CN110808792B - 一种无线广播信号播出异常检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无线广播信号播出异常检测系统，包括：模拟接收机，接收下级被监测电台发射的无线电波信号、将该信号解调出模拟信号sl(t)、对该模拟信号sl(t)进行数字化处理得到脉冲编码调制信号sl(n)；下级监测装置，将得到的脉冲编码调制信号sl(n)和预测信号se(n)进行差分、对差分信号d(n)进行自适应量化、编码处理得到编码信号I(n)输出至信道；上级监测装置，接收下级监测装置传送的编码信号I′(n)对其进行解码处理：自适应逆量化、将预测信号与量化差分信号结合获得重建信号，将重建信号与预测信号进行同步调整输出解码信号s(n)，计算解码信号s(n)与上级电台数字化信号g(n)的相似度。

Description

一种无线广播信号播出异常检测系统
技术领域
本发明涉及广播信号处理技术领域，尤其涉及一种无线广播信号播出异常检测系统。
背景技术
下级广播电台在转播上级广播电台节目时可能会发生错播或人为插播广告的情况，因此上级广播电台需要对下级广播电台播出的无线信号进行监测。若以专门工作人员实时监听无线信号解调后的音频，在实际中很不现实。除了此项工作紧张、枯燥外，人工监听本身也易漏报或错报。为了提高工作效率，缓解工作人员压力，可由智能监测系统完成对音频信号的监听工作。当在播出时间段出现错播、插播、中断等异常情况时，能迅速发出告警。
在现有技术中采用音频包络比对技术，经过比对窗口设置、划分音频帧、相似度计算等步骤，实现音频信号的同步切换。对于相似度计算方法，舍弃了传统的音频对比算法，把音频包络的几何形态看作是N维空间中的向量。数学上使用距离判定N维向量相似度，采用“夹角余弦”向量距离。将对比音频分帧，在时域计算两向量点乘再除以两向量能量乘积，找出相似度最大的帧实现同步。但是该技术的缺陷是由于实际无线信号经传输接收后常常有延时，这会造成计算N维音频向量点乘时，时域计算量大。而且该方法只实现了信号同步切换，并未对音频内容进行监测。也没有考虑到音频信号传输过程中编解码对音频信号产生的影响。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种无线广播信号播出异常检测系统，具体包括
模拟接收机，接收下级被监测电台发射的无线电波信号、将该信号解调出模拟信号sl(t)、对该模拟信号sl(t)进行数字化处理得到脉冲编码调制信号sl(n)；
下级监测装置，将得到的脉冲编码调制信号sl(n)和预测信号se(n)进行差分、对差分信号d(n)进行自适应量化、编码处理得到编码信号I(n)输出至信道；
上级监测装置，接收下级监测装置传送的编码信号I′(n)对其进行解码处理：自适应逆量化、将预测信号与量化差分信号结合获得重建信号，将重建信号与预测信号进行同步调整输出解码信号s(n)，计算解码信号s(n)与上级电台数字化信号g(n)的相似度。
所述下级监测装置至少包括编码器，其中编码器将得到的脉冲编码调制信号sl(n)和预测信号se(n)进行差分、对差分信号d(n)进行自适应量化、编码处理得到编码信号I(n)输出至信道。同时对编码信号I(n)进行自适应逆量化处理、再利用ARMA模型计算预测信号，重构新信号反馈回输入端进行下一时刻编码。
所述编码器包括自适应量化器、自适应逆量化器、重建信号计算器、单音及瞬变检测器、ARMA预测模型、量化尺度因子自适应器、自适应速度控制器；
自适应量化器，脉冲编码调制信号I(n)和预测信号se(n)作差得到差分信号d(n)，量化该差分信号d(n)得到编码信号I(n)；
自适应逆量化器，对编码信号I(n)进行逆量化处理得到量化差分信号dq(n)；
重建信号计算器，量化差分信号dq(n)与预测信号se(n)求和得重建信号sr(n)；
单音及瞬变检测器，判断是否存在单音和瞬变信号并输出结果td(n)和tr(n)；
ARMA预测模型，将量化差分信号dq(n)、重建信号sr(n)、瞬变判断结果tr(n)作为输入量计算预测信号se(n)；
量化尺度因子自适应器，根据差分信号不同速率波动，用编码信号I(n)与速度控制参数al(n)相结合计算量化尺度因子y(n)；
自适应速度控制器，接收量化尺度因子y(n)和编码信号I(n)、瞬变判断结果tr(n)和单音判断结果td(n)进行判决、计算、限幅得到自适应速度控制参数al(n)。
所述上级监测装置至少包括解码器和信号相似度计算器；
所述解码器将接收到的编码信号I′(n)进行自适应逆量化得到量化差分信号dq′(n)，dq′(n)与ARMA预测的预测信号重建信号，同步调整后输出解码信号s(n)；
所述信号相似度计算器将接收到的解码信号s(n)和上级电台数字化信号g(n)采用计算Pearson相关系数的方法得到两信号的相似度。
所述解码器包括自适应逆量化器I、重建信号计算器I、单音及瞬变检测器I、ARMA预测模型I、同步编码调整器I、量化尺度因子自适应器I和自适应速度控制器I；其中编码信号I(n)在传送过程中变为编码信号I′(n)；
自适应逆量化器I，接收所述编码器传送的编码信号I′(n)对其进行逆量化处理得到量化差分信号d′q(n)；
重建信号计算器I，量化差分信号d′q(n)与预测信号s′e(n)相加得重建信号s′r(n)；
单音及瞬变检测器I，根据预测系数a′2(n)、量化差分信号d′q(n)和快尺度因子y′l(n)输出单音判断结果t′d(k)和瞬变判断结果t′r(k)；
ARMA预测模型I，将量化差分信号d′q(n)、重建信号s′r(n)、瞬变判断结果t′r(n)作为输入量计算预测信号s′e(n)；
同步编码调整器I，对重建信号s′r(n)和预测信号s′e(n)进行差分得到dx(n)、对dx(n)进行量化、编码、判决、限幅处理后输出解码信号s(n)；
量化尺度因子自适应器I，根据编码信号I′(n)和速度控制参数a′l(n)，输出量化尺度因子y′(n)；
自适应速度控制器I，根据量化尺度因子y′(n)和编码信号I′(n)以及单音判断结果t′d(n)和瞬变判断结果t′r(n)，输出自适应速度控制参数a′l(n)。
所述信号相似度计算器将解码信号s(n)和上级电台数字化信号g(n)构造成复信号h(n)，通过对h(n)做DFT变换将其从时域转换至频域、计算出Pearson相关系数的分子的频域结果Z(k)后，对Z(k)进行IDFT变换转换回时域、取时域结果的实部得到RZ(n)，根据解码信号s(n)的标准差和上级电台数字化信号g(n)的标准差计算Pearson相关系数的分母，根据RZ(n)和分母信息求得解码信号s(n)和上级电台数字化信号g(n)的相似度。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种无线广播信号播出异常检测系统，该系统在计算广播信号相似度时采用求其Pearson相关系数的方法，通过判断相关系数pr值接近1还是接近0来判断两者相似程度，进而判断无线广播信号播出是否异常。由于计算pr的分子时，在时域计算量大，将其转换到频域简化计算，再反变换得到结果。为了程序简便，信号同步和计算信号相似性使用相同的循环实现；并且广播信号传输时使用波形编解码的方式，上下级监测装置可以自适应编解码，整个过程能够根据输入信号情况自适应调整，编解码效率较高；另外，编解码器中对信号进行预测时，均采用了ARMA时间序列分析模型，可对多种音频信号进行预测。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，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为本发明系统的结构示意图；
图2为本发明中编码器的结构示意图；
图3为本发明中解码器的结构示意图；
图4为本发明中信号相似度计算器的结构示意图；
图5为本发明中不同信噪比时音频相似度对比示意图；
图6为本发明中不同误码率时音频相似度对比示意图；
图7为本发明中下级监测装置mp3格式音频相似度对比示意图；
图8为本发明中下级监测装置aac格式音频相似度对比示意图；
图9为本发明中下级监测装置wma格式音频相似度对比示意图；
图10为本发明中不同延时时音频相似度对比示意图；
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
如图1所示的一种无线广播信号播出异常检测系统，包括：模拟接收机、下级监测装置和上级监测装置。其中模拟接收机的作用是接收下级被监测电台发射的无线电波信号，将该信号解调出模拟信号sl(t)、对该模拟信号sl(t)进行数字化处理得到脉冲编码调制信号sl(n)。将脉冲编码调制信号sl(n)作为输入信号传送至下级监测装置。其中下级监测装置的作用是将脉冲编码调制信号sl(n)和预测信号se(n)差分、对差分信号d(n)进行自适应量化、编码处理得到编码信号I(n)输出至信道。上级监测装置，接收下级监测装置传送的编码信号I′(n)对其进行解码处理：自适应逆量化、将预测信号与量化差分信号结合获得重建信号，将重建信号与预测信号进行同步调整输出解码信号s(n)，计算解码信号s(n)与上级电台数字化信号g(n)的相似度。
作为优选的方式：所述下级监测装置至少包括编码器，其中编码器将得到的脉冲编码调制信号sl(n)和预测信号se(n)进行差分、对差分信号d(n)进行自适应量化、编码处理得到编码信号I(n)输出至信道。同时对编码信号I(n)进行自适应逆量化处理、再利用ARMA模型计算预测信号，重构新信号反馈回输入端进行下一时刻编码。
进一步的，所述编码器包括自适应量化器、自适应逆量化器、重建信号计算器、单音及瞬变检测器、ARMA预测模型、量化尺度因子自适应器、自适应速度控制器；
进一步的，自适应量化器，将脉冲编码调制信号sl(n)和预测信号se(n)作差得到差分信号d(n)，量化该差分信号d(n)得到编码信号I(n)。
作为优选的方式：差分信号d(n)为：
d(n)＝sl(n)-se(n) (1)
用4电平非均匀对数型自适应量化器量化该差分信号d(n)，即量化器输出为2bit。为避免除法运算，可在对数域进行。取log2|d(n)|再与量化尺度因子y(n)相减，确定量化器输入范围，对照表1得到低位输出，再加上符号位，获得输出信号I(n)。
表1
Figure BDA0002279980020000051
进一步的，自适应逆量化器，对编码信号I(n)进行逆量化处理得到量化差分信号dq(n)。
作为优选的方式：由I(n)低位对照表1得到逆量化输出值，再加上y(n)取以2为底的反对数，结果加上符号位得到量化差分信号dq(n)。
进一步的，重建信号计算器，将量化差分信号dq(n)与预测信号se(n)相加得重建信号sr(n)。
作为优选的方式：
sr(n)＝se(n)+dq(n) (2)
进一步的，单音及瞬变检测器，判断是否存在单音信号和瞬变信号并输出判断结果tr(n)和td(n)。
作为优选的方式：
第一：检测是否有单音信号
Figure BDA0002279980020000052
td(n)＝1认为存在单音信号，量化器驱动到快速自适应模式；
第二：检测是否有瞬变信号
Figure BDA0002279980020000053
tr(n)＝1认为产生瞬变，此时预测系数ai(n)、bi(n)设为0，量化器驱动到快速自适应模式。
进一步的，ARMA预测模型，将量化差分信号dq(n)、重建信号sr(n)、瞬变判断结果tr(n)作为输入量计算预测信号se(n)；
作为优选的方式：在输入端采取六阶零点模型和二阶极点模型进行预测。
ARMA预测公式：
Figure BDA0002279980020000061
其中：
Figure BDA0002279980020000062
sr(n-i)＝se(n-i)+dq(n-i) (7)
二阶极点模型：
a1(n)＝0.99609375·a1(n-1)+0.01171875·sgn[p(n)]sgn[p(n-1)] (8)
a2(n)＝0.9921875·a2(n-1)+0.0078125·{sgn[p(n)]sgn[p(n-2)]-f[a1(n-1)]sgn[p(n)]sgn[p(n-1)]} (9)
其中：
p(n)＝dq(n)+sez(n) (10)
Figure BDA0002279980020000063
上式中，sgn[x]为符号函数，x≥0,sgn[x]＝1；x<0,sgn[x]＝-1，但当p(n-i)＝0且i＝0时，sgn[p(n-i)]＝0。
作为稳定约束，应保证：
|a2(n)≤0.75同时|a1(n)≤0.9375-a2(n) (12)
另外，如果tr(n)＝1，a1(n)＝a2(n)＝0。
六阶零点模型：
Figure BDA0002279980020000064
上式中，sgn[x]为符号函数，x≥0,sgn[x]＝1；x<0,sgn[x]＝-1，但当dq(n-i)＝0且i＝0时，
Figure BDA0002279980020000065
公式隐含着bi(n)被限制在±2之间。
另外，如果tr(n)＝1，b1(n)＝b2(n)＝...＝b6(n)＝0。
进一步的，量化尺度因子自适应器，根据差分信号不同速率波动采用编码信号I(n)与速度控制参数al(n)相结合计算量化尺度因子y(n)。
作为优选的方式：
第一：快尺度因子yu(n)由y(n)递归计算：
yu(n)＝0.96875·y(n)+0.03125·W[I(n)] 1.06≤yu(n)≤10.00 (14)
其中离散函数W[I(n)]根据表2定义：
表2
|I(n)| 1 0
W[I(n)] 27.44 -1.38
第二：慢尺度因子yl(n)由yu(n)低通滤波得到：
yl(n)＝0.984375·yl(n-1)+0.015625·yu(n) (15)
快慢因子结合得到结果：
y(n)＝al(n)yu(n-1)+[1-al(n)]yl(n-1) 0≤al(n)≤1 (16)
进一步的，自适应速度控制器，接收量化尺度因子y(n)和编码信号I(n)、瞬变判断结果tr(n)和单音判断结果td(n)进行判决、计算、限幅得到自适应速度控制参数al(n)。
作为优选的方式：
计算I(n)两种相对平均值：
短时：dms(n)＝0.96875·dms(n-1)+0.03125·F[I(n-1)] (17)
长时：dml(n)＝0.9921875·dml(n-1)+0.0078125·F[I(n-1)] (18)
其中函数F[I(n)]根据表3定义取值：
表3
|I(n)| 1 0
F[I(n)] 7 0
根据这两个平均值，ap(n)有以下定义：
Figure BDA0002279980020000081
自适应速度控制参数al(n)由ap(n-1)限幅得到：
Figure BDA0002279980020000082
进一步的，所述上级监测装置至少包括解码器和信号相似度计算器。其中解码器框图如图3，解码器将接收到的编码信号I′(n)进行自适应逆量化得到量化差分信号d′q(n)，d′q(n)与ARMA模型预测的预测信号重建信号，同步调整后输出解码信号s(n)；其中信号相似度计算器框图如图4，将接收到的解码信号s(n)和上级电台数字化信号g(n)采用计算Pearson相关系数的方法得到两信号的相似度。
进一步的，所述解码器包括自适应逆量化器I、重建信号计算器I、单音及瞬变检测器I、ARMA预测模型I、同步编码调整器I、量化尺度因子自适应器I和自适应速度控制器I；其中编码信号I(n)在传送过程中变为编码信号I′(n)；
进一步的，自适应量逆化器I，接收所述编码器传送的编码信号I′(n)对其进行逆量化处理得到量化差分信号d′q(n)。
作为优选的方式：I′(n)对照表4得到逆量化输出值，加上y′(n)，取以2为底的反对数得到量化差分信号d′q(n)
表4
Figure BDA0002279980020000083
进一步的，重建信号计算器I，将量化差分信号d′q(n)与预测信号s′e(n)进行信号重建得到重建信号s′r(n)。
作为优选的方式：
s′r(n)＝s′e(n)+d′q(n) (21)
进一步的，单音及瞬变检测器I，根据预测系数a′2(n)、量化差分信号d′q(n)和快尺度因子y′l(n)输出判断结果t′d(k)和t′r(k)。
作为优选的方式：
第一：检测是否有单音信号
Figure BDA0002279980020000091
t′d(n)＝1认为存在单音信号，量化器驱动到快速自适应模式；
第二：检测是否有瞬变信号
Figure BDA0002279980020000092
t′r(n)＝1认为产生瞬变，此时预测系数a′i(n)、b′i(n)设为0，量化器驱动到快速自适应模式。
进一步的，ARMA预测模型I，将量化差分信号d′q(n)、重建信号s′r(n)和瞬变信号判断结果t′r(n)作为输入量从而计算预测信号s′e(n)。
作为优选的方式：ARMA预测公式：
Figure BDA0002279980020000093
其中：
Figure BDA0002279980020000094
s′r(n-i)＝s′e(n-i)+d′q(n-i) (26)
二阶极点模型：
a′1(n)＝0.99609375·a′1(n-1)+0.01171875·sgn[p′(n)]sgn[p′(n-1)] (27)
a′2(n)＝0.9921875·a′2(n-1)+0.0078125·{sgn[p′(n)]sgn[p′(n-2)]-f[a′1(n-1)]sgn[p′(n)]sgn[p′(n-1)]} (28)
其中：
p′(n)＝d′q(n)+s′ez(n) (29)
Figure BDA0002279980020000095
上式中，sgn[x]为符号函数，x≥0,sgn[x]＝1；x<0,sgn[x]＝-1，但当p′(n-i)＝0且i＝0时，sgn[p′(n-i)]＝0。
作为稳定约束，应保证：
|a′2(n)|≤0.75同时|a′1(n)|≤0.9375-a′2(n) (31)
另外，如果t′r(n)＝1，a′1(n)＝a′2(n)＝0。
六阶零点模型：
Figure BDA0002279980020000101
上式中，sgn[x]为符号函数，x≥0,sgn[x]＝1；x<0,sgn[x]＝-1，但当d′q(n-i)＝0且i＝0时，
Figure BDA0002279980020000102
公式隐含着b′i(n)被限制在±2之间。
另外，如果t′r(n)＝1，b′1(n)＝b′2(n)＝...＝b′6(n)＝0。
进一步的，同步编码调整器I，对重建信号s′r(n)和预测信号s′e(n)进行差分得到dx(n)、对dx(n)进行量化、编码判决、限幅处理输出解码信号s(n)。
作为优选的方式：同步调整过程如下：
dx(n)＝s′r(n)-s′e(n) (33)
对dx(n)量化编码，产生码字Idx(n)，根据式34限幅确定最终解码输出s(n)。
Figure BDA0002279980020000103
Figure BDA0002279980020000104
表示幅度比s′r(n)高一个量化电平的脉冲编码调制码；
Figure BDA0002279980020000105
表示幅度比s′r(n)低一个量化电平的脉冲编码调制码。
进一步的，量化尺度因子自适应器I，根据编码信号I′(n)和速度控制参数a′l(n)输出量化尺度因子y′(n)。
作为优选的方式：
第一：快尺度因子y′u(n)由y′(n)递归计算：
y′u(n)＝0.96875·y′(n)+0.03125·W[I′(n)] 1.06≤y′u(n)≤10.00 (35)
其中离散函数W[I′(n)]根据表5定义：
表5
|I′(n)| 1 0
W[I′(n)] 27.44 -1.38
第二：慢尺度因子y′l(n)由y′u(n)低通滤波得到：
y′l(n)＝0.984375·y′l(n-1)+0.015625·y′u(n) (36)
快慢因子结合得到结果：
y′(n)＝a′l(n)y′u(n-1)+[1-a′l(n)]y′l(n-1) 0≤a′l(n)≤1 (37)
进一步的，自适应速度控制器I，根据量化尺度因子y′(n)和编码信号I′(n)以及单音判断结果t′d(n)和瞬变判断结果t′r(n)，输出自适应速度控制参数a′l(n)。
作为优选的方式：
计算I(n)两种相对平均值：
短时：d′ms(n)＝0.96875·d′ms(n-1)+0.03125·F[I′(n-1)] (38)
长时：d′ml(n)＝0.9921875·d′ml(n-1)+0.0078125·F[I′(n-1)] (39)
其中函数F[I′(n)]根据表6定义取值：
表6
|I′(n)| 1 0
F[I′(n)] 7 0
根据这两个平均值，a′p(n)有以下定义：
Figure BDA0002279980020000111
自适应速度控制参数a′l(n)由a′p(n-1)限幅得到：
Figure BDA0002279980020000112
进一步的，所述信号相似度计算器将解码信号s(n)和上级电台数字化信号g(n)构造成复信号h(n)，通过对h(n)做DFT变换将其从时域转换至频域、计算出Pearson相关系数的分子的频域结果Z(k)后，对Z(k)进行IDFT变换转换回时域、取时域结果的实部得到RZ(n)，根据解码信号s(n)的标准差和上级电台数字化信号g(n)的标准差计算Pearson相关系数的分母，根据RZ(n)和分母信息求得解码信号s(n)和上级电台数字化信号g(n)的相似度。
作为优选的方式：相似度利用Pearson相关系数pr来体现，公式如下：
Figure BDA0002279980020000121
由于Pearson相关系数pr的分子部分在时域计算量较大，将其转换至频域计算后再反变换，结构框图如图4。
构造复信号h(n)＝s(n)+g(n)j，计算h(n)的DFT结果为H(k)，采用的是基2时域抽取的快速傅里叶变换方法，DFT公式如下的：
Figure BDA0002279980020000122
H(k)实部、虚部分别为RH(k)、IH(k)。计算z(n)的DFT信号Z(k)的实部、虚部如下：
Figure BDA0002279980020000123
Figure BDA0002279980020000124
Z(k)＝RZ(k)+IZ(k)j,k＝0,1,…,N-1 (46)
计算Z(k)的IDFT结果为z(n)，z(n)实部RZ(n)除以N为pr的分子。IDFT公式如下：
Figure BDA0002279980020000125
分别计算s(n)、g(n)两信号的标准差，标准差乘积即为pr的分母。
Figure BDA0002279980020000126
Figure BDA0002279980020000127
实际广播信号传播过程中会造成延时，下级监测装置传来的信号往往不能与上级监测装置信号同步。为了满足同步需求，计算两段音频相似度步骤如下：
S1:s(n)取最新的16.384秒数据(采样频率为8kHz，即131072个采样点)设为s1(n)；g(n)取最新10.24秒数据(即81920个采样点)设为g1(n)；
S2:s1(n)的[0,81920)点与g1(n)计算pr；
S3:s1(n)向后顺移一点，取[1,81921)点与g1(n)计算pr；
S4:s1(n)依次顺移一点，保持取81920个点与g1(n)计算pr，直至n∈[49152,131072)；
S5:比较找出其中pr的最大值，作为两段音频当前2.048秒的相似度。
各自用新的2.048秒(即16384个点)音频数据更新s1(n)和g1(n)，即s1(n)和g1(n)前2.048秒数据移出循环，后面移入新的2.048秒数据，重复上述步骤依次计算每2.048秒的相似度输出。
为了验证本发明的有效性，进行了若干测试。需要说明，为了验证方法适用于多种类型的声音，音频数据包含语音部分和音乐部分。
在不同信噪比(加性高斯白噪声)情况下，两段音频的相似度如图5所示；结果可见，在通常信噪比条件下，相似度基本不变；在很低信噪比(5dB)条件下，相似度有小幅度下降，但仍能满足实际应用对监测性能的要求。
信噪比取真实调频广播参数40dB时，在不同误码率情况下，两段音频的相似度如图6所示；结果可见，随着信道误码率的升高，相似度略有下降，但误码率达到10-3仍可满足实际应用对监测性能的要求。
在下级监测装置与上级监测装置音频格式不同情况下，两段音频的相似度如图7～图9所示；结果可见：在信噪比40dB条件下，下级监测装置与上级监测装置对应相同音频格式时可达到最好的检测效果；对应格式不同时，相似度略有下降，但仍可满足实际应用对监测性能的要求。
在不同延时情况下，两段音频的相似度如图10所示；结果可见：在信噪比40dB条件下，随着下级监测装置信号传输至上级监测装置的延时的增加，7条曲线几乎完全重合，相似度基本不变，延时达到6s时仍能良好完成监测。
以上比较性测试均显示了本发明的良好鲁棒性和良好的工作稳定性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种无线广播信号播出异常检测系统，其特征在于包括：
模拟接收机，接收下级被监测电台发射的无线电波信号、将该信号解调出模拟信号sl(t)、对该模拟信号sl(t)进行数字化处理得到脉冲编码调制信号sl(n)；
下级监测装置，将得到的脉冲编码调制信号sl(n)和预测信号se(n)进行差分、对差分信号d(n)进行自适应量化、编码处理得到编码信号I(n)输出至信道；
上级监测装置，接收下级监测装置传送的编码信号I′(n)对其进行解码处理：自适应逆量化、将预测信号与量化差分信号结合获得重建信号，将重建信号与预测信号进行同步调整输出解码信号s(n)，计算解码信号s(n)与上级电台数字化信号g(n)的相似度；
所述上级监测装置至少包括解码器和信号相似度计算器；其中解码器将接收到的编码信号I′(n)进行自适应逆量化得量化差分信号d′q(n)，d′q(n)与ARMA预测的预测信号重建信号，同步调整后输出解码信号s(n)；
其中信号相似度计算器将接收到的解码信号s(n)和上级电台数字化信号g(n)采用计算Pearson相关系数的方法得到两信号的相似度；
所述信号相似度计算器将解码信号s(n)和上级电台数字化信号g(n)构造成复信号h(n)，通过对h(n)做DFT变换将其从时域转换至频域、计算出Pearson相关系数的分子的频域结果Z(k)后，对Z(k)进行IDFT变换转换回时域、取时域结果的实部得到RZ(n)，根据解码信号s(n)的标准差和上级电台数字化信号g(n)的标准差计算Pearson相关系数的分母，根据RZ(n)和分母信息求得解码信号s(n)和上级电台数字化信号g(n)的相似度。
2.根据权利要求1所述的一种无线广播信号播出异常检测系统，其特征还在于：所述下级监测装置至少包括编码器，其中编码器将得到的脉冲编码调制信号sl(n)和预测信号se(n)进行差分、对差分信号d(n)进行自适应量化、编码处理得到编码信号I(n)输出至信道，同时对编码信号I(n)进行自适应逆量化处理、再利用ARMA模型计算预测信号，重构新信号反馈回输入端进行下一时刻编码。
3.根据权利要求2所述的一种无线广播信号播出异常检测系统，其特征还在于：所述编码器包括自适应量化器、自适应逆量化器、重建信号计算器、单音及瞬变检测器、ARMA预测模型、量化尺度因子自适应器和自适应速度控制器；
自适应量化器，脉冲编码调制信号I(n)和预测信号se(n)作差得到差分信号d(n)，量化该差分信号d(n)得到编码信号I(n)；
自适应逆量化器，对编码信号I(n)进行逆量化处理得到量化差分信号dq(n)；
重建信号计算器，量化差分信号dq(n)与预测信号se(n)求和得重建信号sr(n)；
单音及瞬变检测器，判断是否存在单音和瞬变信号并输出结果td(n)和tr(n)；
ARMA预测模型，将量化差分信号dq(n)、重建信号sr(n)、瞬变判断结果tr(n)作为输入量计算预测信号se(n)；
量化尺度因子自适应器，根据差分信号不同速率波动，用编码信号I(n)与速度控制参数al(n)相结合计算量化尺度因子y(n)；
自适应速度控制器，接收量化尺度因子y(n)和编码信号I(n)、瞬变判断结果tr(n)和单音判断结果td(n)进行判决、计算、限幅得到自适应速度控制参数al(n)。
4.根据权利要求2所述的一种无线广播信号播出异常检测系统，其特征还在于：所述解码器包括自适应逆量化器I、重建信号计算器I、单音及瞬变检测器I、ARMA预测模型I、同步编码调整器I、量化尺度因子自适应器I和自适应速度控制器I；其中编码信号I(n)在传送过程中变为编码信号I′(n)；
自适应逆量化器I，接收所述编码器传送的编码信号I′(n)对其进行逆量化处理得到量化差分信号d′q(n)；
重建信号计算器I，量化差分信号d′q(n)与预测信号s′e(n)相加得重建信号s′r(n)；
单音及瞬变检测器I，根据预测系数a′2(n)、量化差分信号d′q(n)和快尺度因子y′l(n)输出单音判断结果t′d(k)和瞬变判断结果t′r(k)；
ARMA预测模型I，将量化差分信号d′q(n)、重建信号s′r(n)、瞬变判断结果t′r(n)作为输入量计算预测信号s′e(n)；
同步编码调整器I，对重建信号s′r(n)和预测信号s′e(n)进行差分得到dx(n)、对dx(n)进行量化、编码、判决、限幅处理后输出解码信号s(n)；
量化尺度因子自适应器I，根据编码信号I′(n)和速度控制参数al′(n)，输出量化尺度因子y′(n)；
自适应速度控制器I，根据量化尺度因子y′(n)和编码信号I′(n)以及单音判断结果t′d(n)和瞬变判断结果t′r(n)，输出自适应速度控制参数a′l(n)。
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