專利名稱：自檢式無線廣播終端系統(tǒng)及其監(jiān)控處理器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線廣播終端，特別是一種應用數(shù)字集群技術、具有 自檢功能的無線廣播終端系統(tǒng)、該系統(tǒng)的自檢方法及其專用的監(jiān)控處 理器。
背景技術：
數(shù)字集群技術從20世紀90年代中期在全球范圍內(nèi)興起，它集指 揮調(diào)度、電話、數(shù)據(jù)、短信、多媒體圖像及overIP等功能于一體，得 到了廣泛應用并取得了良好社會效益和經(jīng)濟效益。在我國，隨著社會 活動和經(jīng)濟活動節(jié)奏加快、范圍擴大以及信息傳輸量劇增，社會作為 一個有機整體，更需要各方面的協(xié)調(diào)配合，許多專業(yè)團體對可用于廣 域調(diào)度指揮的集群通信網(wǎng)絡的需求日益迫切，為我國發(fā)展集群通信系 統(tǒng)提供了經(jīng)濟和市場基礎。目前在我國的社會生活中，主要應用的數(shù) 字集群技術是TETRA(陸地集群無線電系統(tǒng))、iDEN、 GoTa和GT800。 其中TETRA和iDEN是由國外研制開發(fā)的數(shù)字集群技術，而GoTa 和GT800是具有我國自主知識產(chǎn)權的數(shù)字集群技術。因此，應用數(shù)字集群技術的有線、無線廣播終端產(chǎn)品也得以廣泛 應用，同時有線廣播與無線廣播網(wǎng)絡已遍布人們的日常工作、學習、 生活之中。在很多存在易燃、易爆、有毒氣體、火災、洪災等不安全 因素頻發(fā)的地區(qū)，該技術常被應用于緊急疏散廣播系統(tǒng)之中。常見的緊急疏散廣播終端系統(tǒng)如圖1所示，它通常采用無線廣播 終端、功率放大器、戶外號角等設備，將接收到的音頻信號輸出至功 放，并驅(qū)動戶外號角，以使從基站接收到的無線信號轉(zhuǎn)化為相應的音 頻信號播放給疏散區(qū)域內(nèi)的群眾。這種系統(tǒng)存在的最大問題是它僅僅具有接收無線信號并將之進 行播放的單一功能。尤其是在應用于緊急疏散的廣播系統(tǒng)終端系統(tǒng) 中，由于系統(tǒng)設備分部廣、安裝范圍較大的，使用者很難對終端設備 的運行狀況進行實時監(jiān)控檢測，若終端設備無法正常運行， 一旦需要 廣播緊急疏散通知時而無法正常播放，則存在明顯的安全隱患。發(fā)明內(nèi)容(一) 要解決的技術問題本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有技術的不足和現(xiàn)有系統(tǒng)的不完整性， 提供一種性能穩(wěn)定、安全可靠的帶自檢功能的無線廣播終端系統(tǒng)，該 系統(tǒng)適用于無線廣播終端設備和其它多種廣播系統(tǒng)終端，具備自檢功 能，具有易于安裝維護、可靠性高、實時性強等優(yōu)點。同時，本發(fā)明的目的還包括提供專用于上述系統(tǒng)的設備。(二) 技術方案為了達到上述目的，本發(fā)明提供了自檢式無線廣播終端系統(tǒng)，包 括基站l、具備無線接發(fā)功能的無線廣播終端、與所述無線廣播終端相連的功放3、與所述功放相連的播音設備。所述系統(tǒng)還包括音頻采 集設備和UPS電源7,UPS電源7設在市電電源與所述系統(tǒng)的所有用 電設備之間。所述無線廣播終端包括相連的無線收發(fā)裝置2和監(jiān)控處 理器6。其中，無線收發(fā)裝置2可向功放3和監(jiān)控處理器6發(fā)出測試 信息，所述音頻采集設備與監(jiān)控處理器6相連、采集所述播音設備播 出的音頻信息并反饋回監(jiān)控處理器6，監(jiān)控處理器6將接收到的所述 反饋信息與無線收發(fā)裝置2發(fā)出的測試信息進行比較，并輸出反饋結(jié) 果；監(jiān)控處理器6具有控制所述UPS電源7的功能。上述系統(tǒng)中，所述無線收發(fā)裝置2可以是采用數(shù)字集群技術的數(shù) 字車載臺(如TETRA數(shù)字車載臺)或固定臺。根據(jù)上述系統(tǒng)的一種優(yōu)選實施方式，所述測試信息包括測試指令 與音頻信息。
優(yōu)選地，所述監(jiān)控處理器對所述反饋信息與所述音頻信息所作的 比較包括音質(zhì)比較和/或音量比較和/或音頻波形比較。上述監(jiān)控處理器作用在自檢式無線廣播終端系統(tǒng)，它在接到無線 收發(fā)裝置發(fā)送的測試信號后斷開UPS電源的市電供電，使系統(tǒng)由UPS 電源的蓄電池供電，同時將音頻采集設備(如麥克風)采集反饋的音 頻信號與原始音頻信號及現(xiàn)場的背景音量進行比較，將比較結(jié)果傳輸 至無線收發(fā)裝置，然后反饋給基站，再恢復系統(tǒng)的市電供應。因此， 本監(jiān)控處理器完成本系統(tǒng)的播音設備(包括功放、戶外號角等)及供電設備(UPS電源及其蓄電池)的兩部分性能的測試。 本發(fā)明還提供了上述系統(tǒng)的自檢方法，包括以下步驟① 所述基站l發(fā)出測試指令，被所述無線收發(fā)裝置2接收；② 所述無線收發(fā)裝置2向功放3和監(jiān)控處理器6發(fā)出測試信息；③ 所述監(jiān)控處理器6切斷所述系統(tǒng)的市電供應，由UPS電源7 的蓄電池對所述系統(tǒng)供電；④ 通過功放3，所述播音設備播放步驟②的測試信息中的音頻 信息； 所述音頻采集設備采集步驟④中的音頻信息，并發(fā)送至監(jiān)控 處理器6; 所述監(jiān)控處理器6對步驟②和步驟⑥中的音頻信息進行對比 操作；⑦ 所述監(jiān)控處理器6向基站1發(fā)送步驟⑦的結(jié)果；⑧ 所述監(jiān)控處理器6對UPS電源7恢復市電供應。因此，本發(fā)明還提供了一種專用于上述系統(tǒng)的監(jiān)控處理器，它采 用嵌入式計算機設計,包括外殼和電源，在所述外殼中包括主板、安 裝在所述主板上的中央處理器11和存儲單元12，所述主板包括音頻 數(shù)據(jù)接口 14、串口接口 18、 1/0接口 16,其中①存儲單元12用于存儲控制程序和音頻比較程序，并暫存測試4呂息;② 音頻數(shù)據(jù)接口 14與麥克風相連，將所述麥克風發(fā)出的音頻數(shù) 據(jù)發(fā)送到存儲單元12;③ 中央處理器11用于運行所述監(jiān)控處理器，并讀取所述測試信 息和音頻數(shù)據(jù)，根據(jù)存儲單元12中存儲的音頻比較程序進行比較；④ 1/0接口 16連接著用于控制UPS通斷的設備15。 才艮據(jù)上述的監(jiān)控處理器的一種優(yōu)選實施方式，通過串口接口 18與TETRA數(shù)字車載臺或其它無線收發(fā)裝置連接，所述TETRA數(shù)字 車載臺或其它無線收發(fā)裝置負責接收基站發(fā)來的無線信號，并通過其 音頻輸出口將音頻信號輸送至功放再通過播音設備播放。同時，可將 監(jiān)控處理器反饋回的檢測結(jié)果發(fā)回基站。根據(jù)上述的監(jiān)控處理器的優(yōu)選實施方式，存儲單元12可以選用 如RAM、 MS存儲卡、CF存儲卡等常見存儲設備。功放用于將接收到的音頻信號放大后傳輸至戶外號角，戶外號角 將再將所需播放的內(nèi)容播放給當?shù)厝罕姟Ｗ鳛橐纛l采集設備的麥克風13安裝在戶外或其它可以接收戶外 號角所^^文的內(nèi)容的位置，它收集戶外號角內(nèi)4番;^丈的內(nèi)容(如測試音 樂)，然后傳輸至所述監(jiān)控處理器。本發(fā)明提供的自檢式無線廣播終端系統(tǒng)的工作原理是這樣的基站可在任意時間，通過無線傳輸向無線收發(fā)裝置發(fā)送測試指令 或測試信息，收回測試后的結(jié)果，以檢驗當?shù)卦O備的運行情況。無線收發(fā)裝置如無線數(shù)字車載臺或其它無線收發(fā)裝置接收基站 發(fā)來的測試指令或測試信息后，準備測試， 一方面將測試信息中的音 頻信息發(fā)送至功放，通過戶外號角播放；另一方面把測試信息發(fā)送至 監(jiān)控處理器。監(jiān)控處理器在接到測試信息后與無線收發(fā)裝置進行通訊，存儲測 試信息中的音頻信息部分，以便對隨后采集到的現(xiàn)場音頻文件進行比
較處理。監(jiān)控處理器通過控制切斷UPS電源的市電供應，由UPS電源的蓄電池對系統(tǒng)供電。在戶外號角播放音頻的同時，安裝在戶外號角附近的麥克風開始 采集音頻信息，并將采集的結(jié)果發(fā)送至監(jiān)控處理器。監(jiān)控處理器會將通過麥克風采集的音頻文件與存儲的測試信息 進行音質(zhì)、音量、波形等參數(shù)的比較，同時也將戶外號角音量與背景 音量進行比較，將現(xiàn)場采集的音頻文件及對比后的結(jié)果一并通過數(shù)字 車載臺或無線收發(fā)裝置發(fā)送回基站。隨后監(jiān)控處理器恢復UPS電源的市電供應，測試結(jié)束。 (三)有益效果本發(fā)明提供的自^f全式無線廣播終端系統(tǒng)采用當今世界廣泛使用、 穩(wěn)定可靠的數(shù)字集群系統(tǒng)，利用數(shù)字集群無線數(shù)字車載臺或其它任何 類型的無線收發(fā)裝置將音頻信號輸出至功放，并驅(qū)動戶外號角，以使從基站接收到的無線信號轉(zhuǎn)化為相應的音頻信號播;改給當?shù)氐娜罕姡?并通監(jiān)控處理器，將測試信號反饋給基站，實時監(jiān)控安裝點設備的在 線使用情況。徹底解決了傳統(tǒng)廣播系統(tǒng)存在音質(zhì)不佳、容易受干擾、 維護管理復雜、互動性能差、無法自檢等問題，大大提高了該系統(tǒng)的 性能和減小了安全隱患的發(fā)生。
圖l是現(xiàn)有無線廣播終端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖2是本發(fā)明的自檢式無線廣播終端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖3是本發(fā)明的自檢式無線廣播終端系統(tǒng)自檢工作流程圖； 圖4是實施例2的監(jiān)控處理器的結(jié)構(gòu)圖； 圖5是實施例2的監(jiān)控處理器的工作流程圖。 圖中，1、基站；2、無線收發(fā)裝置；3、功放；4、戶外號角；5、 麥克風；6、監(jiān)控處理器；7、 UPS電源；11、嵌入式計算機；12、存 儲單元；13、麥克風；14、音頻接口； 15、用于控制UPS通斷的"i殳
備；16、 1/0接口； 17、無線車載臺；18、串口接口； 19、工業(yè)電源；20、電源4妄口。
具體實施方式
下述實施例結(jié)合附圖非限制性地說明本發(fā)明的自檢式無線廣播 終端系統(tǒng)及其監(jiān)控處理器，同時，公知的功能或結(jié)構(gòu)不再詳細說明， 以避免與本發(fā)明的內(nèi)容存在不必要的混淆。本技術領域的普通技術人 員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和 變型，因此所有等同的技術方案也屬于本發(fā)明的范疇，其專利保護范 圍是由本申請權利要求書所限定的。實施例1自檢式無線廣播終端系統(tǒng)自檢式無線廣播終端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。該系統(tǒng)包括用于接發(fā) 指令的無線基站l、 TETRA數(shù)字車載臺2、與TETRA數(shù)字車載臺2 連接的功放3、多個戶外號角4、設在戶外號角4附近的麥克風5、 與TETRA數(shù)字車載臺2連接的監(jiān)控處理器6,在系統(tǒng)各個設備的電 源設有UPS電源7。本系統(tǒng)的自檢工作流程如圖3所示。當數(shù)字車載臺2接收到基站 l發(fā)出的測試指令后，首先對采集到的UPS自檢結(jié)果進行判斷，對于 自檢結(jié)果不正常的情況直接向基站1反饋結(jié)果。對于自檢結(jié)果正常的情況，監(jiān)控處理器6切斷系統(tǒng)的市電供電， 由UPS電源的蓄電池對系統(tǒng)供電；另一方面，數(shù)字車載臺2把測試 指令傳送到監(jiān)控處理器6，監(jiān)控處理器6接收指令后，暫存指令中的 音頻文件，對系統(tǒng)發(fā)出準備就緒指令。在數(shù)字車載臺2把測試指令傳送到監(jiān)控處理器6的同時，也把測 試指令中的音頻信息發(fā)送到功放3，戶外號角4播放音頻信息。此時， 設在戶外號角4附近的麥克風5釆集播放出來的音頻并反饋回監(jiān)控處 理器6。監(jiān)控處理器6對反饋的音頻數(shù)據(jù)與之前暫存的測試指令中的音
頻信息進行波形和音量和背景噪聲比較，通過計算判斷播音設備是否 運行正常，然后向基站返回結(jié)果。然后，系統(tǒng)恢復由市電供電，自檢工作結(jié)束。在本實施例中，數(shù)字車載臺、功放、播音設備(如戶外號角)、 麥克風及相關通訊方式屬于本領域常見技術，因此不做贅述。實施例2監(jiān)控處理器本實施例的監(jiān)控處理器采用常見的嵌入式計算機設計，它包括外 殼、電源、主板、安插在主板上的CPU和用作存儲的CF卡。主板采用了智達3.5，嵌入式主板-SBC-3641,它板載了 AMD Geode LX800 CPU,具有1個SODIMM插槽、4個串口 (其中COM2 是RS232/422/485 )、支持CF卡插槽、2個USB2.0接口 、音頻接收 端口、視頻接收端口、 1/0端口、 PS/2、 RJ-45等。如圖4所示，中央處理器(CPU)和存儲單元12采用CF存儲卡， 它作為系統(tǒng)程序的載體通過嵌入式計算機11中的CF插槽與嵌入式 計算機11融為一體。嵌入式計算機11通過其內(nèi)部采集、控制等系統(tǒng) 將采集的數(shù)據(jù)傳輸給CF存儲卡12,通過拷入CF存儲卡的操作系統(tǒng) 及程序?qū)⑦\算處理結(jié)果通過嵌入式計算機11傳遞給各個接受指令的 設備，如麥克風13、用于控制UPS通斷的設備15、無線接發(fā)裝置。在這里，用于控制UPS通斷的設備15是常見的控制UPS通斷的 控制電路板，而無線接發(fā)裝置采用TETRA無線車載臺7。麥克風13通過音頻輸入線與嵌入式計算機11上的音頻接口 14 相連。當麥克風13接收到從嵌入式計算機11傳送來的進行音頻采集 的信號時，對工作環(huán)境內(nèi)的音頻信號進行采集，實時傳送給嵌入式計 算機ll,并由CF存儲卡12中的程序進行分析處理等。用于控制UPS通斷的設備15通過I/O輸出線與嵌入式計算機11 上的I/O端口 16相連。當其接收到從嵌入式計算機11發(fā)送來的切斷 UPS市電的指令后，將通過控制設備切斷UPS電源的市電輸入，使UPS電源通過逆變由蓄電池提供整套自檢式無線廣播設備的工作電源。當用于控制UPS通斷的設備15接到從嵌入式計算機11發(fā)來的 恢復市電的信號后，它通過控制設備恢復UPS電源的市電供應。無線車載臺17通過串口輸出線與嵌入式計算機11上的串口接口 18 (COM 口 )相連。當其接收到從基站發(fā)送的指令后，將通過串口 輸出線將指令傳送給嵌入式計算機11,嵌入式計算機11將根據(jù)指令 的內(nèi)容啟動監(jiān)控處理器的各項功能。當工作結(jié)束后將通過串口輸出將 處理結(jié)果等信息反饋給無線車載臺17,無線車載臺17再通過無線網(wǎng) 絡將結(jié)果反饋給基站。工業(yè)電源19通過電源輸入線與嵌入式計算機1上的電源接口 20 相連。工業(yè)電源19為嵌入式計算機11提供工作所需的電源。工業(yè)電 源19電源提供也由UPS電源輸出，當UPS電源因逆變由蓄電池供電 時，整套監(jiān)控處理器通過該工業(yè)電源19由UPS電源的蓄電池供電， 以驗證UPS電源的應急供電能力。在CF存儲卡中，通過程序軟件實現(xiàn)各部件間通訊、音頻采集、 錄音、音頻比較和計算分析等功能。其中，部件間通訊、音頻采集、 錄音屬于軟件領域現(xiàn)有技術，有多種協(xié)議供技術人員使用，本文中不 作贅述。而音頻比較和計算分析包括對采集到的音頻文件通過音質(zhì)、 音量等條件的分析判斷內(nèi)容。參考圖5，嵌入式計算機11提供的音頻比較過程的工作流程如下1. 語音輸入音頻通過麥克風輸入后，用錄音程序進行錄制 形成音頻文件；2. 預處理反混疊濾波、自動增益控制、去除聲門激勵和口 腔輻射；3. 特征提取方法1:線性預測編碼(lpc)特征矢量的提取，矢量量化； 方法2:基于單邊自相關序列的抗噪聲語音識別特征提取算法； 方法3:基于特征提取技術的模板匹配語音識別算法。采用時域 分析和頻域分析相結(jié)合的三種識別方法快速傅立葉變換(FFT)、平 均過零率分析(RBZ)和高斯混合模型(GMM);方法4:計算語音的上升過零率作為頻率信息并通過非線性幅度 加權相結(jié)合來獲取語音特征基于人耳聽覺特性的抗噪音識別特征加 權組合過零峰值幅度特征。加權組合過零峰值幅度特征以語音數(shù)據(jù)和 差分語音數(shù)據(jù)作為處理對象，通過計算它們的上升過零率獲得頻率信 息，經(jīng)幅度非線性壓縮獲得密度信息，并根據(jù)人耳對聲音的感知特點 對其進行加權，形成最終的輸出特征，識別網(wǎng)絡使用HMM(隱馬爾 科夫模型)。需要識別參數(shù)平均能量、過零率、頻譜、共振峰、倒鐠、線性 預測系數(shù)、HMM的概率因數(shù)、矢量量化的矢量。4. 距離測度歐式距離及其變形、對數(shù)似然比失真測度、加 權超音段信息識別測度、HMM之間的距離測度、主觀感知距離測度。5. 參考模型庫參考從基站傳過來的音頻數(shù)據(jù)文件。6. 專家知識庫如有需要，參考現(xiàn)有的語言學知識。7. 判決根據(jù)各種距離測度選擇適當?shù)拈T限值。8. 檢驗結(jié)果通過識別率進行判斷。另外，微軟提供了 一種建議的能夠?qū)崿F(xiàn)音頻文件處理的方法 speech sdk，本領域的普通技術人員可以以此在嵌入式計算機上實現(xiàn) 類似功能而不需要進行創(chuàng)造性勞動。
權利要求
1、自檢式無線廣播終端系統(tǒng)，包括基站(1)、具備無線接發(fā)功能的無線廣播終端、與所述無線廣播終端相連的功放(3)、與所述功放相連的播音設備，其特征在于所述系統(tǒng)還包括音頻采集設備和UPS電源(7)，所述UPS電源(7)設在市電電源與所述系統(tǒng)的所有用電設備之間；所述無線廣播終端包括相連的無線收發(fā)裝置(2)和監(jiān)控處理器(6)；其中無線收發(fā)裝置(2)可向功放(3)和監(jiān)控處理器(6)發(fā)出測試信息，所述音頻采集設備與監(jiān)控處理器(6)相連、采集所述播音設備播出的音頻信息并反饋回監(jiān)控處理器(6)，監(jiān)控處理器(6)將接收到的所述反饋信息與無線收發(fā)裝置(2)發(fā)出的測試信息進行比較，并輸出反饋結(jié)果；監(jiān)控處理器(6)具有控制所述UPS電源(7)的功能。
2、 根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述無線收發(fā)裝置 (2)是采用數(shù)字集群技術的數(shù)字車載臺或固定臺。
3、 根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述測試信息包括 測試指令與音頻信息。
4、 根據(jù)權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān)控處理器(6 ) 對所述反饋信息與所述音頻信息所作的比較包括音質(zhì)比較和/或音量 比較和/或音頻波形比較。
5、 根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)的自檢方法，其特征在于包括以 下步驟① 所述基站(1)發(fā)出測試指令，被所述無線收發(fā)裝置(2)接收；② 所述無線收發(fā)裝置(2)向功放(3)和監(jiān)控處理器(6)發(fā)出 測試信息；③ 所述監(jiān)控處理器(6)切斷所述系統(tǒng)的市電供應，由UPS電 源(7)的蓄電池對所述系統(tǒng)供電；④通過功放(3)，所述播音設備播放步驟②的測試信息中的音 頻信息； 所述音頻采集設備采集步驟④中的音頻信息，并發(fā)送至監(jiān)控 處理器(6); 所述監(jiān)控處理器(6)對步驟②和步驟⑥中的音頻信息進行對 比操作；⑦ 所述監(jiān)控處理器(6)向基站(1)發(fā)送步驟⑦的結(jié)果；⑧ 所述監(jiān)控處理器(6)對UPS電源(7)恢復市電供應。
6、 一種用于根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)的監(jiān)控處理器，包括外 殼和電源，其特征在于在所述外殼中設有主板、安裝在所述主板上的 中央處理器和存儲單元(12)，所述主板包括音頻數(shù)據(jù)接口 (14)、串 口接口 (18)、 1/0接口 (16)，其中① 存儲單元(12)用于存儲控制程序和音頻比較程序，并暫存測 試信息；② 音頻數(shù)據(jù)接口 (14)與音頻采集設備相連，將所述音頻采集設 備發(fā)送的音頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱鎯卧?12);③ 中央處理器用于運行所述監(jiān)控處理器，并讀取所述測試信息和 音頻數(shù)據(jù)，根據(jù)存儲單元(12)中存儲的音頻比較程序進行比較；④ 1/0接口 (16)連接著用于控制UPS通斷的設備(15)。
全文摘要
本發(fā)明涉及無線廣播終端系統(tǒng)。本發(fā)明提供一種自檢式無線廣播終端系統(tǒng)，其中當系統(tǒng)的播音設備發(fā)出測試音頻時，通過音頻采集設備把戶外音頻反饋回系統(tǒng)，系統(tǒng)判斷反饋信息從而進行播音設備部分自檢；在自檢開始同時，系統(tǒng)切斷市電，改由UPS電源的蓄電池供電，進行系統(tǒng)UPS電源自檢。本發(fā)明提供的自檢式無線廣播終端系統(tǒng)可以解決傳統(tǒng)廣播系統(tǒng)存在音質(zhì)不佳、容易受干擾、維護管理復雜、互動性能差、無法自檢等問題，大大提高了該系統(tǒng)的性能和減小了安全隱患的發(fā)生。
文檔編號H04Q7/28GK101150788SQ20071017718
公開日2008年3月26日 申請日期2007年11月12日 優(yōu)先權日2007年11月12日
發(fā)明者張春生, 曹根軍 申請人:北京豪儀測控工程有限公司