摘 要：用戶能夠可靠地進(jìn)行業(yè)務(wù)的同時(shí)解放雙手，具有更好的便利性，是對(duì)講系統(tǒng)的一個(gè)難題，文章研究一種基于RFID的智能語音對(duì)講系統(tǒng)，該系統(tǒng)終端可固定在身體某部位，具有通過耳麥播放和采集語音等目前語音對(duì)講系統(tǒng)不具有的功能及特點(diǎn)。主要通過語音信號(hào)的強(qiáng)弱自動(dòng)發(fā)送語音數(shù)據(jù)，并且支持3個(gè)終端同時(shí)發(fā)送語音數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：RFID；自動(dòng)檢測(cè)；跳頻；混音

引言

在日常生活、工作中，我們經(jīng)常會(huì)使用到對(duì)講機(jī)，但是傳統(tǒng)的對(duì)講機(jī)系統(tǒng)在功能上、使用便利性上存在一些不足，導(dǎo)致在一些場(chǎng)合下存在著使用不便的問題；例如傳統(tǒng)對(duì)講機(jī)在同一時(shí)間段只能有一個(gè)終端具有控制權(quán)，進(jìn)行語音輸出，無法實(shí)現(xiàn)多方同時(shí)通話。

1 關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)

1.1 RFID技術(shù)

RFID的工作原理是：標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，如果接收到閱讀器發(fā)出的特殊射頻信號(hào)，就能憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息（即Passive Tag，無源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽），或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)（即Active Tag，有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽），閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。而在該系統(tǒng)中基站為閱讀器，終端擔(dān)任的就是標(biāo)簽的角色。

1.2 語音自動(dòng)觸發(fā)

終端不間斷的對(duì)音頻輸入進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)音量值達(dá)到一定的值時(shí)，就觸發(fā)語音信號(hào)的傳輸任務(wù)，相應(yīng)的估值算法如下，音量值計(jì)算：db=20*lg（x/2^15），其中x表示樣點(diǎn)幅度值，db表示分貝值。對(duì)于16位，波形縱軸表示幅值，正負(fù)號(hào)代表電壓，表征音量大小。0表示無聲。

通過一段時(shí)間內(nèi)平均音量值來判斷當(dāng)前音頻數(shù)據(jù)是否為有效的音頻數(shù)據(jù)。這樣就可以實(shí)現(xiàn)由這段時(shí)間語音的平均音量大小來控制是否開始有效的音頻傳輸。

1.3 混音

對(duì)于混音算法，有以下幾種方式：（1）直接加和；（2）加和后再除以混音通道數(shù)，防止溢出；（3）加和并箝位，如有溢出就設(shè)最大值；（4）飽和處理，接近最大值時(shí)進(jìn)行扭曲；（5）其他混音算法；其中最簡(jiǎn)單的沒有爆破音的混音算法就是加和后再除以混音通道數(shù)，防止溢出，及將各個(gè)音頻數(shù)據(jù)以每個(gè)采樣點(diǎn)為基礎(chǔ)進(jìn)行平均得到的數(shù)據(jù)為目標(biāo)數(shù)據(jù)。這種混音的好處就是計(jì)算簡(jiǎn)單，便于理解，不會(huì)出現(xiàn)爆破音，缺點(diǎn)就是如果音頻源比較多的時(shí)候，則會(huì)導(dǎo)致每個(gè)音頻源混音后的音量都比較低，不容易被聽清。

2 基于RFID的對(duì)講系統(tǒng)組成

2.1 系統(tǒng)組成及各部分功能

本系統(tǒng)在硬件上主要由基站和終端兩部分組成。其中，基站為該系統(tǒng)主控部分，其重要功能有：定時(shí)發(fā)送射頻數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包含以下幾項(xiàng)內(nèi)容：

（1）信道狀態(tài)、當(dāng)前數(shù)據(jù)的編號(hào)及收到該數(shù)據(jù)后所要請(qǐng)求的每個(gè)信道對(duì)應(yīng)的終端編號(hào)。

（2）混音后的音頻數(shù)據(jù)；對(duì)收集到終端數(shù)據(jù)進(jìn)行混音處理；因?yàn)檫\(yùn)行多個(gè)終端同時(shí)上傳音頻數(shù)據(jù)，所以就要對(duì)收集上來的音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行混音操作，因便于每個(gè)終端都能聽到所有發(fā)送的語音數(shù)據(jù)。

終端為該系統(tǒng)的表現(xiàn)部分，其重要功能有：

（1）采集音頻數(shù)據(jù)。

（2）根據(jù)需要發(fā)送采集到的音頻數(shù)據(jù)。

（3）播放從射頻發(fā)送過來的音頻數(shù)據(jù)。

2.2 基站組成及工作原理

2.2.1 基站組成

基站由MCU和射頻兩部分組成，其中射頻負(fù)責(zé)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的功能；MCU負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)。其中射頻分為發(fā)送射頻和接收射頻兩部分。發(fā)送射頻用于發(fā)送請(qǐng)求射頻和音頻數(shù)據(jù)。而接收射頻則用于接收從終端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，因?yàn)樵试S多個(gè)終端同時(shí)發(fā)送射頻數(shù)據(jù)，所以增加接收射頻的數(shù)量，并用不同的信道進(jìn)行區(qū)分，這就會(huì)增加系統(tǒng)的容量。

2.2.2 基站工作流程

基站在本系統(tǒng)中為核心數(shù)據(jù)收發(fā)及處理的核心部分基站的工作流程簡(jiǎn)述如下：

（1）發(fā)送請(qǐng)求音頻數(shù)據(jù)指令。

（2）等待各個(gè)接收射頻接收到數(shù)據(jù)或者接收超時(shí)。

（3）如果接收到某個(gè)信道的數(shù)據(jù)，則保存數(shù)據(jù)到相應(yīng)的緩沖區(qū)，如果接收數(shù)據(jù)超時(shí)則清空相應(yīng)的緩沖區(qū)。如果收到斷開某個(gè)信道的數(shù)據(jù)，則清空該信道上得所有數(shù)據(jù)。

（4）如果所有的接收射頻都已經(jīng)接收到數(shù)據(jù)或者超時(shí)，則將所有數(shù)據(jù)進(jìn)行混音。

（5）將混音后的數(shù)據(jù)和請(qǐng)求下次音頻數(shù)據(jù)的指令打包發(fā)送出去。

2.3 終端部分工作原理

終端工作流程說明：

（1）判斷當(dāng)前采集到音頻數(shù)據(jù)，是否為噪聲，如果是噪聲則跳轉(zhuǎn)到3。

（2）如果當(dāng)前狀態(tài)為IDLE狀態(tài)，設(shè)置狀態(tài)為WAIT_CONNECT，跳轉(zhuǎn)到5執(zhí)行。

（3）如果當(dāng)前狀態(tài)為IDLE狀態(tài)，則跳轉(zhuǎn)到5執(zhí)行，如果噪聲時(shí)間沒有達(dá)到最大，跳轉(zhuǎn)到5執(zhí)行。

（4）如果狀態(tài)為WAIT_CONNECT，則設(shè)置狀態(tài)為IDLE，如果狀態(tài)為CONNECT，設(shè)置狀態(tài)為WAIT_DISCONNECT。

（5）判斷是否接收到數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，是則跳轉(zhuǎn)到6執(zhí)行，否則跳轉(zhuǎn)到1。

（6）保存收到音頻數(shù)據(jù)到待播放緩沖區(qū)。

4 結(jié)束語

該系統(tǒng)在終端上采用自動(dòng)判斷音頻數(shù)據(jù)強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)數(shù)據(jù)傳送和終止，避免因?yàn)樾枰獋魉驼Z音而不得不手動(dòng)啟動(dòng)數(shù)據(jù)的傳送。此處的改進(jìn)可以解放我們手臂，從而提高工作效率。

采用先進(jìn)的混音算法，使新加入的音頻源音量最大，并且隨著時(shí)間增長(zhǎng)，使該音頻源的音量平緩的過度到與其他聲音音量相同的狀態(tài)。

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)為多語音源輸入，可以提高語音通信的效率，從而提高我們的工作效率。

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