CN109031474A - 一种基于北斗卫星通信的气象信息藏汉语音播报终端及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及气象预报设备领域，公开了一种基于北斗卫星通信的气象信息藏汉语音播报终端及其工作方法。通过本发明创造，可提供一种可适用于藏区地理环境且可以随时语音播报气象信息的终端设备，即一方面可利用北斗短报文通信模块随时随地获取来自远端的气象信息，摆脱藏区通信网络布局不足的局限，另一方面可以应用内部程序将气象信息转换为藏/汉语音信息，并通过D类功放模块及扬声器进行语音式播报，使得人们不用专门查询，也可以随时随地获知天气预报、气象预警以及突发灾害，保障藏区人民的生命财产安全。此外，无需配置专业人员来进行语音播报，不但节省人力资源，还减少了对信息进行人工翻译的环节，提高了气象预报的时效性。
Description
技术领域
本发明属于气象预报设备领域，具体涉及一种基于北斗卫星通信的气象信息藏汉语音播报终端及其工作方法。
背景技术
气象预报已经是人们日常生活中不可或缺的信息。人民日报题为<<气象预报预警如何精准送达>>的文章中提到：“多一些有效预警，就可能少一点人员伤亡。这些年来，及时的预警没少为老百姓遮风挡雨。”气象部门做了统计，每年因为气象灾害造成的人员伤亡在大幅下降，这和预报预警发挥的作用密切相关。文章同时也提出一些有待改善的地方：短时临近预报技术仍亟待改善，冰雹等中小尺度天气系统的发生发展具有一定突发性，短时间内可能发生剧烈变化。以目前的科技水平，只能从其发生的可能性进行研判，很难做到对它们的定时定量定点预报。越是尺度小的突发性强天气，预警时效越短。人们一不注意，就可能忽略提示信息。
不同级别的预警有不同发布方式，以支付宝等APP为例，橙色以上属于紧急推送内容，用户会收到“弹出窗口”的主动通知；而橙色以下级别的预警，则需公众主动查询。如此很容易出现接收遗漏，而且对于接受设备要求也高，一部智能手机少说也要一千元左右。
对于语言沟通不畅和通讯网络不完备的青藏高原地区，需要专门的人员来播报气象预报，或者通过藏语彩信等方式发布预警。这样要求相关人员有运用当地语言以及普通话的能力，人力成本高，预报及时性差。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种基于北斗卫星通信的气象信息藏汉语音播报终端及其工作方法。
本发明所采用的技术方案为：
一种基于北斗卫星通信的气象信息藏汉语音播报终端，包括电源模块、CPU模块、时钟模块、储存模块、北斗短报文通信模块、天线、D类功放模块和扬声器，其中，所述CPU模块采用型号为MT7688AN的微处理器，所述北斗短报文通信模块采用型号为LH-MK04A的北斗通信模块；
所述CPU模块分别通信连接所述时钟模块、所述储存模块、所述北斗短报文通信模块，所述北斗短报文通信模块通信连接所述天线，所述CPU模块的输出端通信连接所述D类功放模块的输入端，所述D类功放模块的输出端电连接所述扬声器。
优化的，所述D类功放模块包括型号为PAM8403的CMOS音频放大器，所述扬声器包括第一语音喇叭和第二语音喇叭；
所述CMOS音频放大器的“INL”引脚和“INR”引脚分别通过限流支路电连接所述CPU模块的输出端，所述CMOS音频放大器的“+OUT_L”引脚和“-OUT_L”引脚分别通过磁珠滤波器电连接所述第一语音喇叭的两端，所述CMOS音频放大器的“+OUT_R”引脚和“-OUT_R”引脚也分别通过磁珠滤波器电连接所述第二语音喇叭的两端，其中，所述限流支路为由电阻和电容构成的串联支路，所述磁珠滤波器为由磁珠和电容构成的“L”型滤波支路。
进一步优化的，还包括由二极管、电解电容、光耦隔离器和红色发光二极管构成的语音播报状态指示电路，其中，所述二极管的阳极电连接所述CMOS音频放大器的“INL”引脚或“INR”引脚，所述二极管的阴极电连接所述电解电容的正极和所述光耦隔离器的发光源正极，所述光耦隔离器的受光器正极电连接所述红色发光二极管的阴极，所述红色发光二极管的阳极电连接直流电源VCC，所述电解电容的负极、所述光耦隔离器的发光源负极和受光器负极分别接地。
进一步优化的，所述CMOS音频放大器的引脚和引脚分别通信连接所述CPU模块的控制端。
优化的，还包括通信连接所述CPU模块的无线输入接口模块，其中，所述无线输入接口模块包括WiFi无线收发单元和/或GPRS无线收发单元。
优化的，还包括通信连接所述CPU模块的有线输入接口模块，其中，所述有线输入接口模块包括RS232接口单元、RS485接口单元、RJ45接口单元和/或USB2.0接口单元。
优化的，所述储存模块包括型号为W9751G系列的DDR2存储器和/或型号为W25Q64系列的Flash闪存器。
本发明所采用的另一种技术方案为：
一种如前所述的基于北斗卫星通信的气象信息藏汉语音播报终端的工作方法，包括如下步骤：
S101.由北斗短报文通信模块接收来自远端的气象信息短报文本，然后将所述气象信息短报文本送至CPU模块，其中，所述气象信息短报文本为以GB2312编码格式编码的中文文本；
S102.CPU模块在收到所述气象信息短报文本后，将所述气象信息短报文本拆分为若干个中文字段；
S103.针对各个中文字段，在储存模块中查找到对应的音频子文件；
S104.对所有中文字段的音频子文件进行合并；
S105.启动音频播放器播放合并后的音频文件，并将产生的音频信号输出至D类功放模块，然后通过扬声器进行语音播放。
优化的，在所述步骤S102中，在对所述气象信息短报文本进行拆分前，还包括如下步骤：对所述气象信息短报文本进行过滤，滤除掉除汉字、数字、符号“～”和符号“#”之外的其它符号。
优化的，在所述步骤S103中包括如下步骤：通过北斗短报文通信模块获取即时定位信息，然后根据所述即时定位信息判断当前终端位置是否处于藏语区，若是则针对各个中文字段，在储存模块中查找到对应的藏语音频子文件，否则针对各个中文字段，在储存模块中查找到对应的汉语音频子文件。
本发明的有益效果为：
(1)本发明创造提供了一种可适用于藏区地理环境且可以随时语音播报气象信息的终端设备，即一方面可利用北斗短报文通信模块随时随地获取来自远端的气象信息，摆脱藏区通信网络布局不足的局限，另一方面可以应用内部程序将气象信息转换为藏/汉语音信息，并通过D类功放模块及扬声器进行语音式播报，使得人们不用专门查询，也可以随时随地获知天气预报、气象预警以及突发灾害，保障藏区人民的生命财产安全；
(2)无需配置专业人员来进行语音播报，不但降低了工作人员的藏语水平要求，节省人力资源，还减少了对信息进行人工翻译的环节，提高了气象预报的时效性；
(3)在D类功放模块中，通过在型号为PAM8403的CMOS音频放大器与两个语音喇叭之间配置多个磁珠滤波器，可以有效地减少1MHz以上的电磁干扰，确保双声道扬声器的播放音质，以便人们准确获知气象信息；
(4)通过配置语音播报状态指示电路，可以在播放语音时点亮红色发光二极管，以便检查后续D类功放模块和扬声器是否正常工作，利于测试和检修；
(5)所述气象信息藏汉语音播报终端还可自动根据所处地理位置选择匹配语种来播报气象信息，无需人工设置或切换，自动化程度高；
(6)所述气象信息藏汉语音播报终端还可以通过有线或无线方式导入气象信息，适用场景广，另外还具有成本低廉和利于大面积布设等特点，可提高气象信息传播的覆盖范围，便于实际推广和应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的气象信息藏汉语音播报终端的电路结构示意图。
图2是本发明提供的D类功放模块、扬声器以及语音播报状态指示电路的电路图。
图3是本发明提供的气象信息藏汉语音播报终端的工作方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
实施例一
如图1～3所示，本实施例提供的所述基于北斗卫星通信的气象信息藏汉语音播报终端，包括电源模块、CPU模块、时钟模块、储存模块、北斗短报文通信模块、天线、D类功放模块和扬声器，其中，所述CPU模块采用型号为MT7688AN的微处理器，所述北斗短报文通信模块采用型号为LH-MK04A的北斗通信模块；所述CPU模块分别通信连接所述时钟模块、所述储存模块、所述北斗短报文通信模块，所述北斗短报文通信模块通信连接所述天线，所述CPU模块的输出端通信连接所述D类功放模块的输入端，所述D类功放模块的输出端电连接所述扬声器。
如图1所示，在所述气象信息藏汉语音播报终端的结构中，所述电源模块用于为其它模块或器件提供电能支持。所述CPU(Central Processing Unit/Processor，中央处理器)模块用于应用内部程序(可以但不限于为文本转语音朗读软件Balabolka或其它文本转换语音程序)，将来自所述北斗短报文通信模块的气象信息短报文本转换为气象播报音频文件，然后启动现有的音频播放器播放该气象播报音频文件，将产生的音频信号经所述D类功放模块放大后送至所述扬声器进行语音播报，其优先采用型号为MT7688AN的微处理器，以便满足前述功能需求。
所述时钟模块用于为所述CPU模块提供时钟信号，其可以但不限于采用现有的时钟电路或者对现有时钟电路进行常规性改动设计。所述储存模块用于存储诸如现有文本转换语音程序、音频播放器等程序、接收的气象信息短报文本及转换得到的气象播报音频文件等数据，其可以但不限于包括型号为W9751G系列的DDR2存储器和/或型号为W25Q64系列的Flash闪存器。所述北斗短报文通信模块用于通过所述天线与北斗卫星进行卫星通信，接收从远端发来的气象信息短报文本，其优先采用型号为LH-MK04A的北斗通信模块，由于其集成了RDSS(Radio Determination Satellite Service，卫星无线电测定业务)射频收发芯片、功放芯片、基带电路等，并内置有RNSS/GPS(Radio Navigation Satellite System，由用户接收卫星无线电导航信号，是一种卫星无线电导航业务，自主完成至少到4颗卫星的距离测量，进行用户位置，速度及航行参数计算；Global Positioning System，全球定位系统)模块，可以实现北斗/GPS同时工作，并可兼容接收RDSS、RNSS/GPS卫星导航信号，非常适用于藏区山地地理环境的通信及定位需求。所述D类功放模块用于对来自所述CPU模块的音频信号进行功率放大，以便驱动所述扬声器播放出声音。
如图3所示，前述基于北斗卫星通信的气象信息藏汉语音播报终端的工作方法，可以但不限于包括如下步骤：S101.由北斗短报文通信模块接收来自远端的气象信息短报文本，然后将所述气象信息短报文本送至CPU模块，其中，所述气象信息短报文本为以GB2312编码格式编码的中文文本；S102.CPU模块在收到所述气象信息短报文本后，将所述气象信息短报文本拆分为若干个中文字段；S103.针对各个中文字段，在储存模块中查找到对应的音频子文件；S104.对所有中文字段的音频子文件进行合并；S105.启动音频播放器播放合并后的音频文件，并将产生的音频信号输出至D类功放模块，然后通过扬声器进行语音播放。
在前述工作方法中，所述音频子文件为与中文字段一一对应的汉语音频子文件和/或藏语音频子文件，其文件格式可以但不限于为WAV格式，例如对于中文字段“地质灾害”，对应的汉语音频子文件为“1034.wav”，对应的藏语音频子文件为“2034.wav”，如此通过前述一一对应关系即可查找到对应所述气象信息短报文本的所有音频子文件，然后通过文件合并得到所述气象播报音频文件。此外，为了去掉处于所述气象信息短报文本中的非声音字符，方便后续拆分和查找，优化的，在所述步骤S102中，在对所述气象信息短报文本进行拆分前，还包括如下步骤：对所述气象信息短报文本进行过滤，滤除掉除汉字、数字、符号“～”和符号“#”之外的其它符号。
优化的，在所述步骤S103中包括如下步骤：通过北斗短报文通信模块获取即时定位信息，然后根据所述即时定位信息判断当前终端位置是否处于藏语区，若是则针对各个中文字段，在储存模块中查找到对应的藏语音频子文件，否则针对各个中文字段，在储存模块中查找到对应的汉语音频子文件。通过前述步骤，还可自动根据所处地理位置选择匹配语种来播报气象信息，无需人工设置或切换，自动化程度高。
由此通过前述终端的详细描述，一方面可利用北斗短报文通信模块随时随地获取来自远端的气象信息，摆脱藏区通信网络布局不足的局限，另一方面可以应用内部程序将气象信息转换为藏/汉语音信息，并通过D类功放模块及扬声器进行语音式播报，使得人们不用专门查询，也可以随时随地获知天气预报、气象预警以及突发灾害，保障藏区人民的生命财产安全。此外，无需配置专业人员来进行语音播报，不但降低了工作人员的藏语水平要求，节省人力资源，还减少了对信息进行人工翻译的环节，提高了气象预报的时效性。
优化的，所述D类功放模块包括型号为PAM8403的CMOS音频放大器U1，所述扬声器包括第一语音喇叭SPK1和第二语音喇叭SPK2；所述CMOS音频放大器U1的“INL”引脚和“INR”引脚分别通过限流支路电连接所述CPU模块的输出端，所述CMOS音频放大器U1的“+OUT_L”引脚和“-OUT_L”引脚分别通过磁珠滤波器电连接所述第一语音喇叭SPK1的两端，所述CMOS音频放大器U1的“+OUT_R”引脚和“-OUT_R”引脚也分别通过磁珠滤波器电连接所述第二语音喇叭SPK1的两端，其中，所述限流支路为由电阻和电容构成的串联支路，所述磁珠滤波器为由磁珠和电容构成的“L”型滤波支路。如图2所示，所述CPU模块可通过前述“INL”引脚和“INR”引脚将音频信号送入所述CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体，电压控制的一种放大器件，是组成CMOS数字集成电路的基本单元)音频放大器U1，然后将功率放大的音频信号通过磁珠滤波器分别送入第一语音喇叭SPK1和第二语音喇叭SPK2，实现双声道播放目的。同时通过在CMOS音频放大器与两个语音喇叭之间配置多个磁珠滤波器，可以有效地减少1MHz以上的电磁干扰，确保双声道扬声器的播放音质，以便人们准确获知气象信息。此外，为了使所述CPU模块能够对所述D类功放模块进行启停控制(其相应控制程序可参照现有相关程序设计得到)，实现睡眠节能目的，进一步优化的，所述CMOS音频放大器U1的引脚和引脚分别通信连接所述CPU模块的控制端。
进一步优化的，还包括由二极管D1、电解电容DC1、光耦隔离器G1和红色发光二极管LED1构成的语音播报状态指示电路，其中，所述二极管D1的阳极电连接所述CMOS音频放大器U1的“INL”引脚或“INR”引脚，所述二极管D1的阴极电连接所述电解电容DC1的正极和所述光耦隔离器G1的发光源正极，所述光耦隔离器G1的受光器正极电连接所述红色发光二极管LED1的阴极，所述红色发光二极管LED1的阳极电连接直流电源VCC，所述电解电容DC1的负极、所述光耦隔离器G1的发光源负极和受光器负极分别接地。如图2所示，所述二极管D1的阳极具体电连接所述CMOS音频放大器U1的“INL”引脚，当在该“INL”引脚有音频信号时，所述二极管D1会单向导通，并在所述电解电容DC1处蓄存有电量，使所述光耦隔离器G1的发光源发光，进而导致所述光耦隔离器G1的受光器导通，使所述红色发光二极管LED1点亮并发出红光，指示此时有收到气象信息短报文件以及有音频信号产生，反之所述红色发光二极管LED1不会点亮。由此可以在播放语音时点亮红色发光二极管LED1，以便检查后续D类功放模块和扬声器是否正常工作，利于测试和检修。
优化的，还包括通信连接所述CPU模块的无线输入接口模块，其中，所述无线输入接口模块可以但不限于包括WiFi无线收发单元和/或GPRS无线收发单元。如图1所示，还可以通过所述WiFi无线收发单元和/或所述GPRS无线收发单元等来无线接收所述气象信息短报文本，满足在有通信网络环境下的实时语音播放目的。
优化的，还包括通信连接所述CPU模块的有线输入接口模块，其中，所述有线输入接口模块可以但不限于包括RS232接口单元、RS485接口单元、RJ45接口单元和/或USB2.0接口单元。如图1所述，还可以通过所述RS232接口单元、所述RS485接口单元、所述RJ45接口单元和/或所述USB2.0接口单元来有线接收所述气象信息短报文本，满足与诸如台式电脑或服务器等计算机设备对接的应用需求。
综上，采用本实施例所提供的基于北斗卫星通信的气象信息藏汉语音播报终端及其工作方法，具有如下技术效果：
(1)本实施例提供了一种可适用于藏区地理环境且可以随时语音播报气象信息的终端设备，即一方面可利用北斗短报文通信模块随时随地获取来自远端的气象信息，摆脱藏区通信网络布局不足的局限，另一方面可以应用内部程序将气象信息转换为藏/汉语音信息，并通过D类功放模块及扬声器进行语音式播报，使得人们不用专门查询，也可以随时随地获知天气预报、气象预警以及突发灾害，保障藏区人民的生命财产安全；
(2)无需配置专业人员来进行语音播报，不但降低了工作人员的藏语水平要求，节省人力资源，还减少了对信息进行人工翻译的环节，提高了气象预报的时效性；
(3)在D类功放模块中，通过在型号为PAM8403的CMOS音频放大器与两个语音喇叭之间配置多个磁珠滤波器，可以有效地减少1MHz以上的电磁干扰，确保双声道扬声器的播放音质，以便人们准确获知气象信息；
(4)通过配置语音播报状态指示电路，可以在播放语音时点亮红色发光二极管，以便检查后续D类功放模块和扬声器是否正常工作，利于测试和检修；
(5)所述气象信息藏汉语音播报终端还可自动根据所处地理位置选择匹配语种来播报气象信息，无需人工设置或切换，自动化程度高；
(6)所述气象信息藏汉语音播报终端还可以通过有线或无线方式导入气象信息，适用场景广，另外还具有成本低廉和利于大面积布设等特点，可提高气象信息传播的覆盖范围，便于实际推广和应用。
本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。
Claims (10)
1.一种基于北斗卫星通信的气象信息藏汉语音播报终端，其特征在于：包括电源模块、CPU模块、时钟模块、储存模块、北斗短报文通信模块、天线、D类功放模块和扬声器，其中，所述CPU模块采用型号为MT7688AN的微处理器，所述北斗短报文通信模块采用型号为LH-MK04A的北斗通信模块；
所述CPU模块分别通信连接所述时钟模块、所述储存模块、所述北斗短报文通信模块，所述北斗短报文通信模块通信连接所述天线，所述CPU模块的输出端通信连接所述D类功放模块的输入端，所述D类功放模块的输出端电连接所述扬声器。
2.如权利要求1所述的一种基于北斗卫星通信的气象信息藏汉语音播报终端，其特征在于：所述D类功放模块包括型号为PAM8403的CMOS音频放大器(U1)，所述扬声器包括第一语音喇叭(SPK1)和第二语音喇叭(SPK2)；
所述CMOS音频放大器(U1)的“INL”引脚和“INR”引脚分别通过限流支路电连接所述CPU模块的输出端，所述CMOS音频放大器(U1)的“+OUT_L”引脚和“-OUT_L”引脚分别通过磁珠滤波器电连接所述第一语音喇叭(SPK1)的两端，所述CMOS音频放大器(U1)的“+OUT_R”引脚和“-OUT_R”引脚也分别通过磁珠滤波器电连接所述第二语音喇叭(SPK1)的两端，其中，所述限流支路为由电阻和电容构成的串联支路，所述磁珠滤波器为由磁珠和电容构成的“L”型滤波支路。
3.如权利要求2所述的一种基于北斗卫星通信的气象信息藏汉语音播报终端，其特征在于：还包括由二极管(D1)、电解电容(DC1)、光耦隔离器(G1)和红色发光二极管(LED1)构成的语音播报状态指示电路，其中，所述二极管(D1)的阳极电连接所述CMOS音频放大器(U1)的“INL”引脚或“INR”引脚，所述二极管(D1)的阴极电连接所述电解电容(DC1)的正极和所述光耦隔离器(G1)的发光源正极，所述光耦隔离器(G1)的受光器正极电连接所述红色发光二极管(LED1)的阴极，所述红色发光二极管(LED1)的阳极电连接直流电源VCC，所述电解电容(DC1)的负极、所述光耦隔离器(G1)的发光源负极和受光器负极分别接地。
4.如权利要求2所述的一种基于北斗卫星通信的气象信息藏汉语音播报终端，其特征在于：所述CMOS音频放大器(U1)的引脚和引脚分别通信连接所述CPU模块的控制端。
5.如权利要求1所述的一种基于北斗卫星通信的气象信息藏汉语音播报终端，其特征在于：还包括通信连接所述CPU模块的无线输入接口模块，其中，所述无线输入接口模块包括WiFi无线收发单元和/或GPRS无线收发单元。
6.如权利要求1所述的一种基于北斗卫星通信的气象信息藏汉语音播报终端，其特征在于：还包括通信连接所述CPU模块的有线输入接口模块，其中，所述有线输入接口模块包括RS232接口单元、RS485接口单元、RJ45接口单元和/或USB2.0接口单元。
7.如权利要求1所述的一种基于北斗卫星通信的气象信息藏汉语音播报终端，其特征在于：所述储存模块包括型号为W9751G系列的DDR2存储器和/或型号为W25Q64系列的Flash闪存器。
8.一种如权利要求1～7任意一项所述的基于北斗卫星通信的气象信息藏汉语音播报终端的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：
S101.由北斗短报文通信模块接收来自远端的气象信息短报文本，然后将所述气象信息短报文本送至CPU模块，其中，所述气象信息短报文本为以GB2312编码格式编码的中文文本；
S102.CPU模块在收到所述气象信息短报文本后，将所述气象信息短报文本拆分为若干个中文字段；
S103.针对各个中文字段，在储存模块中查找到对应的音频子文件；
S104.对所有中文字段的音频子文件进行合并；
S105.启动音频播放器播放合并后的音频文件，并将产生的音频信号输出至D类功放模块，然后通过扬声器进行语音播放。
9.如权利要求8所述的一种基于北斗卫星通信的气象信息藏汉语音播报终端的工作方法，其特征在于，在所述步骤S102中，在对所述气象信息短报文本进行拆分前，还包括如下步骤：对所述气象信息短报文本进行过滤，滤除掉除汉字、数字、符号“～”和符号“#”之外的其它符号。
10.如权利要求8所述的一种基于北斗卫星通信的气象信息藏汉语音播报终端的工作方法，其特征在于，在所述步骤S103中包括如下步骤：
通过北斗短报文通信模块获取即时定位信息，然后根据所述即时定位信息判断当前终端位置是否处于藏语区，若是则针对各个中文字段，在储存模块中查找到对应的藏语音频子文件，否则针对各个中文字段，在储存模块中查找到对应的汉语音频子文件。
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