CN112927704A - 一种沉默式全天候单兵通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种沉默式全天候单兵通信系统，包括终端一、终端二和终端三，所述终端一的内部设置有第一中央处理模块，所述终端二的内部设置有第二中央处理模块，所述终端三的内部设置有第三中央处理模块，所述第一中央处理模块的输出端双向电性连接有第一网络通信模块，所述第二中央处理模块的输出端双向电性连接有第二网络通信模块，本发明通过设置肌电传感器对用户下颌运动产生的肌电信号进行采集，从而得到肌电编码，并通过多个用户之间的网络通信模块将肌电编码传递给其他终端，其他终端在接收到信号之后进行信号译码，得到指令并输出，从而能够实现既可以保持环境安静，又可以解放双手，且能够全天候使用的无声单兵通信系统。

Description

一种沉默式全天候单兵通信系统
技术领域
本发明属于通信系统领域，具体为一种沉默式全天候单兵通信系统。
背景技术
现有生活中，单兵通信系统是特种部队、作战小分队的基本装备，能够实现小分队内部成员间的信息交流和情报共享，话音是单兵通信系统中最常用的通信方式，但在需要保持安静的作战环境下无法使用，而军用手语、报文通信等是话音通信的一些替代方案，但这些方案仍然存在不足，例如无法解放双手、夜间无法使用、通信双方必须处于相互视野范围内、通信效率不高等。
因此，基于以上不足，提出了一种能够既可以保持环境安静，又可以解放双手，且能够全天候使用的无声单兵作战通信系统设计方案。
发明内容：
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种沉默式全天候单兵通信系统，解决了背景技术中提到的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种技术方案：
一种沉默式全天候单兵通信系统，包括终端一、终端二和终端三，所述终端一的内部设置有第一中央处理模块，所述终端二的内部设置有第二中央处理模块，所述终端三的内部设置有第三中央处理模块，所述第一中央处理模块的输出端双向电性连接有第一网络通信模块，所述第二中央处理模块的输出端双向电性连接有第二网络通信模块，所述第三中央处理模块的输出端双向电性连接有第三网络通信模块，所述第一网络通信模块、第二网络通信模块均与第三网络通信模块通过WLAN连接，所述第一网络通信模块与第二网络通信模块通过WLAN连接，所述第一中央处理模块的输出端分别电性连接有第一AR接口模块与第一语音播报模块，所述第二中央处理模块的输出端分别电性连接有第二AR接口模块与第二语音播报模块，所述第三中央处理模块的输出端分别电性连接有第三AR接口模块与第三语音播报模块，所述第一中央处理模块的输入端电性连接有第一I/O接口模块，所述第一I/O接口模块的输入端电性连接有第一信号采集模块，所述第二中央处理模块的输入端电性连接有第二I/O接口模块，所述第二I/O接口模块的输入端电性连接有第二信号采集模块，所述第三中央处理模块的输入端电性连接有第三I/O接口模块，所述第三I/O接口模块的输入端电性连接有第三信号采集模块。
作为优选，所述第一AR接口模块、第二AR接口模块与第三AR接口模块的输出端均电性连接有AR显示模块；
所述第一AR接口模块、第二AR接口模块与第三AR接口模块用于接收第一中央处理模块、第二中央处理模块与第三中央处理模块传输的指令，并将其传输至AR显示模块；
所述AR显示模块用于根据接收的指令进行文本显示。
作为优选，所述第一信号采集模块、第二信号采集模块与第三信号采集模块均为肌电传感器。
所述第一信号采集模块、第二信号采集模块与第三信号采集模块均用于采集用户下颌运动产生的肌电信号，并对其进行传输。
作为优选，所述第一I/O接口模块、第二I/O接口模块与第三I/O接口模块用于接收第一信号采集模块、第二信号采集模块与第三信号采集模块传输的肌电信号，并对其进行传输。
作为优选，所述第一中央处理模块、第二中央处理模块与第三中央处理模块用于接收第一I/O接口模块、第二I/O接口模块与第三I/O接口模块传输的肌电信号，并对其进行编码，还用于控制第一网络通信模块、第二网络通信模块与第三网络通信模块进行编码信息传输，同时用于接收第一网络通信模块、第二网络通信模块与第三网络通信模块传输的编码信息，并生成语音或者文本命令，控制第一语音播报模块、第二语音播报模块、第三语音播报模块或者AR接口模块进行语音播报或文本显示；
所述第一网络通信模块、第二网络通信模块与第三网络通信模块用于接收编码信息，并对其进行传输。
作为优选，所述第一中央处理模块、第二中央处理模块与第三中央处理模块均选用高性能嵌入式微处理器。
作为优选，所述肌电传感器的信号采集方法为：根据使用者的肌电信号强度设置号指定的阈值，当所述肌电传感器检测到肌电信号时，将其信号强度与预先设定好的阈值进行比较，若大于信号阈值，认为该信号是有效信号，即用户完成了一次肌肉运动，若不超过该阈值则认为该信号为噪声信号，将其丢弃。
作为优选，所述肌电传感器固定于使用者的太阳穴上，采集使用者咬合肌发力时太阳穴处肌肉收缩时的肌电信号。
作为优选，所述第一中央处理模块、第二中央处理模块与第三中央处理模块进行编码的具体操作为：在单位时间内当使用者咬合肌发力一次时，向第一中央处理模块、第二中央处理模块或者第三中央处理模块输入信号0，当咬合肌连续发力两次时，向第一中央处理模块、第二中央处理模块或者第三中央处理模块输入信号1，所述第一中央处理模块、第二中央处理模块与第三中央处理模块将使用者的肌肉收缩信号转化为计算机可识别的二进制码，并将语音信号或者文本命令按照特定方式进行编码，形成译码表。
作为优选，所述第一中央处理模块、第二中央处理模块与第三中央处理模块生成语音或者文本命令的具体操作为：根据第一网络通信模块、第二网络通信模块与第三网络通信模块接收的编码信息查找所述译码表，将使用者想要表达的语意转化为语音信号或者文本命令输出。
本发明的有益效果是：本发明通过设置肌电传感器对用户下颌运动产生的肌电信号进行采集，从而得到肌电编码，并通过多个用户之间的网络通信模块将肌电编码传递给其他终端，其他终端在接收到信号之后进行信号译码，得到指令并输出，从而能够实现既可以保持环境安静，又可以解放双手，且能够全天候使用的无声单兵通信系统。
附图说明：
为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
图1是本发明软件系统总体架构图；
图2是本发明小队内通信系统网络拓扑结构图；
图3是本发明用户佩戴效果图；
图4是本发明肌电信号采集原理图；
图5是本发明肌肉运动与语意/指令信息间联系的建立过程示意图。
具体实施方式：
如图1-5所示，本具体实施方式采用以下技术方案：
实施例：
一种沉默式全天候单兵通信系统，包括终端一、终端二和终端三，所述终端一的内部设置有第一中央处理模块，所述终端二的内部设置有第二中央处理模块，所述终端三的内部设置有第三中央处理模块，所述第一中央处理模块的输出端双向电性连接有第一网络通信模块，所述第二中央处理模块的输出端双向电性连接有第二网络通信模块，所述第三中央处理模块的输出端双向电性连接有第三网络通信模块，所述第一网络通信模块、第二网络通信模块均与第三网络通信模块通过WLAN连接，所述第一网络通信模块与第二网络通信模块通过WLAN连接，所述第一中央处理模块的输出端分别电性连接有第一AR接口模块与第一语音播报模块，所述第二中央处理模块的输出端分别电性连接有第二AR接口模块与第二语音播报模块，所述第三中央处理模块的输出端分别电性连接有第三AR接口模块与第三语音播报模块，所述第一中央处理模块的输入端电性连接有第一I/O接口模块，所述第一I/O接口模块的输入端电性连接有第一信号采集模块，所述第二中央处理模块的输入端电性连接有第二I/O接口模块，所述第二I/O接口模块的输入端电性连接有第二信号采集模块，所述第三中央处理模块的输入端电性连接有第三I/O接口模块，所述第三I/O接口模块的输入端电性连接有第三信号采集模块。
其中，所述第一AR接口模块、第二AR接口模块与第三AR接口模块的输出端均电性连接有AR显示模块。
所述第一AR接口模块、第二AR接口模块与第三AR接口模块用于接收第一中央处理模块、第二中央处理模块与第三中央处理模块传输的指令，并将其传输至AR显示模块；
所述AR显示模块用于根据接收的指令进行文本显示。
其中，所述第一信号采集模块、第二信号采集模块与第三信号采集模块均为肌电传感器。
所述第一信号采集模块、第二信号采集模块与第三信号采集模块均用于采集用户下颌运动产生的肌电信号，并对其进行传输。
其中，所述第一I/O接口模块、第二I/O接口模块与第三I/O接口模块用于接收第一信号采集模块、第二信号采集模块与第三信号采集模块传输的肌电信号，并对其进行传输。
其中，所述第一中央处理模块、第二中央处理模块与第三中央处理模块用于接收第一I/O接口模块、第二I/O接口模块与第三I/O接口模块传输的肌电信号，并对其进行编码，还用于控制第一网络通信模块、第二网络通信模块与第三网络通信模块进行编码信息传输，同时用于接收第一网络通信模块、第二网络通信模块与第三网络通信模块传输的编码信息，并生成语音或者文本命令，控制第一语音播报模块、第二语音播报模块、第三语音播报模块或者AR接口模块进行语音播报或文本显示；
所述第一网络通信模块、第二网络通信模块与第三网络通信模块用于接收编码信息，并对其进行传输。
其中，所述第一中央处理模块、第二中央处理模块与第三中央处理模块均选用高性能嵌入式微处理器。
其中，所述肌电传感器的信号采集方法为：根据使用者的肌电信号强度设置号指定的阈值，当所述肌电传感器检测到肌电信号时，将其信号强度与预先设定好的阈值进行比较，若大于信号阈值，认为该信号是有效信号，即用户完成了一次肌肉运动，若不超过该阈值则认为该信号为噪声信号，将其丢弃。
其中，所述肌电传感器固定于使用者的太阳穴上，采集使用者咬合肌发力时太阳穴处肌肉收缩时的肌电信号。
其中，所述第一中央处理模块、第二中央处理模块与第三中央处理模块进行编码的具体操作为：在单位时间内当使用者咬合肌发力一次时，向第一中央处理模块、第二中央处理模块或者第三中央处理模块输入信号0，当咬合肌连续发力两次时，向第一中央处理模块、第二中央处理模块或者第三中央处理模块输入信号1，所述第一中央处理模块、第二中央处理模块与第三中央处理模块将使用者的肌肉收缩信号转化为计算机可识别的二进制码，并将语音信号或者文本命令按照特定方式进行编码，形成译码表。
其中，所述第一中央处理模块、第二中央处理模块与第三中央处理模块生成语音或者文本命令的具体操作为：根据第一网络通信模块、第二网络通信模块与第三网络通信模块接收的编码信息查找所述译码表，将使用者想要表达的语意转化为语音信号或者文本命令输出。
本发明的使用状态为：在使用时，将本系统集成于头戴式设备上，并对用户进行佩戴，如图3所示，同时通过第一网络通信模块、第二网络通信模块与第三网络通信模块进行三个终端之间的数据互通，如图2所示，可以根据实际的需求配置多个不同的队员以及终端，实现多个队员或者终端之间的通信，可以进行灵活设置，同时采取网状网络拓扑结构，在网状结构的网络中，各节点之间没有主从关系，当任意节点遭受损失时都不会影响其余网络节点间的通信，在进行实际的通信时，首先根据使用者的肌电信号强度设置号指定的阈值，当肌电传感器检测到肌电信号时，将其信号强度与预先设定好的阈值进行比较，若大于信号阈值，认为该信号是有效信号，即用户完成了一次肌肉运动，若不超过该阈值则认为该信号为噪声信号，将其丢弃，在单位时间内当使用者咬合肌发力一次时，向第一中央处理模块、第二中央处理模块或者第三中央处理模块输入信号0，当咬合肌连续发力两次时，向第一中央处理模块、第二中央处理模块或者第三中央处理模块输入信号1，第一中央处理模块、第二中央处理模块与第三中央处理模块将使用者的肌肉收缩信号转化为计算机可识别的二进制码，并将语音信号或者文本命令按照特定方式进行编码，形成译码表，同时还可以采用5位二进制码，根据编队人员数量，也可以采用其他编码方案，译码表如下：
Figure BDA0002907942380000071
Figure BDA0002907942380000081
采用五位等长码编码，一共可以表示32条信息。常见的战术编组通常以8人为基本单位，所以00001-01000八条编码用来指代战术小队中的8名队员，其余23条编码与国际上通用的23条战术手语一一对应。
可通过肌电传感器对其中一个队员下颌运动产生的肌电信号进行采集，然后通过中央处理模块对肌电信号进行编码处理，然后通过网络通信模块将其进行传输，传输至其他队员佩戴的终端设备上，然后通过每个队员配合的终端设备内部的中央处理模块对肌电编码进行处理，查找译码表，将其中一个队员想要表达的语意转化为语音信号或者文本命令进行输出，从而实现既可以保持环境安静，又可以解放双手，且能够全天候使用的无声单兵通信系统。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种沉默式全天候单兵通信系统，其特征在于，包括终端一、终端二和终端三，所述终端一的内部设置有第一中央处理模块，所述终端二的内部设置有第二中央处理模块，所述终端三的内部设置有第三中央处理模块，所述第一中央处理模块的输出端双向电性连接有第一网络通信模块，所述第二中央处理模块的输出端双向电性连接有第二网络通信模块，所述第三中央处理模块的输出端双向电性连接有第三网络通信模块，所述第一网络通信模块、第二网络通信模块均与第三网络通信模块通过WLAN连接，所述第一网络通信模块与第二网络通信模块通过WLAN连接，所述第一中央处理模块的输出端分别电性连接有第一AR接口模块与第一语音播报模块，所述第二中央处理模块的输出端分别电性连接有第二AR接口模块与第二语音播报模块，所述第三中央处理模块的输出端分别电性连接有第三AR接口模块与第三语音播报模块，所述第一中央处理模块的输入端电性连接有第一I/O接口模块，所述第一I/O接口模块的输入端电性连接有第一信号采集模块，所述第二中央处理模块的输入端电性连接有第二I/O接口模块，所述第二I/O接口模块的输入端电性连接有第二信号采集模块，所述第三中央处理模块的输入端电性连接有第三I/O接口模块，所述第三I/O接口模块的输入端电性连接有第三信号采集模块。
2.根据权利要求1所述的一种沉默式全天候单兵通信系统，其特征在于，所述第一AR接口模块、第二AR接口模块与第三AR接口模块的输出端均电性连接有AR显示模块；
所述第一AR接口模块、第二AR接口模块与第三AR接口模块用于接收第一中央处理模块、第二中央处理模块与第三中央处理模块传输的指令，并将其传输至AR显示模块；
所述AR显示模块用于根据接收的指令进行文本显示。
3.根据权利要求1所述的一种沉默式全天候单兵通信系统，其特征在于，所述第一信号采集模块、第二信号采集模块与第三信号采集模块均为肌电传感器；
所述第一信号采集模块、第二信号采集模块与第三信号采集模块均用于采集用户下颌运动产生的肌电信号，并对其进行传输。
4.根据权利要求1所述的一种沉默式全天候单兵通信系统，其特征在于，所述第一I/O接口模块、第二I/O接口模块与第三I/O接口模块用于接收第一信号采集模块、第二信号采集模块与第三信号采集模块传输的肌电信号，并对其进行传输。
5.根据权利要求1所述的一种沉默式全天候单兵通信系统，其特征在于，所述第一中央处理模块、第二中央处理模块与第三中央处理模块用于接收第一I/O接口模块、第二I/O接口模块与第三I/O接口模块传输的肌电信号，并对其进行编码，还用于控制第一网络通信模块、第二网络通信模块与第三网络通信模块进行编码信息传输，同时用于接收第一网络通信模块、第二网络通信模块与第三网络通信模块传输的编码信息，并生成语音或者文本命令，控制第一语音播报模块、第二语音播报模块、第三语音播报模块或者AR接口模块进行语音播报或文本显示；
所述第一网络通信模块、第二网络通信模块与第三网络通信模块用于接收编码信息，并对其进行传输。
6.根据权利要求1所述的一种沉默式全天候单兵通信系统，其特征在于，所述第一中央处理模块、第二中央处理模块与第三中央处理模块均选用高性能嵌入式微处理器。
7.根据权利要求3所述的一种沉默式全天候单兵通信系统，其特征在于，所述肌电传感器的信号采集方法为：根据使用者的肌电信号强度设置号指定的阈值，当所述肌电传感器检测到肌电信号时，将其信号强度与预先设定好的阈值进行比较，若大于信号阈值，认为该信号是有效信号，即用户完成了一次肌肉运动，若不超过该阈值则认为该信号为噪声信号，将其丢弃。
8.根据权利要求3所述的一种沉默式全天候单兵通信系统，其特征在于，所述肌电传感器固定于使用者的太阳穴上，采集使用者咬合肌发力时太阳穴处肌肉收缩时的肌电信号。
9.根据权利要求5所述的一种沉默式全天候单兵通信系统，其特征在于，所述第一中央处理模块、第二中央处理模块与第三中央处理模块进行编码的具体操作为：在单位时间内当使用者咬合肌发力一次时，向第一中央处理模块、第二中央处理模块或者第三中央处理模块输入信号0，当咬合肌连续发力两次时，向第一中央处理模块、第二中央处理模块或者第三中央处理模块输入信号1，所述第一中央处理模块、第二中央处理模块与第三中央处理模块将使用者的肌肉收缩信号转化为计算机可识别的二进制码，并将语音信号或者文本命令按照特定方式进行编码，形成译码表。
10.根据权利要求9所述的一种沉默式全天候单兵通信系统，其特征在于，所述第一中央处理模块、第二中央处理模块与第三中央处理模块生成语音或者文本命令的具体操作为：根据第一网络通信模块、第二网络通信模块与第三网络通信模块接收的编码信息查找所述译码表，将使用者想要表达的语意转化为语音信号或者文本命令输出。
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