CN109769170B - 基于战场应用的自适应智能化防护耳塞终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于战场应用的自适应智能化防护耳塞终端。根据传输给防护耳塞终端的预制信息设置优选防护模式自适应作战环境，采用聚丙烯电子选择性滤过耳塞，合理放大处理语音信号，合理屏蔽外界环境中的高强度噪声，在保证训练效果的前提下，防护作战人员的听力系统。

Description

基于战场应用的自适应智能化防护耳塞终端

技术领域

本发明涉及一种防护耳塞终端，具体地涉及基于战场应用的自适应智能化防护耳塞终端。

背景技术

随着我国陆、海、空、火箭军及战略支援部队等进一步加强实战化训练和演练，火炮射击和炮弹爆炸时产生的强大冲击波极易损伤听觉器官，导致官兵出现不同程度眩晕、头痛、耳鸣、耳痛和听力下降，严重者可导致鼓膜穿孔及爆震性耳聋，爆震性耳聋伤病大幅度增加，影响官兵生活质量和部队战斗力。因此，做好官兵耳防护，预防爆震性耳聋发生尤为重要。

国内外现有技术中采用耳朵内塞棉球或其它堵塞物，以及常规的防护耳塞，其材质常采用金属材料、玻璃制品、硅胶、一般聚丙烯材料、蜡质材料等；这些物质的隔音效果有限，而且不具有对声音的选择性，影响正常的听力，特别是在军事训练时，不能有效的听到指令官发出的信号令，影响训练效果，因此，如何防止噪音的同时，又能保证正常的听力，至今未见有这方面设备的公开报导。

综上所述，需要发明一种基于战场应用的自适应智能化防护耳塞终端，采用聚丙烯电子选择性滤过耳塞，设置优选防护模式自适应作战环境，在保证训练效果的前提下，防护作战人员的听力系统。

发明内容

本申请的目的在于提供一种基于战场应用的自适应智能化防护耳塞终端，其通过下述技术方案解决：

一种基于战场应用的自适应智能化防护耳塞终端，其特征在于：所述防护耳塞终端采用聚丙烯电子选择性滤过耳塞，与数据读写系统进行数据交互，获得预制数据，根据所述预制数据设置优选防护模式，根据所述优选防护模式调整耳塞终端参数，自动适应作战环境，过滤高分贝噪音，放大弱语音信号。

优选地，所述优选防护模式，基于采集作战人员信息，作战环境信息和作战人员岗位信息，设置防护耳塞终端参数，该参数包括功能性指标和战技指标。

优选地，所述聚丙烯电子选择性滤过耳塞包括拾音器、模拟信号调制电路、数字信号处理器、加密存储单元、音频放大单元；所述拾音器进行声音采集，并根据佩戴者所处的战场环境不同，将声音中的环境数据与语音数据进行智能识别，从而实现环境数据与语音数据的实时智能分类采集，将采集到的环境数据与语音数据转换为电信号后，加密存储于加密存储单元；模拟信号调制电路包括有源滤波电路、程控放大电路、抗混叠滤波器，有源滤波电路对拾音器采集的语音数据进行滤波处理，再通过程控放大电路进行音频扩大，保证放大器对弱语音信号有足够的增益，同时对强语音信号不堵塞饱和，抗混叠滤波器对环境数据进行检测与抑制，当环境数据高于阈值时，调整电路通道，过滤高分贝噪音；数字信号处理器对语音数据进行数字滤波、快速傅式变换、语音数据处理，并根据当前语音数据强度大小自动实时调整所述程控放大器的增益。

优选地，防护耳塞终端将读写系统写入的预制数据进行存储，具备

定期清空数据。

优选地，防护耳塞终端在机身内存储有一个耳塞ID标识，便于指示发布和管理，且不会被定期清空。

优选地，防护耳塞终端采用三维建模技术和3D打印技术设置耳塞框架结构，且具有防水功能。

优选地，防护耳塞终端还包括供电电路，所述供电电路由锂电池供电，充满电后使用时间在8小时以上。

优选地，所述数据读写系统采用低功耗蓝牙方式与防护耳塞终端进行数据通信。

本发明的有益效果在于：

(1) 本发明采用聚丙烯电子选择性滤过耳塞进行堵耳，通过耳塞加电子选择性防噪模块，更具科学性，更能选择性滤过噪音和让正常声音顺利通过，且带上耳塞后病人的舒适度比较好。

(2)本发明合理放大处理语音信号，保证信号在较宽的动态范围内变化时，输出能够维持在一定范围内，既保证放大器对弱信号有足够的增益，同时对强信号不堵塞饱和。

(3)本发明准确判断并合理屏蔽外界环境中的高强度噪声，能够有效减弱大响度噪声对人耳造成的听力损伤，起到保护作用。

附图说明

图1是本发明系统总体技术线路图。

图2是本发明防护耳塞终端电路结构图。

实施例

下面结合附图，对本发明一种基于战场应用的自适应智能化防护耳

塞终端进行详细说明。参见图1，基于战场应用的自适应智能化防护耳塞系统包括基于战场应用的自适应智能化防护耳塞终端、基于战场应用的自适应智能化防护耳塞的数据读写系统、基于战场应用的自适应智能化防护耳塞的数据智能分析系统三部分。所述数据读写系统，读取所述防护耳塞终端采集到的数据，并发送给所述数据智能分析系统，所述数据智能分析系统基于所述采集到的数据，智能分析处理后生成预制数据；所述数据读写系统，读取智能分析系统中的预制数据，并写入防护耳塞终端；所述防护耳塞终端基于预制数据设置优选防护模式，从而调制防护耳塞终端参数，自适应战场环境，合理放大处理语音信号，合理屏蔽外界环境中的高强度噪声，在保证训练效果的前提下，防护作战人员的听力系统。

所述防护耳塞终端采用聚丙烯电子选择性滤过耳塞，与数据读写系统进行数据交互，获得预制数据，根据所述预制数据设置优选防护模式，根据所述优选防护模式调整耳塞终端参数，自动适应作战环境，过滤高分贝噪音，放大弱语音信号。

优选地，所述优选防护模式，基于采集作战人员信息，作战环境信息和作战人员岗位信息，设置防护耳塞终端参数，该参数包括功能性指标和战技指标；所述功能性指标包括耳机灵敏度、声压等级、频响范围等；战技指标包括高空作战、海上作战、山地作战、平原作战等作战模式；适应爆震等级等。

参见附图2，聚丙烯电子选择性滤过耳塞包括拾音器、模拟信号调制电路、数字信号处理器、加密存储单元、音频放大单元；所述拾音器进行声音采集，并根据佩戴者所处的战场环境不同，将声音中的环境数据与语音数据进行智能识别，从而实现环境数据与语音数据的实时智能分类采集，将采集到的环境数据与语音数据转换为电信号后，加密存储

于加密存储单元；模拟信号调制电路包括有源滤波电路、程控放大电路、抗混叠滤波器，有源滤波电路对拾音器采集的语音数据进行滤波处理，再通过程控放大电路进行音频扩大，保证放大器对弱语音信号有足够的增益，同时对强语音信号不堵塞饱和，抗混叠滤波器对环境数据进行检测与抑制，当环境数据高于阈值时，调整电路通道，过滤高分贝噪音；数字信号处理器对语音数据进行数字滤波、快速傅式变换、语音数据处理，并根据当前语音数据强度大小自动实时调整所述程控放大器的增益。

优选地，防护耳塞终端将读写系统写入的预制数据进行存储，具备定期清空数据。

优选地，防护耳塞终端在机身内存储有一个耳塞ID标识，便于指示发布和管理，且不会被定期清空。

优选地，防护耳塞终端采用三维建模技术和3D打印技术设置耳塞框架结构，且具有防水功能。

优选地，防护耳塞终端还包括供电电路，所述供电电路由锂电池供电，充满电后使用时间在8小时以上。

优选地，所述数据读写系统采用低功耗蓝牙方式与防护耳塞终端进行数据通信。

图1中，一种基于战场应用的自适应智能化防护耳塞的数据读写系统，包括数据读写设备，数据加解密模块，数据整理归类模块和数据存储模块，其特征在于：所述数据读写设备根据耳塞终端的ID，向各个耳塞终端中写入对应的预制数据，并读取耳塞终端采集到的参数，所述参数经数据加解密模块进行加密处理，再经数据整理归类模块进行分类后，存储于数据存储模块，并通过数据交互传输给数据智能分析系统。

优选地，所述耳塞终端采集到的参数，包括环境数据与语音数据。

优选地，所述预制数据是根据作战人员岗位信息、作战环境信息、作战人员信息的差异产生的数据，每一个预制数据对应一个作战环境下的一个作战人员岗位的一个作战人员。

优选地，所述数据读写系统采用无线通信技术，与防护耳塞终端进行数据交互，所述无线通信技术包括蓝牙、NFC或WiFi技术。

优选地，所述数据读写系统与数据智能分析系统进行数据交互，采用USB或RJ45通信方式。

优选地，所述数据整理归类模块将环境数据与语音数据分类存储，并将环境数据与语音数据的按照分贝高低分等级、分区存储，且将分区内的分贝时序数据，发送给数据智能分析系统。

优选地，所述数据加解密模块，采用以下步骤：

a)模块初始化，通过人机交互界面，设置工作参数，包括设置密钥数据库，各个分区中的数据节点均从密钥数据库中随机选择加密密钥；

b)为每个数据分区在密钥数据库中随机选择s个加密密钥作为区域密钥；根据分贝高低进行数据排列，将位于中间的1个或2个数据节点设置为中心节点，在s 个加密密钥中选择a个加密密钥作为中心节点的密钥，其余数据节点在剩余的b个加密密钥中随机选取，b=s-a，且b小于其余数据节点的数量，所述其余节点之间存在相同密钥；

c)将每个数据分区中的各个数据节点分别进行字节位数填充，设置填充后的数据长度为256的整数倍加192，并在整个数据的结尾添加一个64位数据以表示该条数据的长度，从而使得整个数据的字节长度为256的整数倍；

d)将各数据节点的数据分组处理为128位的特征数据；

e)将特征数据进行乱序排列后，再由步骤b中为该数据节点选定的

加密密钥进行加密处理；

f)将加密处理的数据发送给数据存储模块，实现多节点数据的实时上传。

图1中，一种基于战场应用的自适应智能化防护耳塞的数据智能分析系统，其特征在于：所述数据智能分析系统基于数据库；智能分析模型库和听力防护医学库，生成防护方案数据，并将该防护方案数据进行数据定制分发后，生成预制数据，并经过数据读写系统将预制数据写入防护耳塞终端；所述数据库包括外部需求数据库中预先存储的人员数据与参考样本；以及来自数据读写系统经过数据预处理后获得的语音数据与环境数据。

优选地，所述防护方案数据包括数据库中的人员数据，所述人员数据包括当前战场的作战人员岗位信息、作战环境信息、作战人员信息。

优选地，所述防护方案数据还包括听力防护医学库中的对人类听力造成损伤的非安全分贝分区数据；数据智能分析系统将获得的环境数据进行状态分布，将落入非安全分贝分区的环境数据，基于作战时间、作战地理信息生成对应的数据表格，所述数据表格用于生成预制数据。

优选地，所述防护方案数据还包括智能分析模型库中的统计分析模型、推理模型和预测模型；所述统计分析模型用于设置对环境数据与语音数据进行统计分析，得到基于作战时间、作战地理信息生成的环境数据分布与语音数据分布；所述推理模型基于神经网络技术，将环境数据分布与语音数据分布进行逻辑推理，得到合理放大处理语音信号，合理屏蔽外界环境中的高强度噪声的解决方案；所述预测模型基于参考样本，预测环境数据与语音数据的变化趋势，在实时采集故障时，降低听力受损几率。

优选地，所述数据智能分析系统自动生成能够实现对作战人员进行

听力防护的预制数据，预制数据通过读数据写系统，写入防护耳塞终端，分发给对应的作战人员。

优选地，所述数据智能分析系统与数据读写分析系统进行数据交互，采用USB或RJ45通信方式。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于战场应用的自适应智能化防护耳塞终端，其特征在于：所述防护耳塞终端采用聚丙烯电子选择性滤过耳塞，与数据读写系统进行数据交互，获得预制数据，根据所述预制数据设置优选防护模式，根据所述优选防护模式调整耳塞终端参数，自动适应作战环境，过滤高分贝噪音，放大弱语音信号；所述优选防护模式，基于采集作战人员信息，作战环境信息和作战人员岗位信息，设置防护耳塞终端参数，该参数包括功能性指标和战技指标；所述功能性指标包括耳机灵敏度、声压等级、频响范围；战技指标为包括高空作战、海上作战、山地作战、平原作战的作战模式，以及适应爆震等级；所述聚丙烯电子选择性滤过耳塞包括拾音器、模拟信号调制电路、数字信号处理器、加密存储单元、音频放大单元；所述拾音器进行声音采集，并根据佩戴者所处的战场环境不同，将声音中的环境数据与语音数据进行智能识别，从而实现环境数据与语音数据的实时智能分类采集，将采集到的环境数据与语音数据转换为电信号后，加密存储于加密存储单元；模拟信号调制电路包括有源滤波电路、程控放大电路、抗混叠滤波器，有源滤波电路对拾音器采集的语音数据进行滤波处理，再通过程控放大电路进行音频扩大，保证放大器对弱语音信号有足够的增益，同时对强语音信号不堵塞饱和，抗混叠滤波器对环境数据进行检测与抑制，当环境数据高于阈值时，调整电路通道，过滤高分贝噪音；数字信号处理器对语音数据进行数字滤波、快速傅式变换、语音数据处理，并根据当前语音数据强度大小自动实时调整所述程控放大器的增益。

2.根据权利要求1所述的防护耳塞终端，其特征在于：防护耳塞终端将数据读写系统写入的预制数据进行存储，并定期清空数据。

3.根据权利要求2所述的防护耳塞终端，其特征在于：防护耳塞终端在机身内存储有一个耳塞ID标识，便于指示发布和管理，且不会被定期清空。

4.根据权利要求1所述的防护耳塞终端，其特征在于：防护耳塞终端采用三维建模技术和3D打印技术设置耳塞框架结构，且具有防水功能。

5.根据权利要求1所述的防护耳塞终端，其特征在于：防护耳塞终端还包括供电电路，所述供电电路由锂电池供电，充满电后使用时间在8小时以上。

6.根据权利要求1所述的防护耳塞终端，其特征在于：所述数据读写系统采用低功耗蓝牙方式与防护耳塞终端进行数据通信。

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