处的频谱值的相位与已经被保存的之前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位进行比较，如果两段信号在目标频点处的频谱值的相位的差值的绝对值大于设定的门限值，则说明当前接收到的信号有相位的反转，即确认检测到尾音。如果两段在目标频点处的频谱值的相位的差值的绝对值小于等于设定的门限值，则可确认当前接收到的信号没有发生相位反转，所以需要继续从步骤S201开始接收后续的信号继续检测尾音。

在当前接收到的信号之前的，被保存的接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位都可作为后续的接收信号的对比对象。

本实施例中，所有在目标频点处的频谱值的相位，都是根据频谱值获得。频谱值则是对接收的设定长度信号进行离散傅里叶变换获得。

本实施例中的设定门限是通过仿真获取。

本实施例中，接收到的信号可以经过低通滤波，以滤除亚音频信号外的其他干扰，提高了检测结果的可靠性。因此，较优地，在将所述当前接收到的信号在目标频点处进行离散傅里叶变换之前，先将所述当前接收到的信号进行低通滤波。

采用本实施例提供的方案，是将前后接收到的信号获取在目标频点处的频谱值的相位进行比较，根据前后接收到的亚音频信号在目标频点处的频谱值的相位的是否发生变化以确定检测到尾音。如果是第一段接收亚音频信号，则直接保存该接收信号在目标频点处的频谱值的相位，再滑动接收获取下一段信号在目标频点处的频谱值的相位，并与以保存的之前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位进行比较。将两段信号在目标频点处的频谱值的相位的差值的绝对值与一设定的门限值进行比较，其实就是判断两段信号在目标频点处的频谱值的相位是否有发生变化。如果比较的结果为绝对值大于设定的门限值，则得出两段信号在目标频点处的频谱值的相位发生变化，确定检测到尾音。否则，继续滑动接收下一段信号，获取下一段信号在目标频点处的频谱值的相位并将其与已保存的之前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位进行比较。本实施例中的方法的运算量，小于直接对相位的进行计算的计算量。而且采用本实施例中的方案，还提高了检测的可靠性，减小了噪声和其他干扰的影响，提高了尾音检测的可靠性。

本发明还提供了与方法对应的装置，下面结合附图对装置结构进行说明。如图3所示，本装置包括：信号接收模块31、相位获取模块32、信息判断模块33和相位比较模块34。

其中，信号接收模块31用于接收当前的信号，其中，所述接收到的信号长度为设定时长。

相位获取模块32用于将所述当前接收到的信号在目标频点处进行离散傅里叶变换，获得在目标频点处的频谱值；根据所述频谱值获取所述当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位。

判断模块33用于判断当前是否保存有之前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位；如果有，则返回相位比较模块；如果没有，则保存当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位，并返回信号接收模块。

相位比较模块34用于将当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位与已保存的之前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位比较；如果两相位的差值绝对值大于设定的门限值，则当前接收到的信号为尾音；否则，则保存当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位并返回信号接收模块。

相位获取模块32包括：频谱值获取单元321和频谱值相位获取单元322。

频谱值获取单元321，用于对所述当前接收到的信号在目标频点处进行离散傅里叶变换，获得在目标频点处的频谱值；

频谱值相位获取单元322，用于根据所述频谱值获取所述当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位。

较优地，所述设定时长根据检测精度与检测时间的精度设定。

为了减少噪音和其他因素的干扰，本装置还包括滤波模块35。滤波模块35用于在将所述当前接收到的信号在目标频点处进行离散傅里叶变换之前，将当前接收到的信号进行低通滤波，滤除亚音频外的干扰。

本实施例提供的方案，根据亚音频的性质(尾音都是在亚音频的尾部)，先接收一段设定时长的信号，获取其在目标频点处的频谱值的相位，保存其在目标频点处的频谱值的相位。后续继续接收同样设定时长的信号，并获取其在目标频点处的频谱值的相位，将在目标频点处的频谱值的相位和之前保存的接收信号在目标频点处的频谱值的相位的差值的绝对值与设定的门限值进行比较，如果大于门限值，则可确定当前接收到的信号为尾音，则结束本流程；否则，则保存当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位，并且还需要返回到接收步骤，继续接收后续的亚音频信号，以继续判断尾音。

本实施例中的装置是判断前后接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位是否变化确定检测到尾音，在目标频点处的频谱值的相位的获取是基于接收到的信号在目标频点的频谱值。此方法的运算量小于直接对相位的进行计算的计算量。而且采用本实施例中的方案，还提高了检测的可靠性，减小了噪声和其他干扰的影响，提高了尾音检测的可靠性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种改进的模拟亚音CTCSS尾音检测的方法，其特征在于，该方法包括：

A、接收当前的信号，其中，所述接收到的信号长度为设定时长；

B、将所述当前接收到的信号在目标频点处进行离散傅里叶变换，获得在目标频点处的频谱值；根据所述频谱值获取所述当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位；

C、判断装置中当前是否保存有之前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位，如果有则进入步骤D；否则，则保存当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位并返回步骤A；

D、将所述当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位与已保存的之前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位比较；如果两相位的差值绝对值大于设定的门限值，则所述当前接收到的信号为尾音；否则，则保存所述当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位并返回步骤A；

其中，所述目标频点为目标亚音频频率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设定时长根据检测精度与检测时间的精度设定。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述当前接收到的信号在目标频点处进行离散傅里叶变换之前，该方法进一步包括：

将所述当前接收到的信号进行低通滤波。

4.一种改进的模拟亚音CTCSS尾音检测的装置，其特征在于，该装置包括：

信号接收模块，用于接收当前的信号，其中，所述接收到的信号长度为设定时长；

相位获取模块，用于将所述当前接收到的信号在目标频点处进行离散傅里叶变换，获得在目标频点处的频谱值；根据所述频谱值获取所述当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位；

判断模块，用于判断当前是否保存有之前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位；如果有，则返回相位比较模块；如果没有，则保存所述当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位，并返回信号接收模块；

相位比较模块，用于将所述当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位与已保存的之前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位比较；如果两相位的差值绝对值大于设定的门限值，则当前接收到的信号为尾音；否则，则保存当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位并返回信号接收模块；

其中，所述目标频点为目标亚音频频率。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述相位获取模块包括：

频谱值获取单元，用于将所述当前接收到的信号在目标频点处进行离散傅里叶变换，获得在目标频点处的频谱值；

频谱值相位获取单元，用于根据所述频谱值获取所述当前接收到的信号在目标频点处的频谱值的相位。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述设定时长根据检测精度与检测时间的精度设定。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，该装置还包括：

滤波模块，用于将所述当前接收到的信号在目标频点处进行离散傅里叶变换之前，将所述当前接收到的信号进行低通滤波。