專利名稱：一種音頻取證中電網頻率的精確采集裝置及方法
一種音頻取證中電網頻率的精確采集裝置及方法技術領域
本發明屬于電網頻率的采集技術領域，更具體地說，涉及一種音頻取證中電網頻 率的精確采集裝置及方法。
背景技術：
在語音取證中，從電網頻率特征角度對錄音信號進行獲取、分析和評價其真偽性、 提取與錄音時間、錄音地點等有關聯的特征參數進行錄音地點的識別，就可以作為法庭或 其他行政部門認可的證據。電網頻率能反映語音錄音時間、錄音地點以及根據一定的分析 一直是公安司法部門非常關注的問題。
由于我國電網頻率波動較大，再加上我國電網特性復雜、電力傳輸通道干擾較大 從而導致了從音頻證據中提取的電網頻率特性曲線與電力傳輸部門差異較大。正是這么大 差異的存在，使得每一個地點的電網頻率都存在差異，有了空間和時間軸的區別。電網頻率 測量，以及地區級電網頻率數據庫有了很重要的意義。當錄音地點的電網頻率的采集存在 數據庫中，而且頻率采集滿足一定的精度和實時性，就可以根據MATLAB等工具進行對比分 析。所以錄音地點的電網頻率的測量精度以及實時性在語音取證中起關鍵性作用。而我 國供電公司無法提供這些頻率信息，所以電網頻率數據庫的組建是擺在面前需要解決的問 題。
如何構建我國地區電網頻率數據庫，如何提取電網噪聲和干擾的影響，提取出與 地區數據庫最匹配的電網頻率特征變化曲線，是擺在我們面前一個值得深入探討的問題。 并且頻率的數據較多，怎么處理這些龐大的數據也是需要解決的難題之一。
中國專利號200910078034. 1，
公開日2009年07月15日，公開了一份名稱為以電 網不對稱運行和頻率偏移信息辨識綜合負荷等值馬達方法的專利文件，其屬于現代電力系 統中負荷建模技術領域的一種以電網不對稱運行和頻率偏移信息辨識綜合負荷等值馬達 方法。具體以負荷特性錄波儀記錄的負荷馬達群所在母線的三相不對稱電壓瞬時值信息作 為輸入，以用戶負荷馬達群在三相不對稱電壓下所消耗的三相不對稱電流作為輸出，并將 三相電壓三相電流瞬時值進行坐標變換，建立綜合負荷等值馬達的模型，在旋轉坐標系下 電流分量的目標優化函數，應用微分進化和單純形相結合的混合優化算法辨識綜合負荷等 值馬達參數。改變以往采用電壓正序相量作為輸入，正序功率作為輸出；以及默認電網頻率 為50HZ來辨識綜合負荷等值馬達的局限性，提高建模的準確性和可信度、綜合負荷等值馬 達辨識精度和適用范圍。但是該專利檢測的電壓頻率等信息是為了方便電力系統中負荷建 模，而且檢測方法復雜。
中國專利申請號201210006398. 0，
公開日2012年07月18日，公開了一份名稱為數字錄音完整性檢測方法的專利申請文件，該發明申請公開了數字錄音完整性檢測方法， 包括步驟1，對待檢測的攜帶有電網頻率的數字錄音進行向下采樣；步驟2，對采樣數據進 行帶通濾波；步驟3，對濾波后的音頻序列進行分幀處理，逐幀提取電網頻率并計算相應的 電網頻率相位，得到一個電網頻率相位序列；步驟4，根據電網頻率相位的特征值檢測數字錄音的完整性。該發明可以對攜帶有電網頻率的數字錄音提取電網頻率相位特征，判斷數 字錄音是否存在插入、刪除、替換等篡改，并定位篡改位置，實現數字錄音的完整性檢測。該 發明可用于法庭取證中數字錄音證據的完整性認證。但是該發明只能對錄音本身的電網頻 率進行核對，無法對將錄音的電網頻率與實際電網的頻率進行比對，無法確定錄音的地點。發明內容
1、要解決的問題
針對現有技術無法利用我國復雜的電網特性來對錄音進行核查，而司法的判決需 要對錄音證據辨別真偽性以及需要判斷準確的錄音地點問題，本發明提供一種音頻取證中 電網頻率的精確采集裝置及方法，其能建立一個地區級的電網頻率數據庫，通過將錄音的 電網頻率與各個小區的電網頻率進行核對，迅速的確定錄音的地點和錄音的時間。
2、技術方案
為了解決上述問題，本發明所采用的技術方案如下
一種音頻取證中電網頻率的精確采集裝置，包括頻率采集點和上位機，所述的頻 率采集點包括精密電壓互感器降壓模塊、信號調理模塊、抗混疊濾波器模塊、單片機和無線 通信單元；所述的精密電壓互感器降壓模塊、信號調理模塊、抗混疊濾波器模塊和單片機依 次相連；所述的無線通信單元連接到單片機上；所述的上位機通過無線通信單元完成與頻 率采集點的無線連接。
所述的單片機帶有ADC采集模塊。
所述的精密電壓互感器降壓模塊采集的電壓信號經自身降壓處理后傳輸給信號 調理模塊，信號調理模塊將信號調理后經過抗混疊濾波器模塊傳輸給單片機，單片機通過 無線通信單元將信號傳輸給上位機。
所述的信號調理模塊對信號的調理是將信號調理成適合ADC采集范圍內。
還包括數據庫服務器，所述的上位機為嵌入式上位機，上位機將接收的信號處理 后保存在數據庫服務器。
所述的信號調理模塊所用的集成運放是MCP6002T-1/SN;所述的單片機為 MSP430G2553。
所述的無線通信單元的通信方式是多點通信終端往一個集線器終端發送數據，集 線器終端將各數據按數據來源分組經過RS232接口發送至上位機。
一種音頻取證中電網頻率的精確采集方法，包括以下步驟
(I)將頻率采集點布置于各個采集小區內，采集裝置采集電網頻率為fm ；
(2)頻率采集點將采樣得到的數據放入緩存中緩存；
(3)當緩存達到設定值時通過無線通信單元傳送給上位機；
(4)上位機開辟一個DMA塊，將接收數據放入DMA緩沖區；
(5)配置DMA緩沖區滿時發生中斷，計算頻率，計算完成后將數據傳輸給數據庫服 務器；
(6)數據保存到數據庫服務器。
所述的步驟(5)中執行中斷程序中頻率算法如下
1、緩沖區數據為接收到的數據x(n)；
I1、對 x(n)求微分 χ’ (η) =χ(η)-χ(η_1)；
II1、分別對 χ (η)和 χ’ (η)加漢明窗得 X1(Ii)和 χ' ! (η);
X1 (η) = χ (η) *hanming (η)；
χ' ^n) = χ' (η) *hanming (η)
IV、分別對 χ (η)和 χ’ (η)求 256 點 DFT 得 X ⑷和 V (K)；
X (K) = DFT (X1 (η))；
V (K)=DFT(x' ^n))
V、求 X(K)和 X’ (K)最大模值 X(Kmax) I 和 X，(kmax) I ；
X(Kmax) I > IX(Kother);
|X' (kmax) I > Ixi (Kother)
V1、根據kmax求的采樣因子fa
權利要求
1.一種音頻取證中電網頻率的精確采集裝置，其特征在于包括頻率采集點和上位機，所述的頻率采集點包括精密電壓互感器降壓模塊、信號調理模塊、抗混疊濾波器模塊、單片機和無線通信單元；所述的精密電壓互感器降壓模塊、信號調理模塊、抗混疊濾波器模塊和單片機依次相連；所述的無線通信單元連接到單片機上；所述的上位機通過無線通信單元完成與頻率采集點的無線連接。
2.根據權利要求1所述的一種音頻取證中電網頻率的精確采集裝置，其特征在于，所述的單片機帶有ADC采集模塊。
3.根據權利要求2所述的一種音頻取證中電網頻率的精確采集裝置，其特征在于，所述的精密電壓互感器降壓模塊采集的電壓信號經自身降壓處理后傳輸給信號調理模塊，信號調理模塊將信號調理后經過抗混疊濾波器模塊傳輸給單片機，單片機通過無線通信單元將信號傳輸給上位機。
4.根據權利要求3所述的一種音頻取證中電網頻率的精確采集裝置，其特征在于，所述的信號調理模塊對信號的調理是將信號調理成適合ADC采集范圍內。
5.根據權利要求3所述的一種音頻取證中電網頻率的精確采集裝置，其特征在于，還包括數據庫服務器，所述的上位機為嵌入式上位機，上位機將接收的信號處理后保存在數據庫服務器。
6.根據權利要求1-5中任意一項所述的一種音頻取證中電網頻率的精確采集裝置，其特征在于，所述的信號調理模塊所用的集成運放是MCP6002T-1/SN;所述的單片機為MSP430G2553。
7.根據權利要求1-5中任意一項所述的一種音頻取證中電網頻率的精確采集裝置，其特征在于，所述的無線通信單元的通信方式是多點通信終端往一個集線器終端發送數據，集線器終端將各數據按數據來源分組經過RS232接口發送至上位機。
8.一種音頻取證中電網頻率的精確采集方法，包括以下步驟 (1)將頻率采集點布置于各個采集小區內，采集裝置采集電網頻率為fm; (2)頻率采集點將采樣得到的數據放入緩存中緩存； (3)當緩存達到設定值時通過無線通信單元傳送給上位機； (4)上位機開辟一個DMA塊，將接收數據放入DMA緩沖區； (5)配置DMA緩沖區滿時發生中斷，計算頻率，計算完成后將數據傳輸給數據庫服務器； (6)數據保存到數據庫服務器。
9.根據權利要求8所述的一種音頻取證中電網頻率的精確采集方法，其特征在于，所述的步驟(5)中執行中斷程序中頻率算法如下1、緩沖區數據為接收到的數據x(n)；I1、對X (η)求微分 X’ (η) = χ (η) -χ (η-1)； II1、分別對χ(η)和χ’ (η)加漢明窗得X1Oi)和χ' ^n)； X1 (η) = χ (η) ^hanming (η)；χ1 ! (η) = χ1 (η) ^hanming (η) IV、分別對χ(η)和χ’ (η)求256點DFT得X⑷和V (K)； X⑷=DFT(Xl(n))；V‘ (K) = DFT (x', (n))v、求 X(K)和 X’ (k)最大模值 |x(Kmax) | 和 |X’ (kmax) | ；
全文摘要
本發明公開一種音頻取證中電網頻率的精確采集裝置及方法，屬于電網頻率的采集技術領域。本采集裝置，包括頻率采集點和上位機，頻率采集點包括精密電壓互感器降壓模塊、信號調理模塊、抗混疊濾波器模塊、單片機和無線通信單元；所述的上位機通過無線通信單元完成與頻率采集點的無線連接。本發明的采集方法，包括以下步驟(1)將頻率采集點布置于各個采集小區內；(2)將采樣得到的數據放入緩存中緩存；(3)通過無線通信單元傳送給上位機；(4)上位機將接收數據放入DMA緩沖區，頻率計算；(5)將數據傳輸給數據庫服務器；(6)數據保存到數據庫服務器。本發明能將電網頻率信號精確換算、保存，快速構建地區級的電網頻率數據庫。
文檔編號G01R23/02GK103048539SQ20121058472
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者賈飛, 周靖凱, 周云霞, 印鵬, 王文秀, 曹冬建 申請人:南京工程學院