黃冠明　王志強(qiáng)　溫志英

摘 要：文章介紹了一種基于DTMF技術(shù)實(shí)現(xiàn)一鍵導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。利用車載終端藍(lán)牙與用戶手機(jī)藍(lán)牙配對(duì)，實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)服務(wù)中心通訊，通過DTMF傳輸導(dǎo)航指令，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能。該系統(tǒng)成本低、性能可靠，已得到實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：藍(lán)牙、雙音多頻、一鍵導(dǎo)航

引言

在車輛行駛過程中進(jìn)行導(dǎo)航路徑規(guī)劃是非常危險(xiǎn)的行為，因此很多企業(yè)推出了一鍵導(dǎo)航系統(tǒng)，即駕駛員只需按下一個(gè)按鍵（稱之為“一鍵通”），告訴后臺(tái)服務(wù)中心路線要求，即可由后臺(tái)座席協(xié)助完成路徑規(guī)劃。通常一鍵導(dǎo)航系統(tǒng)的車載終端需要配備通訊模塊，以實(shí)現(xiàn)和后臺(tái)的通訊?？紤]到車載終端已基本將藍(lán)牙作為標(biāo)配，在和用戶手機(jī)藍(lán)牙配對(duì)后，可實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)服務(wù)中心通訊，通過DTMF（Dual Tone Multi-Frequency，雙音多頻）傳輸指令，可實(shí)現(xiàn)車載終端一鍵導(dǎo)航功能。

1 一鍵導(dǎo)航原理

在藍(lán)牙配對(duì)之后，當(dāng)一鍵通被觸發(fā)時(shí)，終端系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)送后臺(tái)服務(wù)中心號(hào)碼給藍(lán)牙撥號(hào)程序，通過用戶手機(jī)撥打后臺(tái)服務(wù)中心。在通話過程中，后臺(tái)導(dǎo)航指令通過DTMF經(jīng)藍(lán)牙發(fā)送到車載終端，車載終端自動(dòng)進(jìn)行路徑規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)一鍵導(dǎo)航。車載終端和后臺(tái)服務(wù)中心均配有DTMF編解碼器，以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航指令的順利傳輸與解析。

2 設(shè)計(jì)概念及操作流程

藍(lán)牙一鍵導(dǎo)航的基本設(shè)計(jì)思想是通過藍(lán)牙模塊，借助DTMF編解碼器實(shí)現(xiàn)一鍵導(dǎo)航的功能。具體實(shí)現(xiàn)：

2.1 用戶通過藍(lán)牙手機(jī)撥打服務(wù)中心電話，告知要去的目的地，座席根據(jù)用戶目標(biāo)地址，讀取地圖經(jīng)緯度，生成DTMF數(shù)據(jù)文件，插入當(dāng)前電話語音通道。

中國區(qū)域，緯度范圍為：N18.000000～N54.000000

經(jīng)度范圍為：E73.000000～E135.000000

2.2 通過座席循環(huán)調(diào)用語音接口，發(fā)送上述DTMF碼。實(shí)際設(shè)計(jì)中采用的速率為每200ms一個(gè)DTMF碼。

2.3 車載終端收到DTMF文件，通過DTMF解碼器解析出發(fā)送碼，然后校驗(yàn)收到的數(shù)據(jù)是否有效，同時(shí)對(duì)中心作出相應(yīng)的應(yīng)答（成功或失?。诮邮芴幚頂?shù)據(jù)以及作出應(yīng)答的過程中，并行處理關(guān)閉打開功放通道，以免語音干擾。如終端收到的數(shù)據(jù)有效，解析出來，呼叫地圖進(jìn)行導(dǎo)航。

2.4 服務(wù)中心收到終端的應(yīng)答，作出相應(yīng)的處理，如服務(wù)中心收到終端發(fā)出數(shù)據(jù)有效的應(yīng)答，則座席切回到聲音通道，提示本次服務(wù)結(jié)束，掛機(jī)；如服務(wù)中心收到終端發(fā)出數(shù)據(jù)無效或者在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，服務(wù)中心未能收到應(yīng)答（即終端壓根就未收到DTMF文件），則服務(wù)中心自動(dòng)重新插入一次DTMF文件，下發(fā)給終端。

2.5 如服務(wù)中心再次收到終端發(fā)出數(shù)據(jù)無效或者在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，服務(wù)中心仍然未能收到應(yīng)答，則坐席切回到聲音通道，提示用戶檢查使用正確的原廠地圖和設(shè)備軟件，進(jìn)入人工服務(wù)。

3 終端硬件設(shè)計(jì)

通常情況下，車載終端的處理器通過串口與藍(lán)牙通訊，藍(lán)牙音頻（通過功放）輸出到揚(yáng)聲器。在此基礎(chǔ)上，將藍(lán)牙音頻輸出并入處理器ADC接口，進(jìn)行DTMF解碼；同時(shí)，將數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到藍(lán)牙模塊，DTMF編碼后發(fā)出。終端與后臺(tái)通過藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)語音和數(shù)字信息傳輸。

在藍(lán)牙模塊與處理器之間的音頻通道，使用精密運(yùn)算放大器放大DTMF信號(hào)，輸入處理器ADC接口。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)CCITT Q.23 建議，DTMF信號(hào)的技術(shù)指標(biāo)是：傳送/接收率為每秒10個(gè)號(hào)碼，或每個(gè)號(hào)碼100ms，每個(gè)號(hào)碼傳送過程中，信號(hào)存在時(shí)間至少45m，且不多于55ms，間隙的其它時(shí)間內(nèi)保持靜默?？紤]到DTMF信號(hào)經(jīng)過藍(lán)牙中轉(zhuǎn)，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)將每個(gè)號(hào)碼發(fā)送速率調(diào)整為200ms，比100ms有較高的識(shí)別率。

DTMF信號(hào)包含兩組音頻信號(hào)，解碼器的任務(wù)是通過數(shù)學(xué)變換把它從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，然后得出對(duì)應(yīng)的數(shù)字信息。軟件模擬按鍵產(chǎn)生雙音頻信號(hào)時(shí)，相繼的兩個(gè)信號(hào)間隔一段時(shí)間。解碼器利用這個(gè)間隔識(shí)別出雙音頻信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字信息，而且要識(shí)別出間隙信息。因此流程包含音頻任務(wù)和靜默任務(wù)，前者是產(chǎn)生雙音頻采樣值，后者產(chǎn)生靜默采樣值。每個(gè)任務(wù)結(jié)束時(shí)，要重置定時(shí)器和下一個(gè)任務(wù)。其中靜默任務(wù)還要加上另一任務(wù)：從數(shù)字緩沖區(qū)取出數(shù)字信號(hào)并將數(shù)字映射為對(duì)應(yīng)的行、列音頻特性（振蕩器系數(shù)、初始條件），裝載指針指向振蕩器特性表對(duì)應(yīng)的正確位置。

DTMF信號(hào)檢測的核心是Goertzel算法，它需要通過一系列檢測才能確定信號(hào)的有效性：（1）信號(hào)的強(qiáng)度需足夠大；（2）最強(qiáng)的行列頻率頻譜分量需比其他音頻信號(hào)高一個(gè)門限值；（3）二次諧波分量需小于規(guī)定值；（4）數(shù)字信息被連續(xù)檢測到兩次才認(rèn)為是穩(wěn)定的；（5）數(shù)字信息之后需有停頓狀態(tài)。在檢測到有效的數(shù)字信號(hào)之后，進(jìn)行算法解密，如果是導(dǎo)航指令，則自動(dòng)啟動(dòng)導(dǎo)航并規(guī)劃路徑。終端與后臺(tái)通過以下協(xié)議進(jìn)行通訊：

起始符+功能擴(kuò)展+內(nèi)容+校驗(yàn)和+結(jié)束符

其中導(dǎo)航所需的經(jīng)緯度信息包含在“內(nèi)容”中。

一鍵導(dǎo)航操作流程如圖1所示，如中心下發(fā)DTMF文件失敗，會(huì)重發(fā)一次，同時(shí)并行處理開/關(guān)靜音，以免DTMF語音文件干擾。

圖1 一鍵導(dǎo)航操作流程

5 實(shí)驗(yàn)分析

筆者在實(shí)際使用中設(shè)計(jì)兩種方案，一種是采用DTMF解碼芯片硬解，一種是處理器通過算法軟解，即文章所述方案。在藍(lán)牙音頻輸出后端選用相同硬件參數(shù)的情況下，對(duì)不同通訊運(yùn)營商來說，即使藍(lán)牙輸出DTMF信號(hào)幅度在規(guī)定范圍之內(nèi)，前者仍出現(xiàn)了信號(hào)識(shí)別失敗的問題。前者由于DTMF信號(hào)對(duì)專有芯片的依賴，導(dǎo)致產(chǎn)生的信號(hào)穩(wěn)定性差，功耗大，成本高。后者可通過軟件抑制大量噪聲，大大提高了DTMF信號(hào)的誤碼率低。

6 結(jié)束語

通過實(shí)際使用驗(yàn)證，基于DTMF的藍(lán)牙一鍵導(dǎo)航系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，藍(lán)牙兼容性高，DTMF誤碼率低。而且，比傳統(tǒng)的帶通訊模塊一鍵導(dǎo)航系統(tǒng)具有較高的成本優(yōu)勢，值得大力推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]張大彪.采用DTMF方式通信的安全報(bào)警系統(tǒng)[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2001（3）：17-19.

[2]陳泉，胡小龍.基于軟件的DTMF產(chǎn)生器及性能分析[J].單片機(jī)及嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用，2005.（4）：16-18.

[3]管慶，徐勝.雙音多頻DTMF技術(shù)在DSP系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)[J].今日電子，2003年11期.

[4]常青青，鄧大偉，艾紅.基于DSP的DTMF信號(hào)編解碼算法實(shí)現(xiàn).北京信息科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011年04期.

作者簡介：黃冠明（1980，7-），男，福建省漳州市（籍貫），現(xiàn)職稱：工程師，學(xué)歷：碩士，研究方向：汽車電子。endprint

摘 要：文章介紹了一種基于DTMF技術(shù)實(shí)現(xiàn)一鍵導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。利用車載終端藍(lán)牙與用戶手機(jī)藍(lán)牙配對(duì)，實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)服務(wù)中心通訊，通過DTMF傳輸導(dǎo)航指令，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能。該系統(tǒng)成本低、性能可靠，已得到實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：藍(lán)牙、雙音多頻、一鍵導(dǎo)航

引言

在車輛行駛過程中進(jìn)行導(dǎo)航路徑規(guī)劃是非常危險(xiǎn)的行為，因此很多企業(yè)推出了一鍵導(dǎo)航系統(tǒng)，即駕駛員只需按下一個(gè)按鍵（稱之為“一鍵通”），告訴后臺(tái)服務(wù)中心路線要求，即可由后臺(tái)座席協(xié)助完成路徑規(guī)劃。通常一鍵導(dǎo)航系統(tǒng)的車載終端需要配備通訊模塊，以實(shí)現(xiàn)和后臺(tái)的通訊。考慮到車載終端已基本將藍(lán)牙作為標(biāo)配，在和用戶手機(jī)藍(lán)牙配對(duì)后，可實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)服務(wù)中心通訊，通過DTMF（Dual Tone Multi-Frequency，雙音多頻）傳輸指令，可實(shí)現(xiàn)車載終端一鍵導(dǎo)航功能。

1 一鍵導(dǎo)航原理

在藍(lán)牙配對(duì)之后，當(dāng)一鍵通被觸發(fā)時(shí)，終端系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)送后臺(tái)服務(wù)中心號(hào)碼給藍(lán)牙撥號(hào)程序，通過用戶手機(jī)撥打后臺(tái)服務(wù)中心。在通話過程中，后臺(tái)導(dǎo)航指令通過DTMF經(jīng)藍(lán)牙發(fā)送到車載終端，車載終端自動(dòng)進(jìn)行路徑規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)一鍵導(dǎo)航。車載終端和后臺(tái)服務(wù)中心均配有DTMF編解碼器，以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航指令的順利傳輸與解析。

2 設(shè)計(jì)概念及操作流程

藍(lán)牙一鍵導(dǎo)航的基本設(shè)計(jì)思想是通過藍(lán)牙模塊，借助DTMF編解碼器實(shí)現(xiàn)一鍵導(dǎo)航的功能。具體實(shí)現(xiàn)：

2.1 用戶通過藍(lán)牙手機(jī)撥打服務(wù)中心電話，告知要去的目的地，座席根據(jù)用戶目標(biāo)地址，讀取地圖經(jīng)緯度，生成DTMF數(shù)據(jù)文件，插入當(dāng)前電話語音通道。

中國區(qū)域，緯度范圍為：N18.000000～N54.000000

經(jīng)度范圍為：E73.000000～E135.000000

2.2 通過座席循環(huán)調(diào)用語音接口，發(fā)送上述DTMF碼。實(shí)際設(shè)計(jì)中采用的速率為每200ms一個(gè)DTMF碼。

2.3 車載終端收到DTMF文件，通過DTMF解碼器解析出發(fā)送碼，然后校驗(yàn)收到的數(shù)據(jù)是否有效，同時(shí)對(duì)中心作出相應(yīng)的應(yīng)答（成功或失?。诮邮芴幚頂?shù)據(jù)以及作出應(yīng)答的過程中，并行處理關(guān)閉打開功放通道，以免語音干擾。如終端收到的數(shù)據(jù)有效，解析出來，呼叫地圖進(jìn)行導(dǎo)航。

2.4 服務(wù)中心收到終端的應(yīng)答，作出相應(yīng)的處理，如服務(wù)中心收到終端發(fā)出數(shù)據(jù)有效的應(yīng)答，則座席切回到聲音通道，提示本次服務(wù)結(jié)束，掛機(jī)；如服務(wù)中心收到終端發(fā)出數(shù)據(jù)無效或者在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，服務(wù)中心未能收到應(yīng)答（即終端壓根就未收到DTMF文件），則服務(wù)中心自動(dòng)重新插入一次DTMF文件，下發(fā)給終端。

2.5 如服務(wù)中心再次收到終端發(fā)出數(shù)據(jù)無效或者在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，服務(wù)中心仍然未能收到應(yīng)答，則坐席切回到聲音通道，提示用戶檢查使用正確的原廠地圖和設(shè)備軟件，進(jìn)入人工服務(wù)。

3 終端硬件設(shè)計(jì)

通常情況下，車載終端的處理器通過串口與藍(lán)牙通訊，藍(lán)牙音頻（通過功放）輸出到揚(yáng)聲器。在此基礎(chǔ)上，將藍(lán)牙音頻輸出并入處理器ADC接口，進(jìn)行DTMF解碼；同時(shí)，將數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到藍(lán)牙模塊，DTMF編碼后發(fā)出。終端與后臺(tái)通過藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)語音和數(shù)字信息傳輸。

在藍(lán)牙模塊與處理器之間的音頻通道，使用精密運(yùn)算放大器放大DTMF信號(hào)，輸入處理器ADC接口。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)CCITT Q.23 建議，DTMF信號(hào)的技術(shù)指標(biāo)是：傳送/接收率為每秒10個(gè)號(hào)碼，或每個(gè)號(hào)碼100ms，每個(gè)號(hào)碼傳送過程中，信號(hào)存在時(shí)間至少45m，且不多于55ms，間隙的其它時(shí)間內(nèi)保持靜默?？紤]到DTMF信號(hào)經(jīng)過藍(lán)牙中轉(zhuǎn)，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)將每個(gè)號(hào)碼發(fā)送速率調(diào)整為200ms，比100ms有較高的識(shí)別率。

DTMF信號(hào)包含兩組音頻信號(hào)，解碼器的任務(wù)是通過數(shù)學(xué)變換把它從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，然后得出對(duì)應(yīng)的數(shù)字信息。軟件模擬按鍵產(chǎn)生雙音頻信號(hào)時(shí)，相繼的兩個(gè)信號(hào)間隔一段時(shí)間。解碼器利用這個(gè)間隔識(shí)別出雙音頻信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字信息，而且要識(shí)別出間隙信息。因此流程包含音頻任務(wù)和靜默任務(wù)，前者是產(chǎn)生雙音頻采樣值，后者產(chǎn)生靜默采樣值。每個(gè)任務(wù)結(jié)束時(shí)，要重置定時(shí)器和下一個(gè)任務(wù)。其中靜默任務(wù)還要加上另一任務(wù)：從數(shù)字緩沖區(qū)取出數(shù)字信號(hào)并將數(shù)字映射為對(duì)應(yīng)的行、列音頻特性（振蕩器系數(shù)、初始條件），裝載指針指向振蕩器特性表對(duì)應(yīng)的正確位置。

DTMF信號(hào)檢測的核心是Goertzel算法，它需要通過一系列檢測才能確定信號(hào)的有效性：（1）信號(hào)的強(qiáng)度需足夠大；（2）最強(qiáng)的行列頻率頻譜分量需比其他音頻信號(hào)高一個(gè)門限值；（3）二次諧波分量需小于規(guī)定值；（4）數(shù)字信息被連續(xù)檢測到兩次才認(rèn)為是穩(wěn)定的；（5）數(shù)字信息之后需有停頓狀態(tài)。在檢測到有效的數(shù)字信號(hào)之后，進(jìn)行算法解密，如果是導(dǎo)航指令，則自動(dòng)啟動(dòng)導(dǎo)航并規(guī)劃路徑。終端與后臺(tái)通過以下協(xié)議進(jìn)行通訊：

起始符+功能擴(kuò)展+內(nèi)容+校驗(yàn)和+結(jié)束符

其中導(dǎo)航所需的經(jīng)緯度信息包含在“內(nèi)容”中。

一鍵導(dǎo)航操作流程如圖1所示，如中心下發(fā)DTMF文件失敗，會(huì)重發(fā)一次，同時(shí)并行處理開/關(guān)靜音，以免DTMF語音文件干擾。

圖1 一鍵導(dǎo)航操作流程

5 實(shí)驗(yàn)分析

筆者在實(shí)際使用中設(shè)計(jì)兩種方案，一種是采用DTMF解碼芯片硬解，一種是處理器通過算法軟解，即文章所述方案。在藍(lán)牙音頻輸出后端選用相同硬件參數(shù)的情況下，對(duì)不同通訊運(yùn)營商來說，即使藍(lán)牙輸出DTMF信號(hào)幅度在規(guī)定范圍之內(nèi)，前者仍出現(xiàn)了信號(hào)識(shí)別失敗的問題。前者由于DTMF信號(hào)對(duì)專有芯片的依賴，導(dǎo)致產(chǎn)生的信號(hào)穩(wěn)定性差，功耗大，成本高。后者可通過軟件抑制大量噪聲，大大提高了DTMF信號(hào)的誤碼率低。

6 結(jié)束語

通過實(shí)際使用驗(yàn)證，基于DTMF的藍(lán)牙一鍵導(dǎo)航系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，藍(lán)牙兼容性高，DTMF誤碼率低。而且，比傳統(tǒng)的帶通訊模塊一鍵導(dǎo)航系統(tǒng)具有較高的成本優(yōu)勢，值得大力推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]張大彪.采用DTMF方式通信的安全報(bào)警系統(tǒng)[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2001（3）：17-19.

[2]陳泉，胡小龍.基于軟件的DTMF產(chǎn)生器及性能分析[J].單片機(jī)及嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用，2005.（4）：16-18.

[3]管慶，徐勝.雙音多頻DTMF技術(shù)在DSP系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)[J].今日電子，2003年11期.

[4]常青青，鄧大偉，艾紅.基于DSP的DTMF信號(hào)編解碼算法實(shí)現(xiàn).北京信息科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011年04期.

作者簡介：黃冠明（1980，7-），男，福建省漳州市（籍貫），現(xiàn)職稱：工程師，學(xué)歷：碩士，研究方向：汽車電子。endprint

摘 要：文章介紹了一種基于DTMF技術(shù)實(shí)現(xiàn)一鍵導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。利用車載終端藍(lán)牙與用戶手機(jī)藍(lán)牙配對(duì)，實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)服務(wù)中心通訊，通過DTMF傳輸導(dǎo)航指令，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能。該系統(tǒng)成本低、性能可靠，已得到實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：藍(lán)牙、雙音多頻、一鍵導(dǎo)航

引言

在車輛行駛過程中進(jìn)行導(dǎo)航路徑規(guī)劃是非常危險(xiǎn)的行為，因此很多企業(yè)推出了一鍵導(dǎo)航系統(tǒng)，即駕駛員只需按下一個(gè)按鍵（稱之為“一鍵通”），告訴后臺(tái)服務(wù)中心路線要求，即可由后臺(tái)座席協(xié)助完成路徑規(guī)劃。通常一鍵導(dǎo)航系統(tǒng)的車載終端需要配備通訊模塊，以實(shí)現(xiàn)和后臺(tái)的通訊。考慮到車載終端已基本將藍(lán)牙作為標(biāo)配，在和用戶手機(jī)藍(lán)牙配對(duì)后，可實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)服務(wù)中心通訊，通過DTMF（Dual Tone Multi-Frequency，雙音多頻）傳輸指令，可實(shí)現(xiàn)車載終端一鍵導(dǎo)航功能。

1 一鍵導(dǎo)航原理

在藍(lán)牙配對(duì)之后，當(dāng)一鍵通被觸發(fā)時(shí)，終端系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)送后臺(tái)服務(wù)中心號(hào)碼給藍(lán)牙撥號(hào)程序，通過用戶手機(jī)撥打后臺(tái)服務(wù)中心。在通話過程中，后臺(tái)導(dǎo)航指令通過DTMF經(jīng)藍(lán)牙發(fā)送到車載終端，車載終端自動(dòng)進(jìn)行路徑規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)一鍵導(dǎo)航。車載終端和后臺(tái)服務(wù)中心均配有DTMF編解碼器，以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航指令的順利傳輸與解析。

2 設(shè)計(jì)概念及操作流程

藍(lán)牙一鍵導(dǎo)航的基本設(shè)計(jì)思想是通過藍(lán)牙模塊，借助DTMF編解碼器實(shí)現(xiàn)一鍵導(dǎo)航的功能。具體實(shí)現(xiàn)：

2.1 用戶通過藍(lán)牙手機(jī)撥打服務(wù)中心電話，告知要去的目的地，座席根據(jù)用戶目標(biāo)地址，讀取地圖經(jīng)緯度，生成DTMF數(shù)據(jù)文件，插入當(dāng)前電話語音通道。

中國區(qū)域，緯度范圍為：N18.000000～N54.000000

經(jīng)度范圍為：E73.000000～E135.000000

2.2 通過座席循環(huán)調(diào)用語音接口，發(fā)送上述DTMF碼。實(shí)際設(shè)計(jì)中采用的速率為每200ms一個(gè)DTMF碼。

2.3 車載終端收到DTMF文件，通過DTMF解碼器解析出發(fā)送碼，然后校驗(yàn)收到的數(shù)據(jù)是否有效，同時(shí)對(duì)中心作出相應(yīng)的應(yīng)答（成功或失?。诮邮芴幚頂?shù)據(jù)以及作出應(yīng)答的過程中，并行處理關(guān)閉打開功放通道，以免語音干擾。如終端收到的數(shù)據(jù)有效，解析出來，呼叫地圖進(jìn)行導(dǎo)航。

2.4 服務(wù)中心收到終端的應(yīng)答，作出相應(yīng)的處理，如服務(wù)中心收到終端發(fā)出數(shù)據(jù)有效的應(yīng)答，則座席切回到聲音通道，提示本次服務(wù)結(jié)束，掛機(jī)；如服務(wù)中心收到終端發(fā)出數(shù)據(jù)無效或者在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，服務(wù)中心未能收到應(yīng)答（即終端壓根就未收到DTMF文件），則服務(wù)中心自動(dòng)重新插入一次DTMF文件，下發(fā)給終端。

2.5 如服務(wù)中心再次收到終端發(fā)出數(shù)據(jù)無效或者在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，服務(wù)中心仍然未能收到應(yīng)答，則坐席切回到聲音通道，提示用戶檢查使用正確的原廠地圖和設(shè)備軟件，進(jìn)入人工服務(wù)。

3 終端硬件設(shè)計(jì)

通常情況下，車載終端的處理器通過串口與藍(lán)牙通訊，藍(lán)牙音頻（通過功放）輸出到揚(yáng)聲器。在此基礎(chǔ)上，將藍(lán)牙音頻輸出并入處理器ADC接口，進(jìn)行DTMF解碼；同時(shí)，將數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到藍(lán)牙模塊，DTMF編碼后發(fā)出。終端與后臺(tái)通過藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)語音和數(shù)字信息傳輸。

在藍(lán)牙模塊與處理器之間的音頻通道，使用精密運(yùn)算放大器放大DTMF信號(hào)，輸入處理器ADC接口。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)CCITT Q.23 建議，DTMF信號(hào)的技術(shù)指標(biāo)是：傳送/接收率為每秒10個(gè)號(hào)碼，或每個(gè)號(hào)碼100ms，每個(gè)號(hào)碼傳送過程中，信號(hào)存在時(shí)間至少45m，且不多于55ms，間隙的其它時(shí)間內(nèi)保持靜默?？紤]到DTMF信號(hào)經(jīng)過藍(lán)牙中轉(zhuǎn)，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)將每個(gè)號(hào)碼發(fā)送速率調(diào)整為200ms，比100ms有較高的識(shí)別率。

DTMF信號(hào)包含兩組音頻信號(hào)，解碼器的任務(wù)是通過數(shù)學(xué)變換把它從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，然后得出對(duì)應(yīng)的數(shù)字信息。軟件模擬按鍵產(chǎn)生雙音頻信號(hào)時(shí)，相繼的兩個(gè)信號(hào)間隔一段時(shí)間。解碼器利用這個(gè)間隔識(shí)別出雙音頻信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字信息，而且要識(shí)別出間隙信息。因此流程包含音頻任務(wù)和靜默任務(wù)，前者是產(chǎn)生雙音頻采樣值，后者產(chǎn)生靜默采樣值。每個(gè)任務(wù)結(jié)束時(shí)，要重置定時(shí)器和下一個(gè)任務(wù)。其中靜默任務(wù)還要加上另一任務(wù)：從數(shù)字緩沖區(qū)取出數(shù)字信號(hào)并將數(shù)字映射為對(duì)應(yīng)的行、列音頻特性（振蕩器系數(shù)、初始條件），裝載指針指向振蕩器特性表對(duì)應(yīng)的正確位置。

DTMF信號(hào)檢測的核心是Goertzel算法，它需要通過一系列檢測才能確定信號(hào)的有效性：（1）信號(hào)的強(qiáng)度需足夠大；（2）最強(qiáng)的行列頻率頻譜分量需比其他音頻信號(hào)高一個(gè)門限值；（3）二次諧波分量需小于規(guī)定值；（4）數(shù)字信息被連續(xù)檢測到兩次才認(rèn)為是穩(wěn)定的；（5）數(shù)字信息之后需有停頓狀態(tài)。在檢測到有效的數(shù)字信號(hào)之后，進(jìn)行算法解密，如果是導(dǎo)航指令，則自動(dòng)啟動(dòng)導(dǎo)航并規(guī)劃路徑。終端與后臺(tái)通過以下協(xié)議進(jìn)行通訊：

起始符+功能擴(kuò)展+內(nèi)容+校驗(yàn)和+結(jié)束符

其中導(dǎo)航所需的經(jīng)緯度信息包含在“內(nèi)容”中。

一鍵導(dǎo)航操作流程如圖1所示，如中心下發(fā)DTMF文件失敗，會(huì)重發(fā)一次，同時(shí)并行處理開/關(guān)靜音，以免DTMF語音文件干擾。

圖1 一鍵導(dǎo)航操作流程

5 實(shí)驗(yàn)分析

筆者在實(shí)際使用中設(shè)計(jì)兩種方案，一種是采用DTMF解碼芯片硬解，一種是處理器通過算法軟解，即文章所述方案。在藍(lán)牙音頻輸出后端選用相同硬件參數(shù)的情況下，對(duì)不同通訊運(yùn)營商來說，即使藍(lán)牙輸出DTMF信號(hào)幅度在規(guī)定范圍之內(nèi)，前者仍出現(xiàn)了信號(hào)識(shí)別失敗的問題。前者由于DTMF信號(hào)對(duì)專有芯片的依賴，導(dǎo)致產(chǎn)生的信號(hào)穩(wěn)定性差，功耗大，成本高。后者可通過軟件抑制大量噪聲，大大提高了DTMF信號(hào)的誤碼率低。

6 結(jié)束語

通過實(shí)際使用驗(yàn)證，基于DTMF的藍(lán)牙一鍵導(dǎo)航系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，藍(lán)牙兼容性高，DTMF誤碼率低。而且，比傳統(tǒng)的帶通訊模塊一鍵導(dǎo)航系統(tǒng)具有較高的成本優(yōu)勢，值得大力推廣。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：黃冠明（1980，7-），男，福建省漳州市（籍貫），現(xiàn)職稱：工程師，學(xué)歷：碩士，研究方向：汽車電子。endprint