CN206849492U - 基于声源定位的声掩蔽系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的基于声源定位的声掩蔽系统，包括语音采集电路、中央处理单元、噪声发生模块、运放电路、幅度可调电路、功放电路和终端；语音采集电路由多路MIC组成，MIC的输出依次经放大电路、A/D转换器的处理后输入至ARM处理器中，幅度可调电路的输出经功放电路的放大后驱使终端进行空气声和/或振动声的转换；ARM处理器经控制总线接口与幅度可调电路相连接，以调整输出的噪声干扰信号的幅度。本实用新型应用在保密会议室的声掩蔽系统中，能够从根本上优化声掩蔽系统的防护效果，以最小的噪声干扰获取最佳的防窃听效果，从根本上对声掩蔽系统的防护效果和干扰效果进行了优化，一定程度上减少掩蔽声的噪声污染。

Description

基于声源定位的声掩蔽系统

技术领域

本实用新型涉及一种声掩蔽系统，更具体的说，尤其涉及一种基于声源定位的声掩蔽系统。

背景技术

随着信息技术的发展，窃听手段日益先进，给声信息安全带来严峻的挑战。保密会议室等涉密场所涉及国家政策、军事、商业、科技等机密信息，广泛存在于军队、国家机关、科研机构、国防军工单位及企业，是信息安全的重点防护对象，其设施条件和安全状况直接关系到涉密活动能否顺利进行及其讲话内容的安全。目前，为了保障保密会议室的声信息安全，主要有两种措施，一是通过改善建筑介质的物理手段解决，二是通过安装声掩蔽系统来实现。相比较而言，安装声掩蔽系统的方式更加灵活便捷，成本低，因而在国内外得到了广泛采用。

声掩蔽系统通过在可能泄露声音信息的通道介质（如门、窗、玻璃及管道等）上施加干扰掩蔽信号，达到防窃听目的，但同时也会对室内环境产生一定的噪声干扰，从而影响谈话的舒适度。现有的声掩蔽系统产生的掩蔽信号，能够根据讲话人音量大小自适应调整终端的输出能量。但是现有技术在产生特定信噪比的干扰掩蔽信号的时候，参考信号是主机麦克风采集的声音信号，而不是各个振动终端（或扬声器）处的声音信号，并不准确，既存在泄露风险，又可能造成更大的噪声干扰。为了使得声掩蔽系统在达到良好的防窃听效果的同时，尽量减少对室内环境的影响，提出了基于声源定位的声掩蔽系统。

发明内容

本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种基于声源定位的声掩蔽系统。

本实用新型的基于声源定位的声掩蔽系统，包括语音采集电路、中央处理单元、噪声发生模块、运放电路、幅度可调电路、功放电路和终端；语音采集电路由多路MIC组成，MIC用于采集讲话人语音，中央处理单元由ARM处理器及与其相连接的A/D转换器和控制总线接口组成；终端的数量为多个，其采用扬声器和/或振动转换器；其特征在于：所述MIC的输出依次经放大电路、A/D转换器的处理后输入至ARM处理器中，噪声发生模块用于产生噪声干扰信号，噪声发生模块的输出经运放电路的放大处理后输入至幅度可调电路中，幅度可调电路的输出经功放电路的放大后驱使终端进行空气声和/或振动声的转换；ARM处理器经控制总线接口与幅度可调电路相连接，以调整输出的噪声干扰信号的幅度，使终端输出与自身位置相关的噪声干扰信号。

本实用新型的基于声源定位的声掩蔽系统，所有的MIC和所有的终端与声源的麦克风处于同一平面内。

本实用新型的基于声源定位的声掩蔽系统，所述MIC的数量为4个，4个MIC等间距地布设于同一直线上；所述终端的数量为n个，n≥2。

本实用新型的有益效果是：本实用新型专利应用在保密会议室的声掩蔽系统中，能够从根本上优化声掩蔽系统的防护效果，以最小的噪声干扰获取最佳的防窃听效果，从根本上对声掩蔽系统的防护效果和干扰效果进行了优化，一定程度上减少掩蔽声的噪声污染。

附图说明

图1为本实用新型的基于声源定位的声掩蔽系统的原理图；

图2为本实用新型的基于声源定位的声掩蔽系统的布设及工作原理图；

图中：1 MIC，2放大电路，3 A/D转换器，4 ARM处理器，5控制总线接口，6噪声发生模块，7运放电路，8幅度可调电路，9功放电路，10终端。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，给出了本实用新型的基于声源定位的声掩蔽系统的原理图，其由语音采集电路、中央处理单元、噪声发生模块6、运放电路7、幅度可调电路8、功放电路9和终端10组成，语音采集电路由MIC（麦克风）和放大电路2组成，MIC的数量为多个（本实施例中为4个），每个MIC的输出均通过一路放大电路2进行放大处理。MIC用于采集讲话人语音，并将采集的微弱信号经放大电路2进行放大处理，放大后的语音通过A/D转换器3转换为数字信号，发送给RM处理器4。

所示中央处理单元由ARM处理器4组成，ARM处理器4具有信号采集、数据运算和控制输出的作用，可采用ARM处理器4内置的A/D功能作为A/D转换器3。ARM处理器4的外围连接有控制总线接口5，ARM处理器4通过控制总线接口5对幅度可调电路8进行控制，以调节每个终端10输出的噪声干扰信号的强度。

所示噪声发生模块6的输出经运放电路7的放大处理后，输入至幅度可调电路8中，幅度可调电路8在ARM处理器4的控制作用下对噪声干扰信号进行幅度调节后，输出的信号再经过功放电路9进行功率放大后，最终由终端10进行输出。噪声发生模块6作用是产生噪声干扰信号，产生干扰信号的类型包含白噪声和类语音噪声。白噪声信号为电路级的真随机干扰信号，由于该信号的频谱特性和真随机性，使得干扰信号具有抗消除特性，增强了防护能力。类语音信号，具有人类语言的频谱特性，但实际上没有任何语义，用在防窃听系统中，具有干扰窃听者的作用。

运放电路7的作用是将噪声干扰信号进行放大，并发送给幅度调整电路8进行调整。运放电路（运算放大电路）7是独立模块，根据系统的容量需求，自由定制，确定所选运放电路的个数n。系统中运放电路模块、幅度调整电路模块和功放电路模块都是独立模块，所需的具体数量是一致的都为。

幅度调整电路的作用是将接收到的噪声干扰信号，根据ARM处理器4发送过的强度调整指令进行幅度调整。每个终端10对应一个幅度调整电路8，每个幅度调整电路8的接收的控制指令，都是经过ARM处理器4计算得出的。

功放电路9的作用是将接收到的调整后的信号，进一步放大，以便产生足够大的电流，去推动终端10进行空气声或振动声的转换。

终端10的个数n是根据系统容量需求确定的。终端10的种类包含两种：扬声器和振动转换器。扬声器将噪声干扰电信号转换为空气声，振动转换器将噪声干扰信号转换为振动声。系统安装完毕后，终端的坐标信息就确定了。确定后的坐标信息，通过设置界面输入系统中，供能量自适应调整算法使用。

其中，ARM处理器4可采用型号为STM32F303的芯片，该芯片接口丰富，能够为多终端的幅度控制提供足够的总线接口；内存包含40KBytes的RAM和256Kbyte的FLASH,为程序的运行和存储提供保障；主频最高为72MHZ，能够满足程序对运算量的需求；具有四个ADCS，正好满足该算法中4个Mic定位的需求，且电路连接简单、稳定。幅度可调电路8根据接收到的强度值，对掩蔽信号的强度进行调整。n个终端10对应n个强度值，这种强度调整方法能够更加精准地设定干扰信号的能量，满足系统要求的信噪比，以最小的噪声干扰获取最佳的防窃听效果。

如图2所示，给出了本实用新型的基于声源定位的声掩蔽系统的布设及工作原理图，所有的MIC1、终端10和声源s的麦克风处于同一平面内，MIC的数量为4个，分别用Mic1、Mic2、Mic3和Mic4来表示，Mic1、Mic2、Mic3和Mic4依次等间距地设置于同一条直线上，相邻MIC之间的距离为d；以Mic2为原点、Mic1至Mic4所在的直线为X轴，在MIC和终端所在的平面内建立平面直角坐标系XY。

Claims (3)

1.一种基于声源定位的声掩蔽系统，包括语音采集电路、中央处理单元、噪声发生模块（6）、运放电路（7）、幅度可调电路（8）、功放电路（9）和终端（10）；语音采集电路由多路MIC组成，MIC用于采集讲话人语音，中央处理单元由ARM处理器及与其相连接的A/D转换器（3）和控制总线接口（5）组成；终端的数量为多个，其采用扬声器和/或振动转换器；其特征在于：所述MIC的输出依次经放大电路（2）、A/D转换器（3）的处理后输入至ARM处理器（4）中，噪声发生模块用于产生噪声干扰信号，噪声发生模块的输出经运放电路的放大处理后输入至幅度可调电路中，幅度可调电路的输出经功放电路的放大后驱使终端进行空气声和/或振动声的转换；ARM处理器经控制总线接口与幅度可调电路相连接，以调整输出的噪声干扰信号的幅度，使终端输出与自身位置相关的噪声干扰信号。

2.根据权利要求1所述的基于声源定位的声掩蔽系统，其特征在于：所有的MIC（1）和所有的终端（10）与声源的麦克风处于同一平面内。

3.根据权利要求1或2所述的基于声源定位的声掩蔽系统，其特征在于：所述MIC（1）的数量为4个，4个MIC等间距地布设于同一直线上；所述终端（10）的数量为n个，n≥2。