CN103346830B - 基于北斗卫星的语音传输方法和装置 - Google Patents

Abstract

基于北斗卫星的语音传输方法及系统，包括以下步骤：采集语音数据；对所述语音数据编码，并形成编码数据对所述编码数据分段，并封装成一组或一组以上的子数据包；发送所述子数据包至北斗卫星；从北斗卫星处接收所述子数据包；校验所述子数据包，重组所述子数据包并得到所述编码数据；所述编码数据通过数模转换形成模拟数据；输出所述模拟数据。上述基于北斗卫星的语音传输方法及装置，通过对需要传输的语音数据进行编码得到编码数据，并对编码数据分段并封装成若干个子数据包，然后通过北斗卫星传输数据，再通过数模转换得到模拟数据，最终实现语音数据的传输。

Description

基于北斗卫星的语音传输方法和装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别是涉及基于北斗卫星的语音数据传输方法和装置。

背景技术

北斗卫星导航系统﹝BeiDouNavigationSatelliteSystem﹞是我国自主研发的、独立运行的全球卫星导航系统，与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略系统兼容共用的全球卫星导航系统，并称全球四大卫星导航系统。

目前，据统计超过50%以上的陆地表面没有被GPRS、CDMA等数据传输装置覆盖，而海洋被上述传输信号所覆盖的面积则为更小。由北斗一号卫星和北斗二号卫星组成的第一代北斗卫星导航系统已成功运行，其具有定位和通信双重作用，具备短信通讯功能，是其它导航系统所不具备。

但是由于北斗卫星传输能力有限，数据信息容量不大，当用户需要传送较大数据时，例如语音数据传输，就会遇到传输困难。

发明内容

一种基于北斗卫星的语音传输方法，包括以下步骤：采集语音数据；对所述语音数据编码，并形成编码数据对所述编码数据分段，并封装成一组或一组以上的子数据包；发送所述子数据包至北斗卫星；从北斗卫星处接收所述子数据包；校验所述子数据包，重组所述子数据包并得到所述编码数据；所述编码数据通过数模转换形成模拟数据；输出所述模拟数据。

在其中一个实施例中，在所述对所述编码数据分段，并封装成一组或一组以上的子数据包的步骤之后包括：对所述子数据包进行加密；在所述从北斗卫星处接收所述子数据包的步骤之后包括：对所述接收的子数据包进行解密。

在其中一个实施例中，在所述对所述编码数据分段，并封装成一组或一组以上的子数据包的步骤之后包括：对所述子数据包进行压缩；在所述从北斗卫星处接收所述子数据包的步骤之后包括：对所述接收的子数据包进行解压缩。

在其中一个实施例中，所述子数据包的格式包括：数据包组数，记录子数据包的总数量；分组标识，指示数据分段处；本组序号，记录子数据包的序号；有效字节，记录子数据包的内容；奇偶检验位，检验子数据包的字节是否正确完整。

在其中一个实施例中，所述语音数据编码采用的方法为：PCM编码、WMA编码、ADPCM编码、LPC编码、MP3编码、AAC编码或CELP编码。

还有必要提供一种基于北斗卫星的语音传输装置，包括依次电气连接的输入模块、分包模块、通信模块、校验模块以及输出模块：采集模块，用于采集语音数据；编码模块，用于对所述语音数据编码，并形成编码数据；分包模块，用于对所述编码数据分段，并封装成一组或一组以上的子数据包；通信模块，用于发送或接收子数据包；校验模块，用于校验子数据包，重组子数据包并得到编码数据；以及数模转换模块，用于对编码数据通过数模转换形成模拟数据；输出模块，用于输出模拟数据。

在其中一个实施例中，还包括：加密模块，对发送的子数据包进行加密或对接收的子数据包进行解密。

在其中一个实施例中，还包括：压缩模块，对发送的子数据包进行压缩或对接收的子数据包进行解压缩。

在其中一个实施例中，所述子数据包的格式包括：数据包组数，记录子数据包的总数量；分组标识，指示数据分段处；本组序号，记录子数据包的序号；有效字节，记录子数据包的内容；奇偶检验位，检验子数据包的字节是否正确完整。

在其中一个实施例中，所述语音数据编码采用PCM编码、WMA编码、ADPCM编码、LPC编码、MP3编码、AAC编码或CELP编码之中的一种或多种编码方法。

上述基于北斗卫星的语音传输方法及装置，通过对需要传输的语音数据进行编码得到编码数据，并对编码数据分段并封装成若干个子数据包，然后通过北斗卫星传输数据，再通过数模转换得到模拟数据，最终实现语音数据的传输。

附图说明

图1为一个实施例中的基于北斗卫星的语音传输方法流程图；

图2为子数据包的格式架构；

图3为图1中的一个实施例中的检验子数据包的流程图；

图4为图3中的一个实施例中的对数据包完整性进行校验的流程图；

图5为图3中的一个实施例中的对子数据包完整性进行校验的流程图；

图6为图1中的一个实施例中的重组子数据包的流程图；

图7为图1中的一个实施例中的对语音数据编码，并形成编码数据的流程图；

图8为一个实施例中的基于北斗卫星的语音传输装置结构框图。

具体实施方式

北斗卫星的数据传输能力有限，在传统数据传输装置的信号无法覆盖的区域会给通信带来困难，尤其是在电力、石油管道巡线，地震救灾等事件时需要通过语音进行交流，此时所需要传输的数据量已经超过北斗卫星所能够承载的数据传输量。

基于此，结合附图1，提供了基于北斗卫星的语音传输方法，包括：

步骤S10，采集语音数据。

具体地，获取的是用户所发出语音，通过采集装置进行采集。

在其它实施例横纵，对所采集的语音数据进行过滤，并进行降噪处理，减少冗余数据，降低需要传输的数据量。

步骤S20，对语音数据编码，并形成编码数据。

具体地，对语音数据进行编码，所采用的方法可以为PCM编码、WMA编码、ADPCM编码、LPC编码、MP3编码、AAC编码或CELP编码之用的一种或多种，并实现模拟信号向数字信号的转换，形成编码数据。

步骤S30，对编码数据分段，并封装成一组或一组以上的子数据包。

由于北斗卫星对数据的大小进行限制，较大的数据无法一次发送完毕，则先将其分成一组或多组的数据段，每段封装成一组子数据包。

在其它实施例中，结合附图2，子数据包的格式包括：

数据包组数，记录子数据包的总数量。

分组标识，指示数据分段处。

本组序号，记录子数据包的序号。

有效字节，记录子数据包的内容。

奇偶检验位，检验子数据包的字节是否正确完整。

其中，子数据包限制长度为78字节，其中数据包组数、分组标识、本组序号共占10字节，有效字节占60-67字节，奇偶检验区占1字节。

步骤S40，发送子数据包至北斗卫星。

具体地，北斗卫星作为数据传输的“介质”，把封装好的子数据包发送至北斗卫星。

步骤S50，从北斗卫星处接收子数据包。

具体地，北斗卫星作为数据传输的“介质”，把接收到子数据包对外发送，对应的就从北斗卫星接收子数据包。

步骤S60，校验子数据包，重组子数据包并得到编码数据。

具体地，对接收到的子数据包进行校验，确保所收到的子数据包的完整性和安全性。然后，对所接收到的子数据包进行重组，最终得到编码数据。

步骤S70，编码数据通过数模转换形成模拟数据。

具体地，通过数模转换设备，把接收到的编码数据转换为模拟数据，即把数字信号变成模拟信号。

步骤S80，输出模拟数据。

具体地，输出的模拟数据可以通过扬声器把接收到的数据进行输出。

通过对需要传输的语音数据进行编码得到编码数据，并对编码数据分段并封装成若干个子数据包，然后通过北斗卫星传输数据，再通过数模转换得到模拟数据，最终实现语音数据的传输。

在一个实施例中，结合附图3～5，步骤S50中的校验子数据包包括：

步骤S51A：对数据包完整性进行校验。

有一个较大的数据包被分包为若干个子数据包，接收数据包的完整性是保证数据准确传递，具体的：

步骤S511A：在接收到首个子数据包开始，自动预算接收所有子数据包所需时长。例如，在接收到第一个传输过来的子数据包，根据该数据包的大小预算下一个子数据接收的时间。具体的预算时间可以通过预设阈值，当数据包的大小超过预设的阈值，则预算时间为a秒；若小雨预设的阈值，则预算时间为b秒。

步骤S512A：判断是否超过时长，若是则进入步骤S513A，若否则进入步骤S52A。

步骤S513A：读取所有已经接收到的子数据包的数据包组数和本组序号。

步骤S514A：判断数据包组数所记录的子数据包的总数量和本组序号所记录的子数据包序号是否完整，若是则进入步骤S52A，若否则进入步骤S515A。

步骤S515A：查找出遗漏子数据包的序号，并发送信号请求发送遗漏组别的子数据包。

步骤S52A：对子数据包完整性进行校验。

对于一个完整的数据包进行校验，同时还需要对每一个子数据包进行校验，具体的：

步骤S521A：读取子数据包的奇偶检测位的信息，通过奇偶校验法并判断结果是否正确，是则进入步骤S522A，否则进入步骤S523A。

步骤S522A：跳到下一个子数据包，继续校验子数据包直到校验完毕。

步骤S523A：记录错误帧信息，并在当前子数据包的所有帧接收完毕后，发送信号请求再次发送特定帧的数据，在接收到特定帧后替换错误帧，并重新执行奇偶检测法。只需要对特定帧的数据进行重新发送，而非对整个在数据重新发送，减少了数据传输量，也在一定程度上提升了数据的传输速度。

通过对数据包以及子数据包进行校验，更进一步的保证了数据的完整性，降低数据丢失或出错的可能。

在一个实施例中，结合附图6，步骤S50中的重组子数据包包括：

步骤S51B：根据每个子数据包的分组标识、本组序号记录的信息对所有子数据包按顺序排列。

步骤S52B：将每个子数据包中的有效字节的内容按照排列好的顺序进行重组，还原成所接收到的数据包。

在一个实施例中，结合附图7，步骤S20为：

步骤S21：抽样，按照抽样定理把时间上连续的采集的语音数据（模拟信号）转换成时间上离散的抽样信号。

抽样定理为：如果对一个频带有限的时间连续的模拟信号抽样，当抽样速率达到一定数值时，那么根据它的抽样值就能重建原信号。也就是说，若要传输模拟信号，不一定要传输模拟信号本身，只需传输按抽样定理得到的抽样值即可。

步骤S23：量化，把幅度上仍连续（无穷多个取值）的抽样信号进行幅度离散，即指定M个规定的电平，把抽样值用最接近的电平表示。

具体地，利用预先规定的有限个（M）电平来表示模拟信号抽样值的过程。把取值无限的抽样值划分成有限的M个离散电平，此电平被称为量化电平。

步骤S25：编码，用二进制码组表示量化后的M个样值脉冲。

具体地，如果用N位二进制码组来表示该样值的大小，以便利用数字传输系统来传输，则N位二进制码组只能同M=2N个电平样值相对应，而不能同无穷多个可能取值相对应。

在一个实施例中，基于北斗卫星的语音传输方法还包括：

在步骤S20之后有：对发送的子数据包进行加密。

在步骤S40之后有：对接收的子数据包进行解密。

在对子数据包进行加密或解密的过程中，所采用的加密或解密的方法为常用的加密或解密方法，例如凯撒（Caesar）、DES算法、RSA算法、MD5算法或PGP加密算法。

在一个实施例中，基于北斗卫星的语音传输方法还包括：

在步骤S20之后有：对发送的子数据包进行压缩。

在步骤S40之后有：对接收的子数据包进行解压缩。

对子数据包的压缩与解压缩所采用的方法为常用的方法，例如哈夫曼（Huffman）或LZW（Lempel-Ziv-Welch）等。

基于上述基于北斗卫星的语音传输方法，还有必要提供基于北斗卫星的语音传输装置，结合附图8，包括：

采集模块10，用于采集语音数据。具体地，所采集的数据可以通过麦克风或其它采集设备采集语音数据。

编码模块20，用于对所述语音数据编码，并形成编码数据。具体地，通过编码器对语音数据进行编码，并形成编码数据。其中，编码方法可以为PCM编码、WMA编码、ADPCM编码、LPC编码、MP3编码、AAC编码或CELP编码之用的一种或多种。

分包模块30，用于把获取的编码数据分段，并封装成一组或一组以上的子数据包。由于北斗卫星对数据的大小进行限制，较大的数据无法一次发送完毕，则先将其分成一组或多组的数据段，每段封装成一组子数据包。

具体地，分包模块包括处理单元及缓存单元，缓存单元存储分包的子数据，处理单元对数据包进行分割为若干个子数据包。

在其它实施例中，子数据包的格式包括：数据包组数，记录子数据包的总数量；分组标识，指示数据分段处；本组序号，记录子数据包的序号；有效字节，记录子数据包的内容；奇偶检验位，检验子数据包的字节是否正确完整。

通信模块40，用于发送或接收子数据包。具体地，通信模块向北斗卫星发送子数据包，或者是从北斗卫星接收子数据包。

校验模块50，用于校验子数据包，重组子数据包并得到编码数据。具体地，对接收到的子数据包进行校验，确保所收到的子数据包的完整性和安全性。然后，对所接收到的子数据包进行重组，最终得到编码数据。

数模转换模块60，用于对编码数据通过数模转换形成模拟数据。具体地，通过数模转换设备，把接收到的编码数据转换为模拟数据，即把数字信号变成模拟信号。

输出模块70，用于输出模拟数据。具体地，可以是扬声器把接收到的模拟数据进行输出，实现语音播放。

在一个实施例中，校验模块50包括：

验证单元，用于对数据包完整性进行校验。

子数据包验证单元，用于对子数据包完整性进行校验。

重组单元，用于对子数据包进行重组。

进一步地，验证单元包括：

预算时长子单元，用于在接收到首个子数据包开始，自动预算接收所有子数据包所需时长。

时长判断子单元：判断是否超过时长，若是则由读取子单元进行处理，若否则由重组单元进行处理。

读取子单元：用于读取所有已经接收到的子数据包的数据包组数和本组序号。

记录信息完整性判断子单元：判断数据包组数所记录的子数据包的总数量和本组序号所记录的子数据包序号是否完整，若是则由重组单元进行处理，若否则由遗漏子数据包补充单元进行处理。

遗漏子数据包补发单元，查找出遗漏子数据包的序号，并发送信号请求发送遗漏组别的子数据包。

进一步地，子数据包验证包括：

检测判断单元，用于读取子数据包的奇偶检测位的信息，通过奇偶校验法并判断结果是否正确，是则由循环子单元进行处理，否则由替换子单元进行处理。

循环子单元：用于跳到下一个子数据包，继续对子数据包进行校验。

替换子单元：用于记录错误帧信息，并在当前子数据包的所有帧接收完毕后，发送信号请求再次发送特定帧的数据，在接收到特定帧后替换错误帧，并重新执行奇偶检测法。

进一步地，重组单元包括：

排列子单元：用于根据每个子数据包的分组标识、本组序号记录的信息对所有子数据包按顺序排列

还原子单元：用于将每个子数据包中的有效字节的内容按照排列好的顺序进行重组，还原成所接收到的数据包。

在一实施例中，基于北斗卫星的语音传输装置还包括：加密模块，对发送的子数据包进行加密或对接收的子数据包进行解密。所采用的方法，例如凯撒（Caesar）、DES算法、RSA算法、MD5算法或PGP加密算法。

在一实施例中，基于北斗卫星的语音传输装置还包括：压缩模块，对发送的子数据包进行压缩或对接收的子数据包进行解压缩。所采用的方法，例如哈夫曼（Huffman）或LZW（Lempel-Ziv-Welch）等。

在一实施例中，基于北斗卫星的语音传输装置还包括：触发模块，用于通过触发快捷操作产生数据。当发生紧急事件需要救援，则产生包含救援信息的数据，例如SOS等信息，而且该数据长度恰能够一次被北斗卫星所传输。所产生的紧急信息可以快速的通过北斗卫星进行传输，方便快捷。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于北斗卫星的语音传输方法，包括以下步骤：

采集语音数据；

对所述语音数据编码，并形成编码数据；

对所述编码数据分段，并封装成一组或一组以上的子数据包；

发送所述子数据包至北斗卫星；

从北斗卫星处接收所述子数据包；

校验所述子数据包，重组所述子数据包并得到所述编码数据；

所述编码数据通过数模转换形成模拟数据；

输出所述模拟数据；

所述从北斗卫星处接收所述子数据包的步骤中的校验子数据包包括：

对数据包完整性进行校验；包括：在接收到首个子数据包开始，自动预算接收所有子数据包所需时长；判断是否超过时长，若是则进入取所有已经接收到的子数据包的数据包组数和本组序号的步骤，若否则进入对子数据包完整性进行校验的步骤；判断数据包组数所记录的子数据包的总数量和本组序号所记录的子数据包序号是否完整，若是则进入对子数据包完整性进行校验的步骤，若否则进入查找出遗漏子数据包的序号，并发送信号请求发送遗漏组别的子数据包的步骤；

对子数据包完整性进行校验；包括：读取子数据包的奇偶检测位的信息，通过奇偶校验法并判断结果是否正确，是则进入跳到下一个子数据包，继续校验子数据包直到校验完毕的步骤，否则进入记录错误帧信息，并在当前子数据包的所有帧接收完毕后，发送信号请求再次发送特定帧的数据，在接收到特定帧后替换错误帧，并重新执行奇偶检测法的步骤。

2.根据权利要求1所述的基于北斗卫星的语音传输方法，其特征在于，在所述对所述编码数据分段，并封装成一组或一组以上的子数据包的步骤之后包括：

对所述子数据包进行加密；

在所述从北斗卫星处接收所述子数据包的步骤之后包括：

对所述接收的子数据包进行解密。

3.根据权利要求1或2所述的基于北斗卫星的语音传输方法，其特征在于，在所述对所述编码数据分段，并封装成一组或一组以上的子数据包的步骤之后包括：

对所述子数据包进行压缩；

在所述从北斗卫星处接收所述子数据包的步骤之后包括：

对所述接收的子数据包进行解压缩。

4.根据权利要求3所述的基于北斗卫星的语音传输方法，其特征在于，所述子数据包的格式包括：

数据包组数，记录子数据包的总数量；

分组标识，指示数据分段处；

本组序号，记录子数据包的序号；

有效字节，记录子数据包的内容；

奇偶检验位，检验子数据包的字节是否正确完整。

5.根据权利要求1所述的基于北斗卫星的语音传输方法，其特征在于，所述语音数据编码采用的方法为：PCM编码、WMA编码、ADPCM编码、LPC编码、MP3编码、AAC编码或CELP编码。

6.一种基于北斗卫星的语音传输装置，其特征在于，包括依次电气连接的输入模块、分包模块、通信模块、校验模块以及输出模块：

采集模块，用于采集语音数据；

编码模块，用于对所述语音数据编码，并形成编码数据；

分包模块，用于对所述编码数据分段，并封装成一组或一组以上的子数据包；

通信模块，用于发送或接收子数据包；

校验模块，用于校验子数据包，重组子数据包并得到编码数据；以及

数模转换模块，用于对编码数据通过数模转换形成模拟数据；

输出模块，用于输出模拟数据；

所述校验模块包括：验证单元，用于对数据包完整性进行校验；重组单元，用于对子数据包进行重组；

所述验证单元包括：

预算时长子单元，用于在接收到首个子数据包开始，自动预算接收所有子数据包所需时长；

时长判断子单元：判断是否超过时长，若是则由读取子单元进行处理，若否则由重组单元进行处理；

读取子单元：用于读取所有已经接收到的子数据包的数据包组数和本组序号；

记录信息完整性判断子单元：判断数据包组数所记录的子数据包的总数量和本组序号所记录的子数据包序号是否完整，若是则由重组单元进行处理，若否则由遗漏子数据包补充单元进行处理；

遗漏子数据包补发单元，查找出遗漏子数据包的序号，并发送信号请求发送遗漏组别的子数据包；

所述子数据包验证包括：

检测判断单元，用于读取子数据包的奇偶检测位的信息，通过奇偶校验法并判断结果是否正确，是则由循环子单元进行处理，否则由替换子单元进行处理；

循环子单元：用于跳到下一个子数据包，继续对子数据包进行校验；

替换子单元：用于记录错误帧信息，并在当前子数据包的所有帧接收完毕后，发送信号请求再次发送特定帧的数据，在接收到特定帧后替换错误帧，并重新执行奇偶检测法。

7.根据权利要求6所述的基于北斗卫星的语音传输装置，其特征在于，还包括：

加密模块，对发送的子数据包进行加密或对接收的子数据包进行解密。

8.根据权利要求6或7所述的基于北斗卫星的语音传输装置，其特征在于，还包括：

压缩模块，对发送的子数据包进行压缩或对接收的子数据包进行解压缩。

9.根据权利要求8所述的基于北斗卫星的语音传输装置，其特征在于，所述子数据包的格式包括：

数据包组数，记录子数据包的总数量；

分组标识，指示数据分段处；

本组序号，记录子数据包的序号；

有效字节，记录子数据包的内容；

奇偶检验位，检验子数据包的字节是否正确完整。

10.根据权利要求6所述的基于北斗卫星的语音传输装置，其特征在于，所述语音数据编码采用PCM编码、WMA编码、ADPCM编码、LPC编码、MP3编码、AAC编码或CELP编码之中的一种或多种编码方法。