CN110536182A - 一种具有三防功能的车载无线通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有三防功能的车载无线通信设备，包括箱体，箱体底部设置有底座，底座的底部设置有弹性橡胶垫；箱体的顶部设置有支撑柱，支撑柱上端设置有防水挡板；箱体内侧顶部设置有恒温风机和负离子发生器，箱体的侧面板上设置有出风口；箱体的侧面板上还设有控制面板，控制面板上设有数据接口。箱体内部设置有有线通信模块，无线通信模块，中央控制模块和电源模块；中央控制模块分别与恒温风机、负离子发生器、控制面板、有线通信模块、无线通信模块和电源模块连接；电源模块还与有线通信模块和无线电源模块连接；无线通信模块还与天线连接；有线通信模块还与数据接口连接。本发明实现车载无线通信设备的三防保护，提高设备的可靠性。

Description

一种具有三防功能的车载无线通信设备

技术领域

本发明涉及车载通信设备技术领域，特别是一种具有三防功能的车载无线通信设备。

背景技术

目前，随着无线通信设备的发展，为满足人们对无线通信设备的便捷性的需求，现有技术中，已经生产出一些车载无线通信设备(如车载应急基站等)，车载无线通信设备能够设置于专用的工业车辆上，随着工业车辆能到达不同的地方使用，大大提高了无线通信设备的灵活性。

但是，由于车载无线通信设备通常在露天的环境下使用，而且应用场景不乏环境恶劣的地方，因此，常规用于固定地方的无线通行设备设计并不能很好地对车载无线通信设备进行保护。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种具有三防功能的车载无线通信设备。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种具有三防功能的车载无线通信设备，其特征在于，包括箱体，箱体底部设置有底座，底座的底部设置有弹性橡胶垫；箱体的顶部设置有支撑柱，支撑柱上端设置有防水挡板；箱体内侧顶部设置有恒温风机和负离子发生器，箱体的侧面板上设置有出风口；箱体的侧面板上还设有控制面板，控制面板上设有数据接口；

箱体内部设置有有线通信模块，无线通信模块，中央控制模块和电源模块；中央控制模块分别与恒温风机、负离子发生器、控制面板、有线通信模块、无线通信模块和电源模块连接，用于控制恒温风机、负离子发生器、有线通信模块、无线通信模块和电源模块的运行；电源模块还与有线通信模块和无线电源模块连接，用于为有线通信模块和无线电源模块供电；无线通信模块还与天线连接，用于与外部设备建立无线连接和进行无线数据交互，以及通过天线收发射频信号；有线通信模块还与数据接口连接，通过数据接口与外部设备进行数据交互。

在一种实施方式中，底座的底部设有重型脚杯，脚杯的底部设置有弹性橡胶垫。

在一种实施方式中，防水挡板倾斜设置，其中倾斜角度为15-30度。

在一种实施方式中，控制面板上设有显示屏，显示屏显示无线通信设备的运行状态数据；控制面板上还设有控制按钮，控制按钮用于向中央控制模块输入控制指令。其中，控制指令包括：无线通信设备的开关指令，以及无线通信设备中上述各模块以及设备的开关和控制指令。

在一种实施方式中，中央控制模块通过有线或无线的方式连接有语音采集设备，语音采集设备用于采集用户语音信号；

中央控制模块还包括语音控制单元，语音控制单元用于接收语音接收设备发送的用户语音信号，对接收的用户语音信号进行识别处理，识别并输出相应的控制指令。

在一种实施方式中，语音控制单元进一步包括：

指令数据库单元，用于存储中央控制模块的控制指令以及相应的语音特征参数；

语音去噪单元，用于对接受的用户语音信号进行去噪处理，输出去噪后的语音信号；

端点检测单元，用于对去噪后的语音信号进行端点检测处理，输出去噪后的语音信号的语音部分；

特征提取单元，用于对语音部分进行特征提取处理，获取该语音部分的特征参数；

指令识别单元，用于根据该获取的特征参数和数据库中预存的语音特征参数进行匹配，识别该特征参数对应的控制指令。

输出单元，用于输出相应的控制指令。

本发明的有益效果为：

1)针对车载环境下容易受到的振动影响，从而影响无线通信设备的运行质量，通过在在箱体底座设置底座并且加入弹性橡胶垫，能够有效地起到防震的效果，避免如车辆颠簸等情况造成的无线通信设备的撞击，从而带来的负面影响。针对无线通信设备通常在户外的环境工作，因此容易受到恶劣天气如下雨等影响，通过在无线通信设备箱体顶部设置防水挡板，能够有效地起到防水效果。针对灰尘进入无线通信设备内部容易造成设备运行故障的问题，通过在箱体内设置负离子发生器，能够有效净化箱体内的工作环境，进一步提高无线通信设备的适应性和可靠性。同时，针对超低温工作环境，通过在箱体内设置恒温风机，能够有效地时无线通信设备在合适的工作环境下运行，从而保障无线通信设备的可靠性。

2)无线通信设备通过有线通信模块和无线通信模块分别与外接设备连接，同时通过天线收发射频信号，实现了设备与外接网络的连接，适用于偏远地区等无线信号较弱的地区的使用，充当临时的移动通信交互中心，同时子带电源模块，不受环境等因素所制约，独立工作能力强。

3)同时本发明车载无线通信设备能够进行语音控制，方便操作人员在车厢中对无线通信设备进行控制，大大提高了无线通信设备的操作便捷性。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明的结构主视图；

图2为本发明的内部结构图；

图3为本发明中央控制模块的框架结构图。

附图标记：

1-箱体，2-底座，3-支撑柱，4-防水挡板，5-恒温风机，6-负离子发生器，7-出风口，8-控制面板，9-数据接口，10-有线通信模块，11-无线通信模块，12-中央控制模块，13-电源模块，21-弹性橡胶垫，22-，71-挡雨片，82-控制按钮，81-显示屏，120-语音控制单元，121-语音去噪单元，122-端点检测单元，123-特征提取单元，124-指令识别单元，125-输出单元，129-指令数据库单元。

具体实施方式

结合以下应用场景对本发明作进一步描述。

针对本发明车载无线通信设备的专用箱体设计，参见图1，该具有三防功能的车载无线通信设备，包括箱体1，箱体1底部设置有底座2，底座2的底部设置有弹性橡胶垫21；箱体1的顶部设置有支撑柱3，支撑柱3上端设置有防水挡板4；箱体1内侧顶部设置有恒温风机5和负离子发生器6，箱体1的侧面板上设置有出风口7；箱体1的侧面板上还设有控制面板8，控制面板8上设有数据接口9；

在一种实施方式中，底座2的底部设有重型脚杯22，脚杯的底部设置有弹性橡胶垫21。

在一种实施方式中，防水挡板4倾斜设置，其中倾斜角度为15-30度。

在一种实施方式中，所述出风口7设有挡雨片71和防尘网。

本发明上述实施方式，针对车载环境下容易受到的振动影响，从而影响无线通信设备的运行质量，通过在在箱体底座设置底座并且加入弹性橡胶垫，能够有效地起到防震的效果，避免如车辆颠簸等情况造成的无线通信设备的撞击，从而带来的负面影响。针对无线通信设备通常在户外的环境工作，因此容易受到恶劣天气如下雨等影响，通过在无线通信设备箱体顶部设置防水挡板，能够有效地起到防水效果。针对灰尘进入无线通信设备内部容易造成设备运行故障的问题，通过在箱体内设置负离子发生器，能够有效净化箱体内的工作环境，进一步提高无线通信设备的适应性和可靠性。同时，针对超低温工作环境，通过在箱体内设置恒温风机，能够有效地时无线通信设备在合适的工作环境下运行，从而保障无线通信设备的可靠性。

针对本发明车载无线通信设备的箱体1内部模块设计，参见图2，该箱体1内部设置有有线通信模块10，无线通信模块11，中央控制模块12和电源模块13；中央控制模块12分别与恒温风机5、负离子发生器6、控制面板8、有线通信模块10、无线通信模块11和电源模块13通信连接，用于控制恒温风机5、负离子发生器6、有线通信模块10、无线通信模块11和电源模块13的运行；电源模块13还与有线通信模块10和无线电源模块13电连接，用于为有线通信模块10和无线电源模块13供电；无线通信模块11还与天线连接，用于与外部设备建立无线连接和进行无线数据交互，以及通过天线收发射频信号；有线通信模块10还与数据接口9连接，通过数据接口9与外部设备进行数据交互。

在一种实施方式中，控制面板8上设有显示屏81，显示屏81显示无线通信设备的运行状态数据；控制面板8上还设有控制按钮82，控制按钮82用于向中央控制模块12输入控制指令。其中，控制指令包括：无线通信设备的开关指令，以及无线通信设备中上述各模块以及设备的开关和控制指令。

本发明上述实施方式，无线通信设备通过有线通信模块和无线通信模块分别与外接设备连接，同时通过天线收发射频信号，实现了设备与外接网络的连接，适用于偏远地区等无线信号较弱的地区的使用，充当临时的移动通信交互中心，同时子带电源模块，不受环境等因素所制约，独立工作能力强。

在一种实施方式中，中央控制模块12通过有线或无线的方式连接有语音采集设备，语音采集设备用于采集用户语音信号；

中央控制模块12还包括语音控制单元120，语音控制单元120用于接收语音采集设备发送的用户语音信号，对接收的用户语音信号进行识别处理，识别并输出相应的控制指令。

在一种场景中，例如，当操作人员通过语音采集设备发送“设备运行”的语音信号，中央控制模块在识别该语音信号之后，立即执行控制无线通信设备开始运行的控制指令。当操作人员发出“打开负离子发生器”的语音指令后，中央控制模块对该语音信号进行识别后立即执行“打开负离子发生器开关”的控制指令。

在一种实施方式中，语音控制单元120进一步包括：

指令数据库单元129，用于存储中央控制模块12的控制指令以及相应的语音特征参数；

语音去噪单元121，用于对接收的用户语音信号进行去噪处理，输出去噪后的语音信号；

端点检测单元122，用于对去噪后的语音信号进行端点检测处理，输出去噪后的语音信号的语音部分；

特征提取单元123，用于对语音部分进行特征提取处理，获取该语音部分的特征参数；

指令识别单元124，用于根据该获取的特征参数和数据库中预存的语音特征参数进行匹配，识别该特征参数对应的控制指令。

输出单元125，用于输出相应的控制指令。

针对车载无线设备通常设置室外，但是操作人员通常在车厢中驾驶车辆，如果操作人员需要对无线通信设备进行操作，需要从驾驶室移动到车载无线通信设备的位置对其进行操作。如果在遇到恶劣的天气环境(如暴雨、极低温等)情况，操作人员离开驾驶室对无线通信设备进行操作可能会存在危险的情况。

本发明上述实施方式，通过在驾驶室内设置语音采集设备(如麦克风)，将语音采集设备通过有线或无线网络的方式和无线通信设备中的中央控制模块连接，操作人通过语音采集设备发送语音信号，由中央控制模块对语音信号进行识别，获取相应的控制指令并执行，能够大大提高操作人员对车载语音采集设备的操作便捷程度，有效地提高恶劣情况下操作人员操作的安全性，提供更人性化的操作选择。

在一种实施方式中，端点检测单元122，进一步包括：

对去噪后的语音信号进行分帧加窗处理，得到N帧语音信号，其中第i帧语音信号为x_i(j)；

分别计算每帧语音信号的对数能量，其中采用的对数能量函数为：

d(i)＝lg(τ₁(i)+λ)-lg(λ)

其中，τ₁(i)表示第i帧语音信号的短时能量，λ表示设定的对数能量因子，d(i)表示对数能量，U表示每帧含有的采样点数；

采用Mel滤波器组分别对每帧语音信号进行滤波处理，其中采用的Mel滤波器组包括g个三角形带通个滤波器，计算各三角形滤波器对应的频率子带的Mel子带能量；

其中Mel子带能量获取函数为：

其中δ(i，j)表示第i帧第k条谱线的谱线能量，F(r，j)表示该第r个三角形滤波器的频率响应，S_h(i，r)表示第i帧第第r个三角形滤波器的Mel子带能量；

根据获取的对数能量和Mel子带能量计算各帧语音信号的端点检测因子，其中该端点检测因子的获取函数为：

其中，

其中，JC(i)表示第i帧语音信号的端点检测因子，S_p(i，m)表示第i帧第r个三角形滤波器的Mel子带能量，F(i)表示中间能量，d(i)表示对数能量，mean_i∈N(JC(i))表示平均值计算函数，γ₁表示设定的平滑因子，ζ₁和ζ₂分别表示设定的检测调节因子，max(·)表示取最大值函数，large₂(·)取第二大值函数，1≤Y≤5；

将获取的端点检测因子和设定的端点检测阈值Z进行比较，当端点检测因子大于设定的端点检测阈值Z时，标记该帧语音信号为语音帧，否则标记为非语音帧；

若从某一帧语音信号开始，连续有A帧语音信号被标记为语音帧，则将该语音信号帧标记为语音起始帧；在语音起始帧后，若出现某一帧语音信号之后出现连续B帧语音信号被标记为非语音帧，则将该语音信号帧标记为语音结束帧；根据语音起始帧和语音结束帧获取语音信号中的语音部分。

优选地，Mel滤波器组中包括三角形带通滤波器的数量为g＝24。

优选地，A＝5；B＝5。

优选地，λ＝1。

采用上述方式对去噪后的语音信号进行端点检测处理，通过计算端点检测因子，能够准确区分语音中的语音部分和非语音部分，对车载无线通信设备的现场工作环境影响有良好的适应性，准确性高，鲁棒性强。同时，本发明对语音信号端点检测的时，依据具体语音信号的对数能量作为依据，能够避免传统端点检测算法中以信号形态作为判断依据的主观性较强的方式，进一步提高端点检测的稳定性和适应性。

在一种实施方式中，该端点检测阈值Z采用的自适应更新函数为：

其中，Z′表示更新后的端点检测阈值，ε表示设定的更新因子，κ表示设定的更新调节因子。

针对用户通常坐在车辆驾驶室中对车载无线通信设备进行语音控制，因此用户在车厢内发出语音指令时，语音信号容易受到车辆工作时产生的不同噪声影响(如路面噪声，喇叭声，车辆引擎声等)，采用上述方式对端点检测时的端点检测阈值进行自适应更新，能够进一步提高用户在车厢内对车载无线通信设备进行语音控制时的适应性，进一步提高端点检测的准确度。

在一种实施方式中，语音去噪单元121，对接收的用户语音信号进行去噪处理，输出去噪后的语音信号，具体包括：

采用设定的小波基和分解层数，对接收的语音信号进行离散小波变换，获取该语音信号的高频小波系数和低频小波系数；

对获取的每层分解的高频小波系数进行阈值处理，获取处理后的高频小波系数；

根据低频小波系数和阈值处理后的高频小波系数进行重构处理，输出去噪后的语音信号；

其中，对每层高频小波系数进行阈值处理，采用的自定义阈值处理函数为：

式中，表示第j层阈值处理后的高频小波系数，T表示设定的阈值，其中 σ表示噪声标准差估计，根据高频系数的绝对中值确定，D表示高频小波系数的长度，x_j表示阈值处理前的第j层高频小波系数，α表示设定的阈值调节因子，其中α∈(0，1)。

优选地，α采用以下函数获取：

式中，σ表示噪声标准差估计，根据高频系数的绝对中值确定，γ表示含噪语音信号标准差估计，根据低频系数的绝对中值确定。

本发明上述实施方式，采用上述的方式对接收的语音信号首先进行去噪处理，采用离散小波变换的方式获取该语音信号的高频小波系数，并采用自定义阈值处理函数对每层的高频小波系数进行处理，消除高频小波系数中携带的噪声信号；针对在车载环境中，采集语音信号时可能收到不同种类的噪声干扰，因此，本发明提出的自定义阈值处理函数，能够根据语音信号的实际情况自适应地对高频小波系数进行阈值处理，提高语音信号的质量。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当分析，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种具有三防功能的车载无线通信设备，其特征在于，包括箱体，所述箱体底部设置有底座，所述底座的底部设置有弹性橡胶垫；所述箱体的顶部设置有支撑柱，支撑柱上端设置有防水挡板；所述箱体内侧顶部设置有恒温风机和负离子发生器，所述箱体的侧面板上设置有出风口；所述箱体的侧面板上还设有控制面板，所述控制面板上设有数据接口；

所述箱体内部设置有有线通信模块，无线通信模块，中央控制模块和电源模块；所述中央控制模块分别与恒温风机、负离子发生器、控制面板、有线通信模块、无线通信模块和电源模块连接，用于控制所述恒温风机、负离子发生器、有线通信模块、无线通信模块和电源模块的运行；所述电源模块还与所述有线通信模块和无线电源模块连接，用于为所述有线通信模块和无线电源模块供电；所述无线通信模块还与天线连接，用于与外部设备建立无线连接和进行无线数据交互，以及通过天线收发射频信号；所述有线通信模块还与所述数据接口连接，通过数据接口与外部设备进行数据交互。

2.根据权利要求1所述的一种具有三防功能的车载无线通信设备，其特征在于，所述底座的底部设有重型脚杯，所述脚杯的底部设置有弹性橡胶垫。

3.根据权利要求1所述的一种具有三防功能的车载无线通信设备，其特征在于，所述防水挡板倾斜设置，其中倾斜角度为15-30度。

4.根据权利要求1所述的一种具有三防功能的车载无线通信设备，其特征在于，所述出风口设有挡雨片和防尘网。

5.根据权利要求1所述的一种具有三防功能的车载无线通信设备，其特征在于，所述控制面板上设有显示屏，所述显示屏显示所述无线通信设备的运行状态数据；所述控制面板上还设有控制按钮，所述控制按钮用于向所述中央控制模块输入控制指令。

6.根据权利要求1所述的一种具有三防功能的车载无线通信设备，其特征在于，所述中央控制模块通过有线或无线的方式连接有语音采集设备，所述语音采集设备用于采集用户语音信号；

所述中央控制模块还包括语音控制单元，所述语音控制单元用于接收所述语音接收设备发送的用户语音信号，对接收的用户语音信号进行识别处理，识别并输出相应的控制指令。

7.根据权利要求6所述的一种具有三防功能的车载无线通信设备，其特征在于，所述语音控制单元进一步包括：

指令数据库单元，用于存储中央控制模块的控制指令以及相应的语音特征参数；

语音去噪单元，用于对接受的用户语音信号进行去噪处理，输出去噪后的语音信号；

端点检测单元，用于对去噪后的语音信号进行端点检测处理，输出去噪后的语音信号的语音部分；

特征提取单元，用于对语音部分进行特征提取处理，获取该语音部分的特征参数；

指令识别单元，用于根据该获取的特征参数和数据库中预存的语音特征参数进行匹配，识别该特征参数对应的控制指令。

输出单元，用于输出相应的控制指令。

8.根据权利要求7所述的一种具有三防功能的车载无线通信设备，其特征在于，所述端点检测单元，进一步包括：

对去噪后的语音信号进行分帧加窗处理，得到N帧语音信号，其中第i帧语音信号为x_i(j)；

分别计算每帧语音信号的对数能量，其中采用的对数能量函数为：

d(i)＝lg(τ₁(i)+λ)-lg(λ)

其中，τ₁(i)表示第i帧语音信号的短时能量，λ表示设定的对数能量因子，d(i)表示对数能量，U表示每帧含有的采样点数；

采用Mel滤波器组分别对每帧语音信号进行滤波处理，其中采用的Mel滤波器组包括g个三角形带通个滤波器，计算各三角形滤波器对应的频率子带的Mel子带能量；

其中Mel子带能量获取函数为：

其中δ(i，j)表示第i帧第k条谱线的谱线能量，F(r，j)表示该第r个三角形滤波器的频率响应，S_h(i，r)表示第i帧第第r个三角形滤波器的Mel子带能量；

根据获取的对数能量和Mel子带能量计算各帧语音信号的端点检测因子，其中该端点检测因子的获取函数为：

其中，

其中，JC(i)表示第i帧语音信号的端点检测因子，S_p(i，m)表示第i帧第r个三角形滤波器的Mel子带能量，F(i)表示中间能量，d(i)表示对数能量，mean_i∈N(JC(i))表示平均值计算函数，γ₁表示设定的平滑因子，ζ₁和ζ₂分别表示设定的检测调节因子，max(·)表示取最大值函数，large₂(·)取第二大值函数，1≤Y≤5；

将获取的端点检测因子和设定的端点检测阈值Z进行比较，当端点检测因子大于设定的端点检测阈值Z时，标记该帧语音信号为语音帧，否则标记为非语音帧；

若从某一帧语音信号开始，连续有A帧语音信号被标记为语音帧，则将该语音信号帧标记为语音起始帧；在语音起始帧后，若出现某一帧语音信号之后出现连续B帧语音信号被标记为非语音帧，则将该语音信号帧标记为语音结束帧；根据语音起始帧和语音结束帧获取语音信号中的语音部分。