CN202436213U - 基于无线组网技术的安全帽 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于无线组网技术的安全帽，属于无线通信领域。该安全帽中拾音器采集语音信息，并发送给语音编码模块；语音编码模块对所述语音信息压缩编码，并发送给网络管理模块；网络管理模块将经压缩编码后的语音信息封装成语音数据帧并通过无线收发模块发送出去；网络管理模块还通过该无线收发模块接收语音数据帧，将该语音数据帧解封装为语音信息的压缩编码并发送给语音解码模块，语音解码模块对解封装后的语音信息的压缩编码进行解码并发送给所述降噪模块，降噪模块对所述解码后的语音信息降噪，并发送给耳机。通过本实用新型将无线组网技术运用于安全帽中，实现了多人的群呼，能更好地满足需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线通信技术领域，尤其是一种基于无线组网技术的安全帽。
背景技术
安全帽是电力工程人员必须佩戴的装备。安全帽通常采用塑料或者金属制成，用于保护头部。但是，现有的安全帽功能很单一，同时还对佩带者的听觉和视觉造成较大的影响。特别是妨碍佩带者的听觉，使他难以听到外界的声音，且由此造成的严重后果也屡见不鲜。
电力工人在现场作业时常需要一边操作、一边互相联系协作。而距离较远时，难以听清；若使用无线步话机又会妨碍操作，影响工作效率。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于无线组网技术的安全帽，将组网技术运用于安全帽语音通信中，实现了多人的群呼，能更好地满足需求。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种基于无线组网技术的安全帽，包括帽体（1）和扣带（2），其中所述扣带（2）连接所述帽体（1）的两端，其特征在于：还包括耳机（3）、拾音器（4）和语音处理收发模块（5），所述耳机（3）、拾音器（4）均设置在所述扣带（2）上，且所述语音处理收发模块（5）设置在所述帽体（1）内部；
所述语音处理收发模块（5）由降噪模块、语音编码模块、语音解码模块、网络管理模块、无线收发模块和电源模块组成，其中所述电源模块分别向所述降噪模块、语音编码模块、语音解码模块、网络管理模块、无线收发模块提供电源；
所述拾音器用于采集语音信息，并发送给语音编码模块；
所述语音编码模块用于对所述语音信息压缩编码，并发送给网络管理模块；
所述网络管理模块用于将经压缩编码后的语音信息封装成语音数据帧并通过无线收发模块发送出去；
所述网络管理模块还用于通过该无线收发模块接收语音数据帧，将该语音数据帧解封装为语音信息的压缩编码并发送给语音解码模块；
所述语音解码模块用于对解封装后的语音信息的压缩编码进行解码并发送给所述降噪模块；
所述降噪模块用于对所述解码后的语音信息降噪，并发送给所述耳机；
所述语音处理收发模块（5）设置在距离所述帽体（1）下边缘20～30 cm处。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
1、采用网络管理模块，将组网技术运用于安全帽语音通信中，实现了多人的群呼，能更好地满足需求；
2、在启动安全帽时对可与安全帽通信的地址表进行初始化，防止在通信过程中其他用户的非法接入，确保了语音通信的安全；
3、采用退避机制传输数据帧，避免了由于“冲突”造成的数据接收出错的现象，保证接收端安全帽能接收到每个发送端安全帽所发送的语音数据帧。
附图说明
本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的电路原理图；
图3是本实用新型中数据帧的构成示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示，该基于无线组网技术的安全帽包括帽体1和扣带2，扣带2连接帽体1（诸如帽体下边缘）的两端，并且还包括耳机3、拾音器4和语音处理收发模块5，耳机3、拾音器4均设置在扣带2上，且语音处理收发模块5设置在帽体1内部。耳机3、拾音器4可以固定设置在扣带2上，使得耳机3对应于人体耳朵的位置，拾音器4对应于人体嘴部的位置，也可以滑动设置在扣带上，使用者在佩戴时可以根据实际情况调整耳机和拾音器的位置，待位置确定后将耳机、拾音器固定。较佳地，该语音处理收发模块5可以设置在距离帽体1下边缘20～30 cm处。
如图2所示，该语音处理收发模块5由降噪模块、语音编码模块、语音解码模块、网络管理模块、无线收发模块和电源模块组成，其中电源模块分别向该降噪模块、语音编码模块、语音解码模块、网络管理模块、无线收发模块提供电源，拾音器4通过导线连接语音编码模块的输入端，语音编码模块的输出端连接网络管理模块的输入端，网络管理模块通过并行接口与无线收发模块双向连接，并且网络管理模块的输出端通过第二串行接口连接语音解码模块的输入端，语音解码模块的输出端连接降噪模块的输入端，降噪模块的输出端通过导线连接耳机3。
在使用者通过该安全帽发送语音信息时，该拾音器用于采集语音信息，并发送给语音编码模块；语音编码模块用于对所述语音信息压缩编码，并发送给网络管理模块；网络管理模块用于将经压缩编码后的语音信息封装成语音数据帧并通过无线收发模块发送出去。在使用者通过该安全帽接收语音信息时，该网络管理模块还用于通过该无线收发模块接收语音数据帧，将该语音数据帧解封装为语音信息的压缩编码并发送给语音解码模块；语音解码模块用于对解封装后的语音信息的压缩编码进行解码并发送给降噪模块；降噪模块用于对解码后的语音信息降噪，并发送给耳机。
在本实用新型的一个实施例中，降噪模块采用以色列TRADIO公司的QNC260； 语音解码模块采用TI公司的TMS320VC5410；网络管理模块采用Samsung公司的S3C2410；无线收发模块采用TI公司的CC430F5137；语音编码模块采用TI公司的TMS320VC5410。
上述基于无线组网技术的安全帽在数据传输过程中所采用的数据帧格式，如图3所示，依次包括帧头、地址、控制码、信息和校验五个字段，其中帧头用于标记数据帧的开始，长度为1Byte（比特），值为0x7EH。地址字段用于表示安全帽的地址信息，长度为4Bytes（比特），地址字段全为0的地址保留，并且当地址字段全为1时表示该数据帧为广播帧，当地址字段为其它值时表示安全帽的地址。控制码用于表示数据帧的类型，长度为1Byte，包括0x01H、0x02H和0x03H三个值：当控制码为0x01H时表示该数据帧为广播帧，当控制码为0x02H时表示该数据帧为应答帧，当控制码为0x03H时表示该数据帧为语音数据帧。信息字段用于表示不同控制码下对应的数据内容，其长度根据不同的控制码在4～20 Bytes范围内取值：当控制码为0x01H，即数据帧为广播帧时信息字段的数据内容为发送端安全帽的地址信息；当控制码为0x02H，即数据帧为应答帧时信息字段的数据内容为接收端安全帽的地址信息；当控制码为0x03H，即数据帧为语音数据帧时信息字段的数据内容为语音信息。检验字段用于采用CRC循环冗余校验的方式，检验范围为地址字段、控制码字段和信息字段，生成多项式为X8+X7+X6+X4+1，其长度为1 Byte。
在安全帽的数据传输过程中将发送数据帧的安全帽作为发送端安全帽，将接收数据帧的安全帽作为接收端安全帽。该基于无线组网技术的安全帽的数据传输方法包括安全帽发送、接收语音数据帧以及安全帽地址表初始化的过程。发送端安全帽发送语音数据帧的过程由以下步骤组成：
A1、发送端安全帽发送语音数据帧时，拾音器采集语音信息，并经语音编码模块压缩编码后发送给网络管理模块；
A2、网络管理模块对语音信息的压缩编码进行格式封装：将该发送端安全帽的地址信息封装在地址字段中，控制码设置为0x03H，语音信息封装在信息字段中，并计算校验信息，从而将语音信息封装成语音数据帧；
A3、网络管理模块将该语音数据帧通过无线收发模块发送出去。
接收端安全帽接收语音数据帧的过程由以下步骤组成：
B1、接收端安全帽的网络管理模块通过无线收发模块接收语音数据帧；
B2、接收端安全帽的网络管理模块判断该语音数据帧中地址字段的地址信息是否在地址表中，其中该地址表中记录了可与该接收端安全帽通信的所有安全帽的地址信息：如果语音数据帧中地址字段的地址信息在地址表中则进一步判断该语音数据帧中控制码是否为0x03H，如果控制码为0x03H则接收该语音数据帧，否则丢弃该语音数据帧；
如果语音数据帧中地址字段的地址信息不在地址表中则直接丢弃该语音数据帧。由此，安全帽实现了通话群呼的功能。
安全帽地址表初始化的过程由以下步骤组成：
C1、当启动安全帽时，安全帽的网络管理模块发送一个广播帧给其他安全帽的网络管理模块，其中该安全帽作为发送端安全帽，其他安全帽作为接收端安全帽，该广播帧中地址字段为全1，控制码为0x01H，信息字段为该发送端安全帽的地址信息；
C2、接收端安全帽的网络管理模块接收到该广播帧后，判断该广播帧中控制码是否为0x01H：如果该控制码为0x01H则将该广播帧的信息字段中接收端安全帽的地址信息更新至接收端安全帽的地址表中，由该地址表记录可与该发送端安全帽通信的所有安全帽的地址信息；
C3、接收端安全帽的网络管理模块向该安全帽发送应答帧，其中该应答帧中地址字段为发送端安全帽的地址信息，控制码为0x02H，信息字段为该接收端安全帽的地址信息；
C4、发送端安全帽的网络管理模块接收到该应答帧后，判断该应答帧中控制码是否为0x02H：如果该控制码为0x02H则将该应答帧的信息字段中接收端安全帽的地址信息更新至发送端安全帽的地址表中。此外，在关闭安全帽时，安全帽的网络管理模块清空地址表，下次启动时按照上述步骤重新初始化地址表。
由于在启动安全帽时对可与安全帽通信的地址表进行初始化，防止在通信过程中其他用户的非法接入，确保了语音通信的安全。
在上述数据帧的传输过程中，由于多个发送端可能在同一时间段内向一个接收端发送数据，有可能产生“冲突”导致数据接收出错。为避免出现这种情况，本实用新型设计一种退避机制：发送端安全帽在发送数据帧时每间隔时间T发送一次数据帧，循环执行N次，其中该数据帧包括（删除“语音数据帧、”）广播帧和应答帧，且T为非零的任意数值，N为正整数。例如，每一个无线通信系统作为发送端在发送一次数据以后，随机从1到10之间选取一个整数x，然后等待x秒，再次发送数据。重复上述过程1分钟。由于实际中一个组网内一般仅有几个或十几个用户，采用上述退避机制后，多次碰撞的概率非常低，可以认为接收端能够接收到每个发送端发送的信息。
本实用新型由于通信装置设置于安全帽上，操作简单、使用便捷。同时，本实用新型还具有耗电省、可靠性高、价格低等特点，可广泛应用于电力、公安交警、邮电、建筑、旅游等部门，有较高的实用价值。
本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (2)
1.一种基于无线组网技术的安全帽，包括帽体（1）和扣带（2），其中所述扣带（2）连接所述帽体（1）的两端，其特征在于：还包括耳机（3）、拾音器（4）和语音处理收发模块（5），所述耳机（3）、拾音器（4）均设置在所述扣带（2）上，且所述语音处理收发模块（5）设置在所述帽体（1）内部；
所述语音处理收发模块（5）由降噪模块、语音编码模块、语音解码模块、网络管理模块、无线收发模块和电源模块组成，其中所述电源模块分别向所述降噪模块、语音编码模块、语音解码模块、网络管理模块、无线收发模块提供电源；
所述拾音器用于采集语音信息，并发送给语音编码模块；
所述语音编码模块用于对所述语音信息压缩编码，并发送给网络管理模块；
所述网络管理模块用于将经压缩编码后的语音信息封装成语音数据帧并通过无线收发模块发送出去；
所述网络管理模块还用于通过该无线收发模块接收语音数据帧，将该语音数据帧解封装为语音信息的压缩编码并发送给语音解码模块；
所述语音解码模块用于对解封装后的语音信息的压缩编码进行解码并发送给所述降噪模块；
所述降噪模块用于对所述解码后的语音信息降噪，并发送给所述耳机。
2.根据权利要求1所述的基于无线组网技术的安全帽，其特征在于：所述语音处理收发模块（5）设置在距离所述帽体（1）下边缘20～30 cm处。
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