專利名稱：一種語音控發方法與電路的制作方法
技術領域：
該發明屬于無線電通信。
背景技術：
語音自動控發技術是一種通過人聲來自動觸發無線對講機、電臺PTT控發的技術，免除了普通對講機需要手按PTT鍵的繁瑣操作，真正實現了解放雙手。同時，實現真正的人聲控發，有效避免了由于環境噪音導致的誤觸發情況，對于在專用環境中半雙工設備與全雙工設備的通信、緊張環境中對講機的使用等情況都是十分有效和實用的。現有語音自動控發即VOX功能，比較難區別人聲和非人聲信號，非人聲信號均不能觸發對講機發射，需要避免由于環境噪聲導致的誤觸發情況，即使利用人說話的語音信號模型，從麥克風輸入的聲音信號中解析和識別出語音信號，也難以保證只有當檢測到人聲信號時才通過PTT觸發對講機發射。
發明內容
本發明目的是，提出一種語音自動控發方法與電路，自動觸發無線對講機、電臺PTT控發的技術，免除了普通對講機需要手按PTT鍵的繁瑣操作，真正實現了解放雙手。可以有效區分環境噪聲與人的語音，有效屏蔽車輛運動、振動、吵鬧環境等背景噪聲，在無人說話的情況下不會觸發對講機發射，做到真正的“人聲控發”。并完成對半雙工通信設備的人聲自動控發和通信電路保持。本發明的技術方案是語音自動控發方法，采用語音的檢測電路、第一比較判決電路，語音的檢測電路包括麥克風的電流輸入經音頻放大電路和話音檢波電路，語音的檢測電路輸出接比較器電路構成的第一比較判決電路，比較判決電路后接通信保持電路，由開關控制電路、快速充電和RC慢速放電電路實現通信的快速觸發和通信短暫保持的通信保持電路，再由第二比較判決電路實現語音控制PTT使能的語音自動控發。所述的語音檢波電路為對數檢波電路，針對人聲進行信號識別和檢測。所述的語音檢測的對數檢波電路采用單端信號輸入，另一輸入引腳對地交流耦
八
口 ο所述的對數放大器的檢波電路，采用級聯放大器，并且在每級放大器的輸出均采用全波整流電路，各級輸出的全波整流電路的輸出經加法器相加后再經過低通濾波器濾波后輸出平滑的直流電壓。級聯放大器輸出的閾值之上的信號被屏蔽。通信保持電路由開關控制電路、快速充電和RC慢速放電電路等組成，第一比較判決電路的輸入端的輸入音頻檢測電平達到設定的基準電平時，第一比較判決電路輸出開關電路打開對RC電路進行快速充電；當語音的檢測電路音頻信號結束后關閉充電開關，此時RC電路慢速持續放電，電壓也會逐漸降低，根據預設的觸發控發基準電平和放電速度，設計需要的放電時間3±0. 5秒；在通信保持電路中，通信激活開啟時間約50ms，通信保持電路約3±0. 5秒；完成對半雙工通信設備的人聲自動控發和通信電路保持。
第二比較判決電路為負向輸入觸發電平比較電路，預置控發的基準電平值為O. 8V;在沒有語音信號進入該電路時，控發電平為高電平；當語音信號進入該電路后，會快速給通信保持電路進行充電，從而激活PTT按鍵，使控發電平迅速拉低；整個電路的響應時間25 70暈秒。語音自動控發電路，采用語音的檢測電路、第一比較判決電路，語音的檢測電路包括麥克風的電流輸入經音頻放大電路和話音檢波電路，語音的檢測電路輸出接比較器構成的第一比較判決電路，由開關控制電路、快速充電和RC慢速放電電路構成并實現通信的快速觸發和通信短暫保持的通信保持電路，并第二比較判決電路實現語音控制PTT使能的語音自動控發。通信保持電路由開關控制、快速充電和RC慢速放電電路等組成，第一比較判決電路的輸入端的輸入音頻檢測電平達到設定的基準電平時(例如設置為2. 0V)，第一比較判決電路輸出開關電路打開對RC電路進行快速充電；當語音的檢測電路音頻信號結束后關閉充電開關，此時RC電路慢速持續放電，電壓也會逐漸降低，根據預設的觸發控發基準電平 O. 8V (本發明設置門限值為O. 8V)和放電速度，設計需要的放電時間3±0. 5秒。在通信保持電路中，通信激活開啟時間約50mS，通信保持電路約3秒；完成對半雙工通信設備的人聲自動控發和通信電路保持。設置激話PTT的門限為220mV土 10%峰峰值的語音，設計語音保持時間為2. 76秒±10%。測試采用峰峰值為228. 75mV的語音信號作為音頻激活信號源，在語音信號關閉后，通信保持電路里的放電電路進行慢速放電，當電壓放電達到一定的值時，激活第二比較判決電路，從而達到了放電慢放、通信保持時間可控的目的。第二比較判決電路，在該電路為負向輸入觸發電平比較電路，預置的基準電平值為O. 8V,當未有觸發電平，或者觸發電平低于O. 8V時，該比較器輸出控發電平為高電平；高觸發電平大于O. 8V時，反向輸入電平起效，輸出的控發電平瞬時變為低電平，從而實現對其他半雙工設備PTT的控發。在沒有語音信號進入該電路時，控發電平為高電平；當語音信號進入該電路后，會快速給通信保持電路進行充電，從而激活PTT按鍵，使控發電平迅速拉低。整個電路的響應時間25-70毫秒。本發明的有益效果控發精確無誤。語音識別器采用語音保持和比較判決電路，通過合適的參數選擇使數字識別電路能在各種環境噪音下自動識別信號中的語音信號，同時還能排除走路聲、等干擾信號的影響。可使用骨導麥克風耳機，更有效屏蔽環境噪聲。本發明能夠有效的防止語音突發、干擾噪音對于整個電路的沖擊和干擾，具有動態范圍調節靈活、功耗低、簡單實用和產品應用性強等優勢，特別適用于在專用環境中半雙工設備與全雙工設備的通信、緊張環境中對講機的使用等情況，本發明制備的產品適用于警察反恐、公安、刑偵、消防、交警、高空作業、采礦、危險作業、緊急救援、重大災害施救等領域。
四
圖I人聲控發設計框圖；圖2通信保持電路；圖3語音關閉慢放電響應；
圖4語音激活PTT響應時間；圖5語音保持響應。
五具體實施例方式本發明基于對數檢波電路，通信保持電路和比較判決電路等技術，來完成對半雙工通信設備的人聲自動控發和通信電路保持。該對數檢波電路針對人聲進行信號識別和檢測，從而實現人聲的自動控發。在通信保持電路中，通信激活開啟時間約50mS，通信保持電路約3秒，可以有效避免由于說話停頓造成的通信的中斷和語音的丟字現象。比較判決電路中對檢測的信號電平值和基準電平進行比較，對達到基準電平值的人聲信號進行判決后控發PTT。具體電路如下音頻檢波電路該檢波電路基于對數檢波技術，采用AD公司AD8307，該芯片是一款基于連續壓縮技術技術的完全單片500MHz解調對數放大器，提供92dB的動態范圍，輸出 電壓斜率為25Mv/dB (截止點為-84dBm). AD8307采用2. 7-5. 5V、7. 5mA的單電壓供電，功耗較低。廣泛應用于通信、雷達、超聲和電子對抗等領域。該對數檢波電路采用單端信號輸入，另一輸入引腳對地交流耦合。供電電壓5V，可以處理的輸入信號最大可達+16dBm。采用對數放大器的檢波方式，采用級聯放大器，并且在每級放大器的輸出均采用全波整流電路，各級輸出的全波整流電路的輸出經加法器相加后再經過低通濾波器濾波后輸出較為平滑的直流電壓。通信保持電路該電路主要由第一比較電路后的輸出電路即開關電路控制、快速充電和RC慢速放電電路等組成，主要實現通信的快速觸發和通信短暫保持等功能。在輸入音頻檢測電平達到我們設定的基準電平時(我們設置為2. 0V),開關電路打開對RC電路進行快速充電；當音頻信號結束后關閉充電開關，此時RC電路慢速持續放電，電壓也會逐漸降低，根據預設的觸發控發基準電平O. 8V和放電速度，需要的放電時間3秒。該電路具有充電極快、放電時間可控，電路簡單可靠等優點。圖2所示，典型的RC充放電電時間T T=ROLn [(Vl-VO)/(Vl-Vt)](I)其中，VO為電容上的初始電壓值；Vl為電容最終可充到或放到的電壓值；Vt為T時刻電容上的電壓值；RC為充放電電阻和電容；e 是常數(取 2. 72)。該充電電路采用大電流開關管串聯電容的方式，不同于傳統的RC充電電路。在充電時，VO=U=OV, VI =E=12 V,預設觸發電平值V=O. 8V，相應的Vt為I. 2V，由于該電路開關直接串聯電容C，所以電阻R 0Ω，所以在理論上Ton開啟時間接近OS，但是在實際電路中，開關芯片存在一些開關時間，所以實際測試的整個PTT起控時間約為40mS。當音頻信號結束時，充電開關關閉，電容C開始放電，此時，V0=E=12V,Vt=L 2V, Vl=OV,取RC=L 2，代入公式(I )，得到的放電時間T T ^ 2. 3RC=2. 76S
實際測試約2. 91S，有一點誤差。參見圖3語音關閉慢放電響應圖，我們設置激話PTT的門限為220mV±10%峰峰值的語音，設計語音保持時間為2. 76秒±10%.在圖3中，我們測試采用峰峰值為228. 75mV的語音信號作為音頻激活信號源，在語音信號關閉后，通信保持電路里的放電電路進行慢速放電，當電壓放電達到一定的值時(本電路設置門限值為O. 8V)，激活比較判決電路，從而達到了放電慢放、通信保持時間可控的目的。第二比較判決電路在該電路為負向輸入觸發電平比較電路，預置的基準電平值為O. 8V,當未有觸發電平，或者觸發電平低于O. 8V時，該比較器輸出控發電平為高電平；高觸發電平大于O. 8V時，反向輸入電平起效，輸出的控發電平瞬時變為低電平，從而實現對其他半雙工設備PTT的控發。
參見圖4語音激活PTT響應時間圖。在圖4中，在沒有語音信號進入該電路時，控發電平為高電平；當語音信號進入該電路后，會快速給通信保持電路進行充電，從而激活PTT按鍵，使控發電平迅速拉低。整個電路的響應時間約46. 3毫秒。參見圖5語音保持響應示意圖。圖5為語音保持電路響應的特性。在語音信號存在的狀態時，控發電平為低電平，PTT處于發狀態，當語音信號消失后，保持電路繼續保持P控發電平為低電平狀態，保持時間為2. 9秒后，保持電路的電壓低于觸發門限O. 8V，使得比較判決電路使能，從而控發電平拉高，PTT停止發送。通過實測，驗證了該方法與實踐的一致性，能夠成功實現快速語音激活控發、通信時間保持等。
權利要求
1.語音自動控發方法，其特征是采用語音的檢測電路、第一比較判決電路，語音的檢測電路包括麥克風的電流輸入經音頻放大電路和話音檢波電路，語音的檢測電路輸出接比較器電路構成的第一比較判決電路，比較判決電路后接通信保持電路，由開關控制電路、快速充電和RC慢速放電電路實現通信的快速觸發和通信短暫保持的通信保持電路，再由第二比較判決電路實現語音控制PTT使能的語音自動控發。
2.根據權利要求I所述的語音自動控發方法，其特征是所述的語音檢波電路為對數檢波電路，針對人聲進行信號識別和檢測。
3.根據權利要求2所述的語音自動控發方法，其特征是語音檢測的對數檢波電路采用單端信號輸入，另一輸入引腳對地交流耦合。
4.根據權利要求I或2所述的語音自動控發方法，其特征是對數放大器的檢波電路，采用級聯放大器，并且在每級放大器的輸出均采用全波整流電路，各級輸出的全波整流電路的輸出經加法器相加后再經過低通濾波器濾波后輸出平滑的直流電壓。
5.根據權利要求3所述的語音自動控發方法，其特征是級聯放大器輸出的閾值之上的信號被屏蔽。
6.根據權利要求I或2所述的語音自動控發方法，其特征是通信保持電路由開關控制電路、快速充電和RC慢速放電電路等組成，第一比較判決電路的輸入端的輸入音頻檢測電平達到設定的基準電平時，第一比較判決電路輸出開關電路打開對RC電路進行快速充電；當語音的檢測電路音頻信號結束后關閉充電開關，此時RC電路慢速持續放電，電壓也會逐漸降低，根據預設的觸發控發基準電平和放電速度，設計需要的放電時間3±0. 5秒；在通信保持電路中，通信激活開啟時間約50ms，通信保持電路約3±0. 5秒；完成對半雙工通信設備的人聲自動控發和通信電路保持。
7.根據權利要求6所述的語音自動控發方法，其特征是第二比較判決電路為負向輸入觸發電平比較電路，預置控發的基準電平值為O. 8V;在沒有語音信號進入該電路時，控發電平為高電平；當語音信號進入該電路后，會快速給通信保持電路進行充電，從而激活PTT按鍵，使控發電平迅速拉低；整個電路的響應時間25 70毫秒。
8.語音自動控發電路，其特征是采用語音的檢測電路、第一比較判決電路，語音的檢測電路包括麥克風的電流輸入經音頻放大電路和話音檢波電路，語音的檢測電路輸出接比較器構成的第一比較判決電路，由開關控制電路、快速充電和RC慢速放電電路構成并實現通信的快速觸發和通信短暫保持的通信保持電路，并第二比較判決電路實現語音控制PTT使能的語音自動控發。
9.根據權利要求8所述的語音自動控發電路，其特征是通信保持電路由開關控制、快速充電和RC慢速放電電路等組成，第一比較判決電路的輸入端的輸入音頻檢測電平達到設定的基準電平時，第一比較判決電路輸出開關電路打開對RC電路進行快速充電；當語音的檢測電路音頻信號結束后關閉充電開關，此時RC電路慢速持續放電，電壓也會逐漸降低，根據預設的觸發控發基準電平和放電速度，設計需要的放電時間3±0. 5秒。在通信保持電路中，通信激活開啟時間約50mS，通信保持電路約3秒；完成對半雙工通信設備的人聲自動控發和通信電路保持。
全文摘要
語音自動控發方法，采用語音的檢測電路、第一比較判決電路，語音的檢測電路包括麥克風的電流輸入經音頻放大電路和話音檢波電路，語音的檢測電路輸出接比較器電路構成的第一比較判決電路，比較判決電路后接通信保持電路，由開關控制電路、快速充電和RC慢速放電電路實現通信的快速觸發和通信短暫保持的通信保持電路，再由第二比較判決電路實現語音控制PTT使能的語音自動控發。所述的語音檢波電路為對數檢波電路，針對人聲進行信號識別和檢測。
文檔編號G10L15/26GK102881287SQ201210352100
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月20日 優先權日2012年9月20日
發明者莊東曙, 付濤, 黃錦香 申請人:熊貓電子集團有限公司, 南京熊貓電子股份有限公司, 南京熊貓漢達科技有限公司, 南京熊貓通信科技有限公司