CN103763053A - 广播控制器及列车广播控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种广播控制器及列车广播控制系统，该广播控制器包括：交换单元，其用于通过以太网总线接收数字音频数据和广播状态信息；数字广播单元，其用于接收数字音频数据，并将其解码为第一音频信号；平衡转换单元，其用于从广播总线中获取模拟广播数据，并将其转换为第二音频信号；监测单元，其用于将所接收的第一音频信号或第二音频信号转换成状态信号；处理单元，其基于状态信号和广播状态信息而产生相应的控制信号；切换单元，其根据处理器产生的控制信号选择输出第一音频信号或第二音频信号，这种列车广播控制系统在数字广播音频出现异常时可输出备份的模拟广播音频，这使得数字广播故障时，车厢广播功能不受影响。

Description

广播控制器及列车广播控制系统

技术领域

本发明涉及音频广播领域，尤其涉及一种广播控制器及列车广播控制系统。

背景技术

传统的列车车厢广播控制器采用模拟广播方式，采用1条串行控制总线（如LonWorks、RS485、CAN等）和1条模拟广播总线作为设备总线接口，通过串行总线进行逻辑控制，通过模拟广播总线传输广播音频信号。但是这种控制数据流和广播数据流分离传输的方式提高了接口的复杂度，并且所采用的串行总线有诸多应用局限。由此可见，这种产品的可扩展性和兼容性差，同时也不方便进行远程控制和系统升级，并且采用模拟传输机制使得信号容易受到使用环境的干扰而导致功能异常。

纯数字化列车车厢广播控制器可克服模拟列车车厢广播控制器的固有缺点，比如，其接口更简单，具有较好的可扩展性和兼容性。但是，由于其严重依赖列车干线以太网总线，一旦干线以太网络发生故障，将丧失车厢广播功能，这会严重影响列车的运营安全。此外，纯数字化列车车厢广播控制器通过D类功放驱动车厢扬声器，由于D类功放有失真度高、EMI性能差、噪音大等缺点，导致广播音质较差，电磁兼容性能不佳。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是需要提供一种广播控制器，其可以在数字广播出现故障时控制输出备份的模拟广播信息。此外，还提供了一种列车广播控制系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种广播控制器，包括：交换单元，其与以太网总线连接，用于通过以太网总线接收数字音频数据和广播状态信息，并将所述数字音频数据和所述广播状态信息发送出去；数字广播单元，其用于接收所述数字音频数据，将所述数字音频数据解码为第一音频信号，并将所述第一音频信号发送出去；平衡转换单元，其用于从广播总线中获取模拟广播数据，将所述模拟广播数据平衡转换为第二音频信号，并将所述第二音频信号发送出去；监测单元，其用于将所接收的第一音频信号或第二音频信号转换成代表该音频信号是否正常的状态信号，并将该状态信号发送出去；处理单元，其基于来自所述监测单元的状态信号和来自所述交换单元的广播状态信息而产生相应的控制信号，并将所述控制信号发送出去；切换单元，其分别与所述数字广播单元和平衡转换单元连接，并根据所述处理器产生的控制信号选择输出第一音频信号或第二音频信号至后续音频处理电路。

在一个实施例中，在所述切换单元选择输出第一音频信号时，若所述处理单元接收到表示开始广播的广播状态信息以及表示第一音频信号异常的状态信号，则向所述切换单元发送输出第二音频信号的控制信号。

在一个实施例中，所述处理单元还用于在所述第一音频信号恢复正常后，向所述切换单元发送输出第一音频信号的控制信号。

在一个实施例中，所述监测单元进一步包括：有源滤波电路，其接收所述第一音频信号或第二音频信号，并滤除所接收音频信号中的干扰信号；第一增益电路，其与所述有源滤波电路连接，用于放大来自所述有源滤波电路的音频信号；有源全波整流电路，其与所述第一增益电路连接，用于将来自所述第一增益电路的音频信号转换为直流信号；负反馈电路，其连接在所述第一增益电路和所述有源全波整流电路之间，用于将所述有源全波整流电路的输出信号反馈至所述第一增益电路；第二增益电路，其与所述有源全波整流电路连接，用于放大所述直流信号，并将经过放大后的直流信号转换为适合被所述处理单元处理的电压信号，所述电压信号用于表示第一音频信号或第二音频信号的状态是否正常。

在一个实施例中，所述数字广播单元进一步包括：接口变压器，其用于整合所述数字音频数据；解码器，其与所述接口变压器耦接，将整合后的数字音频数据解码为第一音频信号，并将所述第一音频信号发送出去；监控器，其与所述解码器耦接，用于实时监测所述解码器的运行状态。

在一个实施例中，所述数字广播单元输出的第一音频信号通过增益滤波电路传输至所述切换单元，所述增益滤波电路用于放大所述第一音频信号并滤除该信号中的干扰信息。

根据本发明的另一方面，还提供了一种列车广播控制系统，包括：如上所述的广播控制器；控制平台，其通过以太网总线向所述广播控制器发送广播控制信息；音频处理电路，其用于将所述广播控制器选择输出的音频信号进行优化；功率放大电路，其用于接收并放大经过所述音频处理电路优化的信号，并将自身的工作状态反馈至所述广播控制器中的处理器，其中，所述功率放大电路至少包括两个功率放大器。

在一个实施例中，所述音频处理电路进一步包括：增益滤波器，其用于放大所述音频信号并滤除该信号中的干扰信息；音频开关，其连接于所述增益滤波电路与所述处理器之间，所述处理器在接收到开始广播控制信息时控制所述音频开关闭合以传输经所述增益滤波电路优化后的音频信号；双层平衡转换器，其用于接收所述音频开关传输的音频信号，将该音频信息进行两次平衡转换，并将经过平衡转换后的信号传输至所述功率放大电路。

在一个实施例中，所述功率放大器的输出端设置有工作状态检测单元，该检测单元用于检测所述功率放大器的工作状态，若所述功率放大器的工作状态异常，所述处理器将其接收到相应的反馈信号发送至所述控制平台。

在一个实施例中，还包括：车载维护装置和/或地面维护装置，其基于以太网通信对所述广播控制器进行远程维护。

本发明带来了以下有益效果：

本发明的列车广播控制系统中使用广播控制器，在该广播控制器中，车厢处理器可以在数字广播音频出现异常时来控制切换单元输出备份的模拟广播音频，这使得在传播数字信号的列车干线以太网发生故障的情况下，车厢广播功能不受影响，此外，列车广播控制系统使用至少两个功放，也可以保证在一个功放失效时，广播可以正常播放，从而保证了列车的运营安全。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的列车广播控制系统的示意图；

图2是根据本发明一实施例的广播控制器中数字广播模块的示意图；

图3是根据本发明一实施例的广播控制器中监测单元的示意图；

图4是根据本发明一实施例的列车广播控制系统中的音频处理电路与功率放大电路的示意图；

图5是根据本发明一实施例的远程控制列车广播控制系统的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

图1所示的是根据本实施例的列车广播控制系统的示意图。如图1所示，该列车广播控制系统包括广播控制器10、模拟音频处理电路20、功率放大电路30、列车广播控制平台4以及定压扬声器5。

其中，广播控制器10进一步包括：交换单元11、数字广播单元12、平衡转换单元13、切换单元14、监测单元15、车厢处理器16以及增益滤波电路17。

具体来说，交换单元11与列车干线以太网总线（以下简称以太网总线）连接，通过以太网总线交换单元11可以接收数字音频数据（比如RTP/RTCP音频数据包）和广播状态信息。以太网总线较之传统的基于RS485的总线、CAN总线更适合远程控制。这里所说的数字音频数据就是列车中的数字广播数据，广播状态信息包括由列车广播控制平台4发出的开始广播的状态信息与结束广播的状态信息，并且交换单元11可视为用于提供多个转换接口的交换器，以便于车厢处理器16从以太网总线中获取各种控制信息。此外，交换单元11还将该数字音频数据和广播状态信息发送出去。

对于数字广播单元12而言，其用于接收交换单元11发送的数字音频数据，并且将其解码为单端0dB模拟音频信号并将该信号发送出去。

图2是本实施例的数字广播单元12的示意图。从图2中可以看出，数字广播单元12进一步包括：接口变压器121、解码器122以及监控器123。

具体地，接口变压器121用于整合所接收的数字音频数据，比如，对该数字音频数据进行信号杂波抑制以及高电压隔离等操作。在一个示例中，解码器122包括互相连接的ARM处理器与DSP处理器，DSP处理器采用自适应差分脉冲编码调制方式将接口变压器121输出的数字音频数据无损解码还原为单端0dB模拟音频信号（也称为第一音频信号）并将该音频信号传输至后续电路做进一步处理。监控器123与解码器122耦接，用于实时监控解码器122的运行状态，以避免解码器122因外部电磁场干扰而造成工作异常。在工程实际中，监控器123的功能可以通过监控电路（俗称“看门狗”电路）或者软件程序实现。

平衡转换单元13用于从列车广播总线（以下简称广播总线）中直接获取模拟广播数据，将该模拟广播数据平衡转换为单端模拟广播信号（也称为第二音频信号），并将该单端信号发送出去。使用单端信号传输低频电平信号具有操作简单、方便的优点，降低了广播控制器10的复杂度。

对于切换单元14，其分别与数字广播单元12和平衡转换单元13连接，并根据车厢处理器16产生的控制信号选择输出第一音频信号或第二音频信号至后续音频处理电路20。优选地，数字广播单元12输出的第一音频信号通过增益滤波电路17传输至切换单元14，增益滤波电路17用于放大第一音频信号并滤除该信号中的干扰信息。另外，在本实施例中，切换单元14输出第一音频信号为广播控制器10的正常工作状态。

监测单元15则与切换单元14耦接，其将所接收的第一音频信号或第二音频信号转换成车厢处理器16可以处理的电压信号，该电压信号为代表该音频信号是否正常的状态信号，并将该状态信号发送给车厢处理器16。

图3所示的本实施例中监测单元15的连接示意图。如图3所示，监测单元15进一步包括有源滤波电路151、第一增益电路152、有源全波整流电路153、负反馈电路154以及第二增益电路155。

具体来说，有源滤波电路151用于接收第一音频信号或第二音频信号，并滤除所接收音频信号中的干扰信号，比如噪声信号。第一增益电路152与有源滤波电路151耦接，对来自有源滤波电路151的音频信号进行放大。有源全波整流电路153与第一增益电路152连接，用于将来自第一增益电路152的音频信号转换为直流信号。负反馈电路154，其连接在第一增益电路152和有源全波整流电路153之间，用于将有源全波整流电路153的输出信号反馈至第一增益电路152。第二增益电路155，其与有源全波整流电路153连接，用于放大有源全波整流电路153输出的直流信号，并将经过放大后的直流信号转换为适合被车厢处理器16处理的电压信号，该电压信号用于表示第一音频信号或第二音频信号的状态。

车厢处理器16基于监测单元15输出的状态信号以及来自交换单元11的广播状态信息而产生相应的控制信号，并将该控制信号发送至切换单元14。具体来说，在切换单元14选择输出第一音频信号时，若车厢处理器16接收到表示开始广播的广播状态信息以及表示第一音频信号异常的状态信号，则向切换单元14发送输出第二音频信号的控制信号。

可以理解，车厢处理器16也可以通过交换单元11将某些状态返回给列车广播控制平台4，比如数字广播单元12的故障状态。此外，车厢处理器16在获取第一音频信号恢复正常的信号后，向切换单元14发送输出第一音频信号的控制信号，从而使广播控制器恢复正常工作状态。

模拟音频处理电路20接收切换单元14输出的由车厢处理器16选择的音频信号，以下描述以第一音频信号为例。

模拟音频处理电路20进一步包括：可控增益滤波电路21、音频开关22以及双层平衡转换器23。其中，可控增益滤波电路21用于放大第一音频信号并滤除该信号中的干扰信息，并且其还与车厢处理器16耦接，车厢处理器16可以通过输出电压连续平滑地控制可控增益滤波电路21的工作状态进而平滑、无极地调节车厢广播输出音量，不会由于广播音量的突变而产生不适感。音频开关22连接于增益滤波电路21与车厢处理器16之间，车厢处理器16在接收到开始广播控制信息时控制音频开关22闭合以传输经增益滤波电路21优化后的音频信号。在车厢处理器16没有接收到开始广播控制信息时，音频开关22打开，这样当广播控制系统中没有广播音频时不会产生背景噪音，同时也节约了能源。双层平衡转换器23进一步包括平衡转换器231、平衡转换器232以及平衡转换器233，其中，平衡转换器231分别与音频开关22、平衡转换器232以及平衡转换器233连接。在一个示例中，广播控制系统中的音频信息的传输距离可能较长，因此需要经过两次平衡转换以保证音频信号的质量。

功率放大电路30用于接收并放大经过模拟音频处理电路20优化的信号，并将自身的工作状态反馈至广播控制器10中的车厢处理器16，其中，该功率放大电路30至少包括两个功率放大器。如图4所示，本实施例采用高品质的AB类定压功放31和AB类定压功放32来对音频信号进行放大输出，二者互为硬件级的热冗余备份，在其中一个发生故障后依然可以保证广播信息的正常广播。其中，AB类定压功放31通过滤波电路24与平衡转换器232连接，AB类定压功放32通过滤波电路25与平衡转换器233连接，滤波电路24与滤波电路25用于滤除音频信号中的干扰信息。

优选地，AB类定压功放31和AB类定压功放32的输出端设置有工作状态检测单元（未示出），该检测单元用于检测功率放大器的工作状态，若功率放大器的工作状态异常，则车厢处理器16将其接收到相应的反馈信号发送至列车广播控制平台4。在一个示例中，AB类定压功放31和AB类定压功放32通过平衡转换器（未示出）将所接收的信号转换为定压100V制式的平衡信号，进而驱动定压扬声器5工作。

此外，如图5所示，本实施例的控制系统还包括车载维护装置51和地面维护装置52，其基于以太网通信对广播控制器10进行远程维护。为了简洁，图5中仅示出了广播控制器10中的部分单元以及广播控制器10中的数字广播模块12的部分单元。

详细地说，列车级维护设备51和远程维护设备52可以通过列车干线以太网总线、交换单元11以TCP/IP协议方式访问列车车厢广播控制器10的车厢处理器16，实现诸如程序升级、参数设定、诊断数据读取等功能。列车级维护设备51和远程维护设备52可以通过列车干线以太网总线、交换单元11、接口变压器121以TCP/IP协议方式访问列车车厢广播控制器10的数字广播模块12的ARM处理器，实现诸如程序升级、参数设定、诊断数据读取等功能。其中，远程维护设备52还可以通过WLAN或CDMA等远程通信链路对本实施例的广播控制系统进行维护。

综上所述，在列车广播控制系统中使用广播控制器，在该广播控制器中，车厢处理器可以在数字广播音频出现异常时来控制切换单元输出备份的模拟广播音频，这使得在传播数字信号的列车干线以太网发生故障的情况下，车厢广播功能不受影响，此外，列车广播控制系统使用至少两个功放，也可以保证在一个功放失效时，广播可以正常播放，从而保证了列车的运营安全。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种广播控制器，包括：

交换单元，其与以太网总线连接，用于通过以太网总线接收数字音频数据和广播状态信息，并将所述数字音频数据和所述广播状态信息发送出去；

数字广播单元，其用于接收所述数字音频数据，将所述数字音频数据解码为第一音频信号，并将所述第一音频信号发送出去；

平衡转换单元，其用于从广播总线中获取模拟广播数据，将所述模拟广播数据平衡转换为第二音频信号，并将所述第二音频信号发送出去；

监测单元，其用于将所接收的第一音频信号或第二音频信号转换成代表该音频信号是否正常的状态信号，并将该状态信号发送出去；

处理单元，其基于来自所述监测单元的状态信号和来自所述交换单元的广播状态信息而产生相应的控制信号，并将所述控制信号发送出去；

切换单元，其分别与所述数字广播单元和平衡转换单元连接，并根据所述处理器产生的控制信号选择输出第一音频信号或第二音频信号至后续音频处理电路。

2.如权利要求1所述的广播控制器，其特征在于，

在所述切换单元选择输出第一音频信号时，若所述处理单元接收到表示开始广播的广播状态信息以及表示第一音频信号异常的状态信号，则向所述切换单元发送输出第二音频信号的控制信号。

3.如权利要求2所述的广播控制器，其特征在于，

所述处理单元还用于在所述第一音频信号恢复正常后，向所述切换单元发送输出第一音频信号的控制信号。

4.如权利要求1所述的广播控制器，其特征在于，所述监测单元进一步包括：

有源滤波电路，其接收所述第一音频信号或第二音频信号，并滤除所接收音频信号中的干扰信号；

第一增益电路，其与所述有源滤波电路连接，用于放大来自所述有源滤波电路的音频信号；

有源全波整流电路，其与所述第一增益电路连接，用于将来自所述第一增益电路的音频信号转换为直流信号；

负反馈电路，其连接在所述第一增益电路和所述有源全波整流电路之间，用于将所述有源全波整流电路的输出信号反馈至所述第一增益电路；

第二增益电路，其与所述有源全波整流电路连接，用于放大所述直流信号，并将经过放大后的直流信号转换为适合被所述处理单元处理的电压信号，所述电压信号用于表示第一音频信号或第二音频信号的状态是否正常。

5.如权利要求2所述的广播控制器，其特征在于，所述数字广播单元进一步包括：

接口变压器，其用于整合所述数字音频数据；

解码器，其与所述接口变压器耦接，将整合后的数字音频数据解码为第一音频信号，并将所述第一音频信号发送出去；

监控器，其与所述解码器耦接，用于实时监测所述解码器的运行状态。

6.如权利要求2所述的广播控制器，其特征在于，所述数字广播单元输出的第一音频信号通过增益滤波电路传输至所述切换单元，所述增益滤波电路用于放大所述第一音频信号并滤除该信号中的干扰信息。

7.一种列车广播控制系统，包括：

如权利要求1-6中任一项所述的广播控制器；

控制平台，其通过以太网总线向所述广播控制器发送广播控制信息；

音频处理电路，其用于将所述广播控制器选择输出的音频信号进行优化；

功率放大电路，其用于接收并放大经过所述音频处理电路优化的信号，并将自身的工作状态反馈至所述广播控制器中的处理器，其中，所述功率放大电路至少包括两个功率放大器。

8.如权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述音频处理电路进一步包括：

增益滤波器，其用于放大所述音频信号并滤除该信号中的干扰信息；

音频开关，其连接于所述增益滤波电路与所述处理器之间，所述处理器在接收到开始广播控制信息时控制所述音频开关闭合以传输经所述增益滤波电路优化后的音频信号；

双层平衡转换器，其用于接收所述音频开关传输的音频信号，将该音频信息进行两次平衡转换，并将经过平衡转换后的信号传输至所述功率放大电路。

9.如权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述功率放大器的输出端设置有工作状态检测单元，该检测单元用于检测所述功率放大器的工作状态，若所述功率放大器的工作状态异常，所述处理器将其接收到相应的反馈信号发送至所述控制平台。

10.如权利要求7-9任一项所述的控制系统，其特征在于，还包括：

车载维护装置和/或地面维护装置，其基于以太网通信对所述广播控制器进行远程维护。

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