CN109861778B - 一种基于Linux平台的列车广播客室功率放大器 - Google Patents

一种基于Linux平台的列车广播客室功率放大器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于Linux平台的列车广播客室功率放大器，与列车广播控制盒连接，包括放大器本体以及设置于放大器本体内的嵌入式处理器、音频处理器、网络通信模块和存储模块，其中，存储模块内存储有列车路段站点信息；嵌入式处理器内运行有基于Linux的广播客室功率放大控制程序，广播客室功率放大控制程序执行的操作包括：响应于列车所处站点位置，调用音频处理器基于列车路段站点信息广播当前站点；响应于列车广播控制盒的广播信号，调用音频处理器实现音频采集、回声消除处理与播放；在调用音频处理器时，根据环境噪声信号调节播放音量，向音频处理器发送声道控制信息。与现有技术相比，本发明具有可靠性和稳定性高等优点。

Description

一种基于Linux平台的列车广播客室功率放大器
技术领域
本发明涉及列车广播技术领域，尤其是涉及一种基于Linux平台的列车广播客室功率放大器。
背景技术
随着轨道交通的发展，越来越多的系统采用数字化系统，列车广播系统也不例外。列车广播客室功率放大器为列车广播系统核心部件，是直接面向乘客的核心部件。列车广播客室功率放大器将OCC调度中心讲话内容、司机讲话内容、紧急情况下提示信息和列车运营信息及时有效的传递给乘客。
在既有项目执行中，模拟和数字各有其优势。在传统的模拟系统中，抗干扰能力差、可扩展性差、无法实现全双工对讲，对讲实时性搞等；在现代的数字系统中，无法有效实现全双工对讲回声、无法有效控制对讲时效性、无法有效进行对讲录音，但抗干扰能力强、灵活性强等功能。
随着客户的要求越来越丰富，既有系统无法有效地进行系统自诊断、系统状态查询、系统故障诊断等，通话音质等也无法有效得到控制，有必要对现有列车广播客室功率放大器进行改进。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于Linux平台的列车广播客室功率放大器。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于Linux平台的列车广播客室功率放大器，与列车广播控制盒连接，包括放大器本体以及设置于所述放大器本体内的嵌入式处理器、音频处理器、网络通信模块和存储模块，其中，
所述存储模块内存储有列车路段站点信息；
所述嵌入式处理器内运行有基于Linux的广播客室功率放大控制程序，所述广播客室功率放大控制程序执行的操作包括：
接收配置信息；
响应于列车所处站点位置，调用所述音频处理器基于所述列车路段站点信息广播当前站点；
响应于所述列车广播控制盒的广播信号，调用所述音频处理器实现音频采集、回声消除处理与播放；
在调用所述音频处理器时，接收环境噪声信号，根据所述环境噪声信号调节播放音量；
在调用所述音频处理器时，向音频处理器发送声道控制信息；
实时监测放大器工作状态，在发生异常情况下进行自动修复，同时上传自恢复告警；
实时监测网络通信模块的状态，在网络发生故障时将工作模式由数字模式切换至模拟模式。
进一步地，所述配置信息包括播放语言信息、播放声音信息、广播间隔信息和声道控制信息。
进一步地，所述嵌入式处理器为内存1G、主频1GHz、通信最小周期小于1ms的处理器。
进一步地，所述异常情况包括主机异常、应用软件输入异常、内存异常、声卡异常、左右声道异常和存储器异常。
进一步地，所述广播信号包括紧急广播信号、OCC广播信号和司机口播信号。
进一步地，所述根据所述环境噪声信号调节播放音量具体为：播放音量高于环境噪声10db以上。
进一步地，所述音频处理器的语言传输指数>0.5。
进一步地，所述广播客室功率放大控制程序执行的操作还包括：
在调用所述音频处理器进行音频播放时，记录音频信号。
进一步地，所述广播客室功率放大控制程序执行的操作还包括：
提供第三方监听接口。
进一步地，所述广播客室功率放大控制程序执行的操作还包括：
对所述放大器进行一键复位处理。
与现有技术相比，本发明具有以如下有益效果：
一、功能全面性：本发明可实现报站、广播、自动增益等功能，满足列车广播的智能化需求。
二、可靠性：本发明基于Linux平台实现，降低维护能力要求，采用低功耗设计，具备长时间可靠性运行，具备实时运行稳定监测，在稳定异常情况主动降频，从而确保设备正常，系统降频后也能满足产品需求。本系统具备模拟和数字双备份冗余功能，大大提高产品的可靠性。
三、时效性：本发明嵌入式处理器采用内存1G，主频1GHz，百兆以太网接口，系统通信最小周期小于1ms，大大小于人类可以识别出的最小时间。
四、高质性：本发明具备数字对讲回声消除，提升回声消除性能，在全双工讲话的同时，无回声。本发明具备数字采集与播放增益控制功能，数字系统具有高音质对讲音频采集与播放，提高音频播放效果。
五、稳定性：本发明具备多级异常监测、异常处理机制；对于系统异常、应用软件异常等可以实时进行监测，并且执行响应的应急措施；本发明采用了模拟和数字双系统，在系统网络出现故障的情况下，自动由数字系统切换到模拟进行正常工作。
附图说明
图1为本发明的工作原理示意图；
图2为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本实施例提供一种基于Linux平台的列车广播客室功率放大器，与列车广播控制盒连接，包括放大器本体以及设置于放大器本体内的嵌入式处理器、音频处理器、网络通信模块和存储模块，其中，存储模块内存储有列车路段站点信息，嵌入式处理器为内存1G、主频1GHz、通信最小周期小于1ms的处理器。本实施例中，嵌入式处理器采用Freescale Imx6S作为主控芯片，Yocto作为文件系统，Linux 3.0作为操作系统。嵌入式处理器具有用于缓存信息的共享缓存区。
网络通信模块主要通过TCP/IP协议族与其他设备进行Socket通信，具备独立的MAC地址；网卡具备自适应功能，可以高效的完成相应信息与数据的传输。
嵌入式处理器内运行有基于Linux的广播客室功率放大控制程序，采用多进程的控制方式，可以同时处理多个不同的任务，如图1所示。广播客室功率放大控制程序执行的操作包括：
1)在放大器启动后，对系统资源进行合法性检验，并上传自检验结果。
2)接收配置信息。配置信息包括播放语言信息、播放声音信息、广播间隔信息和声道控制信息等。
3)音频处理器的调用操作。
响应于列车所处站点位置，调用音频处理器基于列车路段站点信息广播当前站点，实现灵活报站功能，并根据播放语言信息、播放声音信息的配置实现多种语言、不同场景的报站。响应于列车广播控制盒的广播信号，调用音频处理器实现音频采集、回声消除处理与播放。广播信号包括紧急广播信号、OCC广播信号和司机口播信号等。
在调用音频处理器时，接收环境噪声信号，根据环境噪声信号调节播放音量，，可以确保在标准范围内客室音量高于环境噪声10db以上。在调用音频处理器时，向音频处理器发送声道控制信息，左右声道两个声道可以独立控制与监测。
音频处理器的语言传输指数>0.5。音频处理器包括声卡和回声消除芯片，本实施例中，声卡采用WM8994，回声消除采用FM1288，两块芯片进行有效的组合，从而来实现全双工对讲以及回声消除。
本实施例中，在进行OCC广播和司机进播时，可以通过模拟和数字的方式来进行实时播放，并具备自动增益功能，OCC广播录音可以保持在设备内部，具备1G的录保存空间。
4)提供第三方监听接口，且监听功能独立可控。
5)实时监测放大器工作状态并记录，在发生异常情况下进行自动修复，同时上传自恢复告警。本实施例中，工作状态统计周期为500ms。
异常情况包括主机异常、应用软件输入异常、内存异常、声卡异常、左右声道异常和存储器异常等。放大器启动后，程序会对状态、资源、接口等进行监听，从而便于自恢复。广播客室功率放大器主要使用本地存储(音频、录音等)、声卡、网口、功放等。放大器启动时对存储器进行读写操作，对声卡进行读写操作，对网卡进行读写，对功放进行输出监测等，根据自诊断结果来判定是否可用。一旦发现异常，如内存过高、声卡自保护、本地文件无法打开、声卡模式错误、存储器故障，则启动相应异常处理方法，从而最快、最有效的解决系统异常处理。
6)实时监测网络通信模块的状态，在网络发生故障时将工作模式由数字模式切换至模拟模式。
7)对放大器进行一键复位处理，确保设备返回到空闲状态。
如图2所示为本发明嵌入式处理器的接口结构示意图，包括通信接口、存储接口、系统接口和人机接口，所述通信接口包括以太网接口、USB接口、CAN接口、IIS接口、I2S接口和UART接口，所述存储接口包括SD卡接口和EMMS接口，所述系统接口包括总线、外部中断、BOOT、GPIO、PWM、RTC和DEBUG，所述人机接口包括音频接口和按钮接口。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于Linux平台的列车广播客室功率放大器，与列车广播控制盒连接，其特征在于，包括放大器本体以及设置于所述放大器本体内的嵌入式处理器、音频处理器、网络通信模块和存储模块，其中，
所述存储模块内存储有列车路段站点信息；
所述嵌入式处理器内运行有基于Linux的广播客室功率放大控制程序，采用多进程的控制方式同时处理多个不同的任务，所述广播客室功率放大控制程序执行的操作包括：
在放大器启动后，对系统资源进行合法性检验，并上传检验结果；
接收配置信息；
响应于列车所处站点位置，调用所述音频处理器基于所述列车路段站点信息广播当前站点；
响应于所述列车广播控制盒的广播信号，调用所述音频处理器实现音频采集、回声消除处理与播放；
在调用所述音频处理器时，接收环境噪声信号，根据所述环境噪声信号调节播放音量；
在调用所述音频处理器时，向音频处理器发送声道控制信息，左右声道两个声道独立控制与监测；
在进行OCC广播和司机进播时，通过模拟和数字的方式来进行实时播放，并具备自动增益功能；
提供第三方监听接口，且监听功能独立可控；
实时监测放大器工作状态，在发生异常情况下进行自动修复，同时上传自恢复告警；异常情况包括主机异常、应用软件输入异常、内存异常、声卡异常、左右声道异常和存储器异常；放大器启动后，对状态、资源、接口进行监听；放大器启动时对存储器进行读写操作，对声卡进行读写操作，对网卡进行读写，对功放进行输出监测；
实时监测网络通信模块的状态，在网络发生故障时将工作模式由数字模式切换至模拟模式；
对所述放大器进行一键复位处理，确保放大器返回到空闲状态。
2.根据权利要求1所述的基于Linux平台的列车广播客室功率放大器，其特征在于，所述配置信息包括播放语言信息、播放声音信息、广播间隔信息和声道控制信息。
3.根据权利要求1所述的基于Linux平台的列车广播客室功率放大器，其特征在于，所述嵌入式处理器为内存1G、主频1GHz、通信最小周期小于1ms的处理器。
4.根据权利要求1所述的基于Linux平台的列车广播客室功率放大器，其特征在于，所述广播信号包括紧急广播信号、OCC广播信号和司机口播信号。
5.根据权利要求1所述的基于Linux平台的列车广播客室功率放大器，其特征在于，所述根据所述环境噪声信号调节播放音量具体为：播放音量高于环境噪声10db以上。
6.根据权利要求1所述的基于Linux平台的列车广播客室功率放大器，其特征在于，所述音频处理器的语言传输指数>0.5。
7.根据权利要求1所述的基于Linux平台的列车广播客室功率放大器，其特征在于，所述广播客室功率放大控制程序执行的操作还包括：
在调用所述音频处理器进行音频播放时，记录音频信号。
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