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        基于NI-1000HFRD短波信號(hào)分析儀的廣播智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

        2016-12-01 05:09:42張耀武
        數(shù)字傳媒研究 2016年9期
        關(guān)鍵詞:席位短波分析儀

        張耀武

        國(guó)家新聞出版廣電總局西安監(jiān)測(cè)臺(tái) 陜西省 西安市 710000

        基于NI-1000HFRD短波信號(hào)分析儀的廣播智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

        張耀武

        國(guó)家新聞出版廣電總局西安監(jiān)測(cè)臺(tái) 陜西省 西安市 710000

        本文主要介紹了基于N I-1000HFRD短波信號(hào)分析儀的廣播智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)由4個(gè)工作席位構(gòu)成:中短波監(jiān)測(cè)席位、質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)席位、頻譜收測(cè)席位和多媒體監(jiān)測(cè)席位。主要實(shí)現(xiàn)對(duì)中、短波頻段范圍內(nèi)信號(hào)搜索,廣播效果和廣播質(zhì)量的自動(dòng)評(píng)估,頻譜智能收測(cè),以及多媒體等監(jiān)測(cè)功能。

        N I-1000HFRD短波信號(hào)分析儀 廣播智能監(jiān)測(cè) 多路錄音 語(yǔ)音識(shí)別

        1概述

        隨著我國(guó)廣播電視事業(yè)的發(fā)展和傳播技術(shù)的不斷進(jìn)步,監(jiān)測(cè)任務(wù)也隨之增加且日益復(fù)雜,監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)要求更加及時(shí)準(zhǔn)確。傳統(tǒng)的人工收聽(tīng)收看監(jiān)測(cè)和簡(jiǎn)單的軟件監(jiān)測(cè)已無(wú)法適應(yīng)廣播電視監(jiān)測(cè)的實(shí)際需求,設(shè)計(jì)一套體積小、效率高、數(shù)字化、智能化的廣播監(jiān)測(cè)系統(tǒng)顯得尤為重要。

        NI-1000HFRD短波信號(hào)分析儀是符合ITU規(guī)范的接收機(jī),適用于短波廣播頻段。NI-1000HFRD采用了最新的廣播技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù),利用現(xiàn)有的語(yǔ)音識(shí)別引擎,可以快速準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)廣播監(jiān)測(cè)。基于NI-1000HFRD短波信號(hào)分析儀的廣播智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng),是一套體積小、效率高、數(shù)字化、智能化的廣播監(jiān)測(cè)系統(tǒng),大大節(jié)省了人力資源,提高了廣播監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。

        2 N I-1000HFRD短波信號(hào)分析儀介紹

        2.1 NI-1000HFRD 硬件設(shè)備外觀

        NI-1000HFRD 硬件設(shè)備外觀,如圖1所示。

        圖1 NI-1000HFRD 硬件設(shè)備外觀

        2.2 NI-1000HFRD硬件組成

        PXIe-5622:150MS/s,16位數(shù)字化儀。

        Flex RIO 7965R:NI FlexRIO FPGA模塊(可根據(jù)用戶應(yīng)用需求,寫入相應(yīng)的軟件實(shí)現(xiàn)功能)。

        PXIe-8260:4驅(qū)動(dòng),2TB可插入機(jī)箱型(INCHassis)高速數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊。

        PXIe-1075:配有交流供電的18槽3U PXI Express擴(kuò)展機(jī)箱。

        PXIe-8133:1.73GHz控制器。

        2.3 NI-1000HFRD技術(shù)架構(gòu)

        NI-1000HFRD采用了最新的廣播技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù),包括軟件無(wú)線電(SDR),大動(dòng)態(tài)范圍直接數(shù)字化,高速PXIe數(shù)據(jù)總線,高速點(diǎn)到點(diǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)鏈路,數(shù)字下變頻(DDC),現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列(FPGA)和嵌入式獨(dú)立冗余磁盤陣列(RAID)。

        NI-1000HFRD特點(diǎn)在于短波頻段的全頻段流盤,多頻點(diǎn)實(shí)時(shí)解調(diào)和離線解調(diào),主要包括:實(shí)時(shí)同步記錄9K~30MHz頻段的所有廣播信號(hào);同步實(shí)現(xiàn)全頻段頻譜觀測(cè)和窄帶信號(hào)解調(diào);離線超實(shí)時(shí)信道化解調(diào),高效地從寬帶數(shù)據(jù)記錄得到音頻文件,其系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

        圖2 系統(tǒng)框圖

        NI-1000HFRD無(wú)線電監(jiān)測(cè)接收機(jī)的HF數(shù)字化儀依托最高達(dá)4G/s的PXIe機(jī)箱高速數(shù)據(jù)總線,適合于高速數(shù)字信號(hào)處理的嵌入式PXIe控制器作為控制和數(shù)據(jù)處理中心,將數(shù)字化儀采集的數(shù)據(jù)送往嵌入式的RAID存儲(chǔ)設(shè)備,2TB的RAID存儲(chǔ)器可支持200Mb/s的高速數(shù)據(jù)記錄,從而滿足HF全頻段流盤的要求。NI-1000HFRD無(wú)線電監(jiān)測(cè)接收機(jī)將兩塊HF數(shù)字化儀同時(shí)安裝在一個(gè)系統(tǒng)中,可以提供兩路數(shù)字下變頻,兩路信號(hào)分別進(jìn)行窄帶解調(diào)/測(cè)量和實(shí)時(shí)寬帶頻譜監(jiān)測(cè),保證實(shí)時(shí)在線監(jiān)聽(tīng)和頻譜監(jiān)測(cè)任務(wù)可以同時(shí)進(jìn)行。

        NI-1000HFRD中頻數(shù)字化儀提供了高速AD和板上信號(hào)處理能力,包括14位100MS/s的數(shù)字化能力,最大帶寬40MHz的實(shí)時(shí)數(shù)字下變頻,特別適合于捕獲無(wú)線電廣播信號(hào)?;贒MA(直接存儲(chǔ)訪問(wèn))的機(jī)制與控制器相連,使控制器更好地作用于高級(jí)信號(hào)分析、顯示以及通信等任務(wù)。

        在線實(shí)時(shí)解調(diào)和離線超實(shí)時(shí)解調(diào)算法是基于FPGA實(shí)現(xiàn)的,將軟件算法基于硬件實(shí)現(xiàn),實(shí)現(xiàn)了全并行、高吞吐、高可靠,相比傳統(tǒng)的基于CPU實(shí)現(xiàn)的算法,執(zhí)行效率極大提高。本系統(tǒng)所采用的每塊FPGA芯片可以實(shí)現(xiàn)8通道的實(shí)時(shí)解調(diào),根據(jù)不同需求可以進(jìn)行不同的配置,例如在18槽機(jī)箱中除去控制器和數(shù)字化儀占用的兩個(gè)插槽位置,最多可以實(shí)現(xiàn)128通道的實(shí)時(shí)解調(diào)。

        2.4 NI-1000HFRD主要功能

        2.4.1 全頻段流盤

        30M以下全頻段流盤的數(shù)據(jù)速率為120M/s,采用高速PXIe總線、RAID磁盤陣列等技術(shù)保證了可以不丟點(diǎn)地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ),通過(guò)一定的參數(shù)設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)分時(shí)段、分頻段和按計(jì)劃流盤。

        2.4.2 在線實(shí)時(shí)解調(diào)

        在線實(shí)時(shí)解調(diào)功能針對(duì)不同的應(yīng)用可以選擇不同的配置,最多可以實(shí)現(xiàn)128通道實(shí)時(shí)解調(diào)。可以實(shí)現(xiàn)的主要功能有:指定頻點(diǎn)組合播放;分發(fā)音頻至不同播放設(shè)備;多音頻文件存儲(chǔ);設(shè)定功率門限,提出特征頻點(diǎn);寬帶信號(hào)頻譜觀測(cè),窄帶分析與解調(diào);計(jì)算特征頻點(diǎn)電平、功率、場(chǎng)強(qiáng)值和調(diào)制度分析。

        2.4.3 離線超實(shí)時(shí)解調(diào)

        最高可以實(shí)現(xiàn)0.7倍的超實(shí)時(shí)解調(diào),即完成100秒的全頻段流盤文件解調(diào)只需要70秒。

        3 基于N I-1000HFRD短波信號(hào)分析儀的廣播智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

        基于NI-1000HFRD短波信號(hào)分析儀的廣播智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱:NI智能系統(tǒng))由4個(gè)工作席位構(gòu)成,即中短波監(jiān)測(cè)席位、質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)席位、頻譜收測(cè)席位和多媒體監(jiān)測(cè)席位。依靠語(yǔ)音識(shí)別引擎的支持,主要實(shí)現(xiàn)對(duì)中、短波頻段范圍內(nèi)信號(hào)搜索,廣播效果和廣播質(zhì)量的自動(dòng)評(píng)估,頻譜智能收測(cè),以及多媒體監(jiān)測(cè)等功能。智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框圖,如圖3所示。

        圖3 系統(tǒng)框圖

        智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各監(jiān)測(cè)席位具體實(shí)現(xiàn)方法如下:

        3.1 中短波自動(dòng)監(jiān)測(cè)席位

        NI智能系統(tǒng)可根據(jù)電平門限等級(jí)設(shè)置,從0~30M頻段內(nèi)獲取高于該電平值的信號(hào),并對(duì)0~30M頻段內(nèi)所有信號(hào)進(jìn)行全頻段留盤,同時(shí)利用語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)對(duì)語(yǔ)音數(shù)據(jù)進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別,選擇出關(guān)注的語(yǔ)音信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)中短波自動(dòng)監(jiān)管。

        3.2 質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)席位

        NI-1000HFRD系統(tǒng)根據(jù)人工設(shè)定的報(bào)警任務(wù)需要,對(duì)質(zhì)量監(jiān)測(cè)頻率進(jìn)行循環(huán)分析,通過(guò)信號(hào)平均電平值與調(diào)幅度實(shí)時(shí)不間斷測(cè)量,對(duì)認(rèn)為是異態(tài)的信號(hào)上報(bào)給質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)席位進(jìn)行人工確認(rèn),及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量異態(tài),定時(shí)對(duì)質(zhì)量監(jiān)測(cè)頻率自動(dòng)打分。質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)流程,如圖4所示。

        圖4 質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)流程圖

        3.3 頻譜收測(cè)席位

        該系統(tǒng)可以對(duì)0~30MHz各時(shí)段信號(hào)進(jìn)行全部流盤,再通過(guò)離線超實(shí)時(shí)解調(diào),設(shè)定相應(yīng)的電平門限,將獲得的較高電平頻率的AM信號(hào),與數(shù)據(jù)庫(kù)中的已知信號(hào)對(duì)比辨別廣播電臺(tái)信號(hào)的歸屬。對(duì)于不能實(shí)現(xiàn)電臺(tái)歸屬自動(dòng)判別的頻率,上報(bào)到頻譜收測(cè)席位進(jìn)行人工處理。

        3.4 多媒體收測(cè)席位

        NI-1000HFRD短波信號(hào)分析儀的FlexRIO 7965R板卡是可編程器件組成,配合其它下變頻板卡,加入相應(yīng)的解調(diào)軟件,即可實(shí)現(xiàn)調(diào)幅、調(diào)頻、電視、衛(wèi)星、CMMB等無(wú)線電波信號(hào)的解調(diào)及技術(shù)指標(biāo)測(cè)量,可以實(shí)現(xiàn)多媒體監(jiān)測(cè)任務(wù)。

        同時(shí),NI-1000HFRD短波信號(hào)分析儀具有體積小、攜帶方便等特點(diǎn),適用于外出流動(dòng)收測(cè),也可安裝在監(jiān)測(cè)車上。外出流動(dòng)收測(cè)時(shí),只要收測(cè)人選擇好收測(cè)地點(diǎn)并架設(shè)好天線,NI-1000HFRD短波信號(hào)分析儀會(huì)自動(dòng)根據(jù)頻率收測(cè)表,進(jìn)行24小時(shí)錄音。錄音完畢后,將錄音數(shù)據(jù)回傳,進(jìn)行集中收聽(tīng)及打分,節(jié)省了人力和物力。

        結(jié)束語(yǔ)

        FlexRIO 7965R板卡可解調(diào)8路信號(hào),可同時(shí)使用9塊);可以對(duì)廣播信號(hào)進(jìn)行各種指標(biāo)測(cè)量(調(diào)幅度、頻譜、場(chǎng)強(qiáng))。將該系統(tǒng)應(yīng)用到廣播監(jiān)測(cè)中,基本可以實(shí)現(xiàn)中短波信號(hào)的智能監(jiān)測(cè)。對(duì)比現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)工作模式將是一個(gè)“質(zhì)”的飛躍。

        NI智能系統(tǒng)組成非常簡(jiǎn)單,是一個(gè)3U的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱,內(nèi)置各功能板卡來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能,具有體積小、搬用靈活、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)。在數(shù)據(jù)傳輸上,板卡間的數(shù)據(jù)使用了高速總線傳輸,大大提高設(shè)備的工作效能。

        NI智能系統(tǒng)可以同時(shí)對(duì)0~30MHz的中、短波信號(hào)進(jìn)行全波段存儲(chǔ)和任意頻道、任意時(shí)段的解調(diào),不需要配置錄音設(shè)備和專用接收機(jī)等;用戶還可根據(jù)需要選擇解調(diào)頻率和解調(diào)路數(shù)(1塊

        審稿人:魏朝輝 內(nèi)蒙古新聞出版廣電局監(jiān)管中心正高級(jí)工程師

        責(zé)任編輯:王學(xué)敏

        TN 939.11

        B

        2096-0751(2016)09-0021-03

        張耀武 國(guó)家新聞出版廣電總局西安監(jiān)測(cè)臺(tái) 高級(jí)工程師

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