CN107017006B - 基于无限冲击响应滤波器的模拟亚音尾音检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于无限冲击响应滤波器的模拟亚音尾音检测方法，包括步骤：S1对发射端发出的话音信号进行实时的采集和接收；S2利用无限冲击响应滤波器对接收到的话音信号进行滤波；S3判断当前接收信号值是否为正；S4判断当前接收到的信号值是否小于前一个接收到的信号滤波后的信号值，若小于则继续；S5判断当前一个接收到的信号值是否为前两个接收到的值中最大的，若是最大，则令前一个接收到的信号值作为当前信号周期内的峰值；S6用前一个信号周期内的峰值减去当前信号周期内的峰值，若结果为正且大于设定的阈值，则判定检测到信号尾音；S3‑S6步骤中若相反则均返回S1。本发明计算简单，具有抗干扰性，不会产生漏检现象。
Description
技术领域
本发明涉及尾音检测领域，具体是一种基于无限冲击响应滤波器的模拟亚音尾音检测方法及系统。
背景技术
在模拟模无线通信系统中，为避免无关呼叫和干扰信号，以及不同用户之间的相互干扰，相应的设备中一般采用CTCSS(Continuous Tone Controlled Squelch System，连语音控制静噪系统)。在模拟系统的通话过程中，发射端会在语音信号中叠加一个固定频点的亚音频，接收端在接收到信号后，需要先提取信号中的亚音频，并与预存的亚音频进行对比，如果收到的亚音频和预存的亚音频相同，则打开扬声器并播放接收到的语音。
于此同时，接收端为了能够明确的知道本次通话结束，则需要检测亚音频的结尾，来决定是否关闭扬声器。亚音频的结尾用一个相位的翻转来表示，被称为尾音。
传统的尾音检测技术采用的是逐点检测的方法，这种方法需要计算每一点的相位信息并进行判断，但是相位信息的计算量较大、算法复杂度高，对整个检测系统的计算能力有一定要求。同时这种方法的抗干扰能力较差，某些较大的噪声，可能会使计算出的相位信息与原始信息有着巨大的差异，从而导致尾音的漏检和误检。
专利文件《一种改进的模拟亚音CTCSS尾音检测的方法与装置》中，公开了一种通过离散傅里叶变换来检测尾音的方法。该方法从时间上对信号进行分段采样，然后对各段数据进行离散傅里叶变换，从而获取各段中相应亚音频所对应幅频响应值，其次通过幅频响应值计算所对应的相位信息，最后通过比较相邻的两个相位信息来检测尾音。该方法用首次得到的相位信息作为比较的原始样本，使得其抗干扰能力较弱，且无法检测到第一段信号中的尾音；同时从时间上进行分段，使得该方法的实时性较低，且有可能使得相位翻转的位置处于前后两段数据的交界处，从而导致漏检；再一点该方法使用离散傅里叶变换，使得运算成本较高，可能无法满足一些最小系统的运行要求。
因此有待开发一种计算量较小，抗干扰能力强，不易漏检和误检和运算成本低的模拟亚音尾音检测方法。
发明内容
本发明目的是克服现有技术的不足，提供一种计算量较小，抗干扰能力强，不易漏检和误检和运算成本低的模拟亚音尾音检测方法。
本发明的技术方案是这样实现的：基于无限冲击响应滤波器的模拟亚音尾音检测方法，该方法包括以下步骤：
S1：在无线通信过程中，对发射端发出的语音信号进行实时的接收和采集；
S2：利用无限冲击响应滤波器对接收到的语音信号进行滤波，得到亚音频信号数据；
S3：判断当前接收到的信号滤波后得到的亚音频信号值是否为正，若为正则继续步骤S4，否则返回到步骤S1；
S4：判断当前接收到的信号滤波后的亚音频信号值是否小于前一个接收到的信号滤波后的亚音频信号值，若小于则继续步骤S5，否则返回到步骤S1；
S5：判断当前一个接收到的信号滤波后的亚音频信号值是否为前两个接收到的信号滤波后的亚音频信号值中最大的，若是最大，则令前一个接收到的信号滤波后的亚音频信号值作为当前信号周期内的峰值，否则返回到步骤S1；
S6：用前一个信号周期内的峰值减去当前信号周期内的峰值，若结果为正且大于设定的阈值，则判定检测到亚音频信号尾音；若结果为负或者其绝对值小于设定的阈值则返回步骤S1。
优选地，所述亚音频的频率范围为67Hz—250.3Hz。
优选地，步骤S6中设置的阈值范围是300～600。
优选地，当检测到亚音频后，进行以下步骤：
所述接收端在接收到亚音频信号后，将接收的亚音频与预存的亚音频进行对比，如果收到的亚音频和预存的亚音频相同，则打开扬声器并播放接收到的语音，当所述接收端检测到亚音频尾音后关闭扬声器。
优选地，所述尾音有两种形式：一种是将相位翻转120度，另一种是将相位翻转180度，然后持续150ms—180ms。
一种基于无限冲击响应滤波器的模拟亚音尾音检测系统，该系统包括以下模块：
该系统包括以下模块：
语音信号接收模块：在无线通信过程中，对发射端发出的语音信号进行实时的接收和采集；
滤波模块：利用无限冲击响应滤波器对接收到的语音信号进行滤波，得到亚音频信号数据；
判断分析模块：包括以下判定内容：
A.判断当前接收到的信号滤波后得到的亚音频信号值是否为正，若为正则继续下一步操作，否则语音信号接收模块继续进行语音信号的接收和采集；
B.继续判断当前接收到的信号滤波后的亚音频信号值是否小于前一个接收到的信号滤波后的亚音频信号值，若小于则继续，否则语音信号接收模块继续进行语音信号的接收和采集；
C.判继断当前一个接收到的信号滤波后的亚音频信号值是否为前两个接收到的信号滤波后的亚音频信号值中最大的，若是最大，则令前一个接收到的信号滤波后的亚音频信号值作为当前信号周期内的峰值，否则语音信号接收模块继续进行语音信号的接收和采集；
D.用前一个信号周期内的峰值减去当前信号周期内的峰值，若结果为正且大于设定的阈值，则判定检测到亚音频信号尾音；若结果为负或者其绝对值小于设定的阈值则语音信号接收模块继续进行语音信号的接收和采集。
优选地，所述亚音频的频率范围为67Hz—250.3Hz。
优选地，所述判断分析模块中设置的阈值范围是300～600。
优选地，当检测到亚音频后，进行以下步骤：
所述接收端在接收到亚音频信号后，将接收的亚音频与预存的亚音频进行对比，如果收到的亚音频和预存的亚音频相同，则打开扬声器并播放接收到的语音，当所述接收端检测到亚音频尾音后关闭扬声器。
优选地，所述尾音有两种形式：一种是将相位翻转120度，另一种是将相位翻转180度，然后持续150ms—180ms。
本发明的有益效果是：本发明采用了无限冲击响应滤波器来对接收到的信号进行滤波，计算十分简单不需消耗过多的时间，同时没有任何的时延需求，具有较高的实时性。其次由于滤波后的信号带宽较窄，因此具有很好的抗干扰性。最后由于是实时检测，因此不会产生漏检的现象。
附图说明
图1是本发明一种基于无限冲击响应滤波器的模拟亚音尾音检测方法的操作流程图。
图2是本发明中接收到的亚音频信号。
图3是图2中的亚音频信号滤波后得到的信号。
图4是本发明一种基于无限冲击响应滤波器的模拟亚音尾音检测系统的原理框架图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，一种基于无限冲击响应滤波器的模拟亚音尾音检测方法，该方法包括以下步骤：
S1：在无线通信过程中，对发射端发出的语音信号进行实时的接收和采集；
本步骤中对语音信号采集采用连续的实时采样。
S2：利用无限冲击响应滤波器对接收到的语音信号进行滤波，得到亚音频信号数据；
本步骤中，所使用的无限冲击响应滤波器类似于一个反相的陷波器，它把特定频率的信号保留，并滤除其他频率的信息，可以保证处理的实时性，同时可根据所用的亚音频自动进行更新，保证了本发明的适用性。
S3：判断当前接收到的信号滤波后得到的亚音频信号值是否为正，若为正则继续步骤S4，否则返回到步骤S1；
S4：判断当前接收到的信号滤波后的亚音频信号值是否小于前一个接收到的信号滤波后的亚音频信号值，若小于则继续步骤S5，否则返回到步骤S1；
S5：判断当前一个接收到的信号滤波后的亚音频信号值是否为前两个接收到的信号滤波后的亚音频信号值中最大的，若是最大，则令前一个接收到的信号滤波后的亚音频信号值作为当前信号周期内的峰值，否则返回到步骤S1；
S6：用前一个信号周期内的峰值减去当前信号周期内的峰值，若结果为正且大于设定的阈值，则判定检测到亚音频信号尾音；若结果为负或者其绝对值小于设定的阈值则返回步骤S1。
本步骤中阈值可根据接收到亚音频的信号大小进行自适应调整。阈值的范围是300-600，本实施例中才用450。
优选地，所述亚音频的频率范围为67Hz—250.3Hz。
优选地，当检测到亚音频后，进行以下步骤：
所述接收端在接收到亚音频信号后，将接收的亚音频与预存的亚音频进行对比，如果收到的亚音频和预存的亚音频相同，则打开扬声器并播放接收到的语音，当所述接收端检测到亚音频尾音后关闭扬声器。
优选地，所述尾音有两种形式：一种是将相位翻转120度，另一种是将相位翻转180度，然后持续150ms—180ms。
图2为接收到的亚音频信号，图中接收到的亚音频信号在标注点处产生了180度翻转；图3为滤波后得到的信号，标注的两点为判断得到的两个峰值，将两个峰值相减结果为489，而本实施例中设定的阈值为460，因此，两个峰值相减结果大于设定的阈值，因此判断此处发生了相位翻转即检测到尾音。
如图4所示，一种基于无限冲击响应滤波器的模拟亚音尾音检测系统，该系统包括以下模块：
语音信号接收模块：在无线通信过程中，对发射端发出的语音信号进行实时的接收和采集；
滤波模块：利用无限冲击响应滤波器对接收到的语音信号进行滤波，得到亚音频信号数据；
所述滤波模块中所使用的无限冲击响应滤波器类似于一个反相的陷波器，它把特定频率的信号保留，并滤除其他频率的信息，可以保证处理的实时性，同时可根据所用的亚音频自动进行更新，保证了本发明的适用性。
判断分析模块：包括以下判定内容：
A.判断当前接收到的信号滤波后得到的亚音频信号值是否为正，若为正则继续下一步操作，否则语音信号接收模块继续进行语音信号的接收和采集；
B.继续判断当前接收到的信号滤波后的亚音频信号值是否小于前一个接收到的信号滤波后的亚音频信号值，若小于则继续，否则语音信号接收模块继续进行语音信号的接收和采集；
C.判继断当前一个接收到的信号滤波后的亚音频信号值是否为前两个接收到的信号滤波后的亚音频信号值中最大的，若是最大，则令前一个接收到的信号滤波后的亚音频信号值作为当前信号周期内的峰值，否则语音信号接收模块继续进行语音信号的接收和采集；
D.用前一个信号周期内的峰值减去当前信号周期内的峰值，若结果为正且大于设定的阈值，则判定检测到亚音频信号尾音；若结果为负或者其绝对值小于设定的阈值则语音信号接收模块继续进行语音信号的接收和采集。
优选地，所述亚音频的频率范围为67Hz—250.3Hz。
优选地，所述判断分析模块中的阈值范围是300-600，最优值选择450。
优选地，当检测到亚音频后，进行以下步骤：
所述接收端在接收到亚音频信号后，将接收的亚音频与预存的亚音频进行对比，如果收到的亚音频和预存的亚音频相同，则打开扬声器并播放接收到的语音，当所述接收端检测到亚音频尾音后关闭扬声器。
优选地，所述尾音有两种形式：一种是将相位翻转120度，另一种是将相位翻转180度，然后持续150ms—180ms。
本发明采用了无限冲击响应滤波器来对接收到的信号进行滤波，计算十分简单不需消耗过多的时间，同时没有任何的时延需求，具有较高的实时性。其次由于滤波后的信号带宽较窄，因此具有很好的抗干扰性。最后由于是实时检测，因此不会产生漏检的现象。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (10)
1.基于无限冲击响应滤波器的模拟亚音尾音检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1：在无线通信过程中，对发射端发出的语音信号进行实时的接收和采集；
S2：利用无限冲击响应滤波器对接收到的语音信号进行滤波，得到亚音频信号数据；
S3：判断当前接收到的信号滤波后得到的亚音频信号值是否为正，若为正则继续步骤S4，否则返回到步骤S1；
S4：判断当前接收到的信号滤波后的亚音频信号值是否小于前一个接收到的信号滤波后的亚音频信号值，若小于则继续步骤S5，否则返回到步骤S1；
S5：判断当前一个接收到的信号滤波后的亚音频信号值是否为前两个接收到的信号滤波后的亚音频信号值中最大的，若是最大，则令前一个接收到的信号滤波后的亚音频信号值作为当前信号周期内的峰值，否则返回到步骤S1；
S6：用前一个信号周期内的峰值减去当前信号周期内的峰值，若结果为正且大于设定的阈值，则判定检测到亚音频信号尾音；若结果为负或者其绝对值小于设定的阈值则返回步骤S1。
2.如权利要求1所述的基于无限冲击响应滤波器的模拟亚音尾音检测方法，其特征在于，所述亚音频的频率范围为67Hz—250.3Hz。
3.如权利要求1所述的基于无限冲击响应滤波器的模拟亚音尾音检测方法，其特征在于，步骤S6中设置的阈值范围是300Hz～600Hz。
4.如权利要求1所述的基于无限冲击响应滤波器的模拟亚音尾音检测方法，其特征在于，当检测到亚音频后，进行以下步骤：
所述接收端在接收到亚音频信号后，将接收的亚音频与预存的亚音频进行对比，如果收到的亚音频和预存的亚音频相同，则打开扬声器并播放接收到的语音，当所述接收端检测到亚音频尾音后关闭扬声器。
5.如权利要求1所述的基于无限冲击响应滤波器的模拟亚音尾音检测方法，其特征在于，所述尾音有两种形式：一种是将相位翻转120度，另一种是将相位翻转180度，然后持续150ms—180ms。
6.基于无限冲击响应滤波器的模拟亚音尾音检测系统，其特征在于，该系统包括以下模块：
语音信号接收模块：在无线通信过程中，对发射端发出的语音信号进行实时的接收和采集；
滤波模块：利用无限冲击响应滤波器对接收到的语音信号进行滤波，得到亚音频信号数据；
判断分析模块：包括以下判定内容：
A.判断当前接收到的信号滤波后得到的亚音频信号值是否为正，若为正则继续下一步操作，否则语音信号接收模块继续进行语音信号的接收和采集；
B.继续判断当前接收到的信号滤波后的亚音频信号值是否小于前一个接收到的信号滤波后的亚音频信号值，若小于则继续，否则语音信号接收模块继续进行语音信号的接收和采集；
C.判继断当前一个接收到的信号滤波后的亚音频信号值是否为前两个接收到的信号滤波后的亚音频信号值中最大的，若是最大，则令前一个接收到的信号滤波后的亚音频信号值作为当前信号周期内的峰值，否则语音信号接收模块继续进行语音信号的接收和采集；
D.用前一个信号周期内的峰值减去当前信号周期内的峰值，若结果为正且大于设定的阈值，则判定检测到亚音频信号尾音；若结果为负或者其绝对值小于设定的阈值则语音信号接收模块继续进行语音信号的接收和采集。
7.权利要求6所述的基于无限冲击响应滤波器的模拟亚音尾音检测系统，其特征在于，所述亚音频的频率范围为67Hz—250.3Hz。
8.如权利要求6所述的基于无限冲击响应滤波器的模拟亚音尾音检测系统，其特征在于，所述判断分析模块设置的阈值范围是300Hz～600Hz。
9.如权利要求6所述的基于无限冲击响应滤波器的模拟亚音尾音检测系统，其特征在于，当检测到亚音频后，进行以下步骤：
所述接收端在接收到亚音频信号后，将接收的亚音频与预存的亚音频进行对比，如果收到的亚音频和预存的亚音频相同，则打开扬声器并播放接收到的语音，当所述接收端检测到亚音频尾音后关闭扬声器。
10.如权利要求6所述的基于无限冲击响应滤波器的模拟亚音尾音检测系统，其特征在于，所述尾音有两种形式：一种是将相位翻转120度，另一种是将相位翻转180度，然后持续150ms—180ms。
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| Yegnanarayana et al. | Study of robustness of zero frequency resonator method for extraction of fundamental frequency |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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