陳定安

甘肅省新聞出版廣電局無線傳輸中心5318臺(tái) 甘肅省 730000

中波發(fā)射臺(tái)多點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)想

陳定安

甘肅省新聞出版廣電局無線傳輸中心5318臺(tái) 甘肅省 730000

本文對(duì)中波發(fā)射臺(tái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)行了回顧，并結(jié)合筆者實(shí)際工作需求對(duì)多點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提出了構(gòu)想，對(duì)于其中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討。

中波發(fā)射臺(tái) 多點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 音頻內(nèi)容比對(duì)技術(shù)

1 概述

中波是指頻率為300KHz～3MHz的無線電波。按照我國無線電管理委員會(huì)的頻率劃分，中波廣播的工作頻段在526.5～1606.5KHz之間，工作帶寬9KHz，采用調(diào)幅AM調(diào)制方式。中波廣播主要依靠地面波，覆蓋半徑一般在幾十至百余公里左右；夜間通過天波形式傳播，可以在300公里以外形成第2服務(wù)區(qū)；在人員密度較小的廣大農(nóng)村、牧區(qū)，中波廣播都是最有效地信息傳播手段之一。

中波發(fā)射臺(tái)的重要指標(biāo)“三滿”即“滿功率、滿時(shí)間、滿調(diào)制度”發(fā)射，是對(duì)覆蓋效果的量化考核。有條件的發(fā)射臺(tái)分別在信源系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)、配電系統(tǒng)等關(guān)鍵分系統(tǒng)中進(jìn)行備用系統(tǒng)建設(shè)，極大地保障了安播工作順利實(shí)施。

2 中波監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)展回顧

2.1 人工監(jiān)聽階段

中波監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是發(fā)射臺(tái)安播工作的重要助力，是對(duì)覆蓋效果的直接驗(yàn)證。初期采用收音機(jī)直接收聽方式，驗(yàn)證發(fā)射臺(tái)發(fā)出的節(jié)目正確，音質(zhì)符合要求。

隨著節(jié)目增多，需要監(jiān)聽的節(jié)目越來越多，而人工編制不可能隨之成倍增加，此時(shí)出現(xiàn)了多路監(jiān)聽設(shè)備，可以通過設(shè)置循環(huán)時(shí)間，對(duì)所有播放節(jié)目進(jìn)行輪詢監(jiān)聽，也可以手動(dòng)切換當(dāng)前監(jiān)聽節(jié)目，以保障重點(diǎn)節(jié)目得到監(jiān)測(cè)。為了更好地執(zhí)行監(jiān)聽任務(wù)，會(huì)將節(jié)目信源也納入監(jiān)聽范圍。

人工監(jiān)聽方式實(shí)時(shí)直觀，但需要配置足夠的監(jiān)聽人員且精神高度集中，容易在疲勞時(shí)出現(xiàn)失誤；循環(huán)監(jiān)聽盡可能在一維時(shí)間段內(nèi)覆蓋所有節(jié)目的監(jiān)測(cè)，實(shí)質(zhì)是大部分時(shí)間段內(nèi)的大部分節(jié)目都處于未被監(jiān)測(cè)狀態(tài)；信源與播發(fā)節(jié)目不能存儲(chǔ)，不便于事后情景復(fù)現(xiàn)與故障分析。

2.2 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)階段

得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)、音頻編碼技術(shù)和存儲(chǔ)介質(zhì)技術(shù)發(fā)展，目前國內(nèi)的廣播自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)生產(chǎn)廠家基本上都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了如下功能：

（1）可將所有節(jié)目的所有信源和空收解調(diào)信號(hào)分別錄制、編碼為數(shù)字音頻格式進(jìn)行存儲(chǔ)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所有輸入音頻的工作狀態(tài)；

（2）支持本地和網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)聽，可選擇監(jiān)聽，也可自定義循環(huán)監(jiān)聽，循環(huán)路數(shù)、循環(huán)時(shí)間可設(shè)定；

（3）每路音頻可單獨(dú)設(shè)定開機(jī)時(shí)間段內(nèi)報(bào)警功能以及預(yù)置報(bào)警門限；

（4）可定制時(shí)間段錄音，具備實(shí)時(shí)錄音和故障觸發(fā)錄音功能，故障前以及故障恢復(fù)后的錄音時(shí)間可預(yù)設(shè)；

（5）支持音頻動(dòng)態(tài)幅度值顯示，可同時(shí)看到多個(gè)音頻信號(hào)實(shí)時(shí)狀態(tài)展示；

（6）報(bào)警記錄支持查詢、統(tǒng)計(jì)、打印；提供標(biāo)題閃爍、語音報(bào)警、窗口提示、高亮顯示等多種報(bào)警方式。

3 多點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)想與關(guān)鍵技術(shù)

3.1 現(xiàn)有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的不足

某發(fā)射臺(tái)出現(xiàn)誤播事故，某頻點(diǎn)播發(fā)各項(xiàng)指標(biāo)正常，但轉(zhuǎn)播節(jié)目內(nèi)容錯(cuò)誤；在配備有自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的情況下，長期未能發(fā)現(xiàn)異常，造成不利影響?，F(xiàn)有主流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)于靜音、音頻中斷、信源信號(hào)丟失、射頻信號(hào)丟失都能及時(shí)給出報(bào)警，但對(duì)于廣播內(nèi)容無從判別，需要借助人工進(jìn)行判別。

對(duì)臺(tái)站工作人員而言，依靠目前主流的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能對(duì)信源和空收解調(diào)音頻進(jìn)行選擇性監(jiān)聽，當(dāng)整點(diǎn)播報(bào)廣播呼號(hào)時(shí)，值班員可以對(duì)當(dāng)前在播節(jié)目與原預(yù)設(shè)節(jié)目進(jìn)行核對(duì)；但每到整點(diǎn)就核對(duì)一次，很可能會(huì)打斷其他正常維護(hù)作業(yè)過程；借助于歷史存儲(chǔ)功能，可以在非整點(diǎn)時(shí)核對(duì)整點(diǎn)音頻，監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性又受到損害，且當(dāng)播發(fā)節(jié)目較多時(shí)，人工監(jiān)聽判別易于因混淆而產(chǎn)生錯(cuò)判。對(duì)于非整點(diǎn)無廣播呼號(hào)播放期內(nèi)的時(shí)段，當(dāng)前播放的音頻是否屬于正確的節(jié)目內(nèi)容，值班員其實(shí)也缺乏評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，因而無從判別。

3.2 多點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)想

雖然數(shù)字水印檢出識(shí)別[1]技術(shù)可以迅速準(zhǔn)確地應(yīng)用于節(jié)目內(nèi)容并準(zhǔn)確性地識(shí)別，但其技術(shù)要求在廣播制作環(huán)節(jié)將水印信息加載到音頻信號(hào)中，對(duì)播出信號(hào)解調(diào)檢出數(shù)字水印信息進(jìn)行驗(yàn)證，整體系統(tǒng)設(shè)備投入成本高、建設(shè)周期長，且該技術(shù)尚不夠成熟還需持續(xù)提升以待商用[2]。

為快速且經(jīng)濟(jì)有效地解決節(jié)目錯(cuò)播、誤播、防止非法插播等問題，筆者提出了多點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)想。

首先是多點(diǎn)采樣。節(jié)目制作播發(fā)點(diǎn)、多路節(jié)傳鏈路取樣點(diǎn)、臺(tái)站內(nèi)多路信源采樣、臺(tái)站空收解調(diào)音頻、地波覆蓋區(qū)域空收解調(diào)音頻、天波覆蓋區(qū)域空收解調(diào)音頻。利用強(qiáng)大便捷的傳輸網(wǎng)絡(luò)，將多節(jié)點(diǎn)的播發(fā)音頻匯聚在一起進(jìn)行比對(duì)，而不僅僅局限在中波發(fā)射臺(tái)站區(qū)域內(nèi)設(shè)備和信號(hào)的取樣。如圖1所示。

圖1 中波多點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意

理論上，同一套節(jié)目在不同采樣點(diǎn)的音頻都應(yīng)該是一致的，任何一個(gè)取樣點(diǎn)出現(xiàn)與其他取樣點(diǎn)差異，都可以觸發(fā)告警。

（1）天波覆蓋區(qū)域空收解調(diào)音頻異常，預(yù)示著該區(qū)域可能存在非法電臺(tái)或者非法干擾源；

（2）地波覆蓋區(qū)域空收解調(diào)音頻異常，預(yù)示著該區(qū)域可能覆蓋能力減弱，推導(dǎo)出是否滿功率、滿調(diào)制度發(fā)射或者是否存在非法電臺(tái)、非法干擾源；

（3）臺(tái)站空收解調(diào)音頻異常，預(yù)示著發(fā)射機(jī)故障；

（4）臺(tái)站內(nèi)某路信源音頻異常，預(yù)示著該節(jié)傳鏈路出現(xiàn)問題.具體問題可以通過該路節(jié)傳鏈路取樣點(diǎn)音頻異常數(shù)據(jù)綜合分析，迅速定位故障節(jié)點(diǎn)與故障設(shè)備；

（5）極端情況下出現(xiàn)節(jié)目制作播發(fā)點(diǎn)音頻異常而其余節(jié)點(diǎn)正常的情況，確保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作正常的前提下，可以判定節(jié)目制作播發(fā)的第一個(gè)節(jié)傳點(diǎn)有誤操作或者輸入信號(hào)錯(cuò)誤。

根據(jù)不同的異常情況，綜合取樣點(diǎn)位置信息、異常分布樣點(diǎn)信息，進(jìn)行智能故障聯(lián)動(dòng)分析，可以迅速定位故障，給予值守人員明確的維護(hù)指令，提高故障排查效率。

3.3 音頻內(nèi)容比對(duì)

在內(nèi)容可信度方面，制作播發(fā)點(diǎn)權(quán)重最高，將作為音頻內(nèi)容比對(duì)的首選標(biāo)準(zhǔn)。具體到實(shí)現(xiàn)音頻內(nèi)容比對(duì)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，判斷音頻內(nèi)容是否符合政策和宣傳要求，這是另外一個(gè)課題。我們希望能利用音頻的時(shí)域、頻域特征和屬性來分析音頻序列的相似度，再以相似度的大小來判斷不同音頻序列播放的是否是相同或相似的內(nèi)容[3][4][5]。

其流程大概是：音頻采集——〉濾波——〉增益補(bǔ)償——〉模數(shù)轉(zhuǎn)換——〉壓縮——〉提取特征參數(shù)——〉比較特征參數(shù)——〉輸出比對(duì)結(jié)果。

濾波和增益補(bǔ)償?shù)闹饕康氖墙档驮胍舻母蓴_；壓縮處理是為了減少音頻中相關(guān)性較低或不相關(guān)的參數(shù)，提高后續(xù)工作的處理速度；特征參數(shù)范疇廣泛，可以是音頻流中以幀為單位提取出音頻的質(zhì)心、均方根、Mel倒譜系數(shù)、音高、振幅、帶寬、能量等的1個(gè)或多個(gè)特征參數(shù)的組合；比較特征參數(shù)，自動(dòng)完成計(jì)算，將比較結(jié)果同預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行對(duì)比，可以得出最終結(jié)果。

在具體的特征參數(shù)計(jì)算上，多種算法的討論也一直在進(jìn)行[1][6]，如音頻包絡(luò)余弦距離法、余弦夾角法等陸續(xù)提出，其占有計(jì)算機(jī)資源的開銷合理，比對(duì)結(jié)果滿足預(yù)設(shè)目標(biāo)。

4 總結(jié)與展望

可聽可看，7×24小時(shí)不間斷，有記錄可追溯能復(fù)現(xiàn)是目前主流中波監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到的效果。在自動(dòng)音頻內(nèi)容比對(duì)，智能故障聯(lián)動(dòng)分析等方面，多點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還將大有可為，值得深入挖掘和持續(xù)推廣，為中波安播工作進(jìn)一步提高效益貢獻(xiàn)力量。

[1]鄒南京，無線廣播發(fā)射臺(tái)播出節(jié)目內(nèi)容安全監(jiān)測(cè)探討[J]，廣播電視信息，2016（9）：33-37

[2]楊曉霞，論中波廣播在應(yīng)急廣播系統(tǒng)中的重要性及其技術(shù)實(shí)現(xiàn)[J]，廣播與電視技術(shù) ,2016（9）：123-128

[3]李瓊，基于信號(hào)與內(nèi)容特征的音頻判決系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D]，電子科技大學(xué),2015

[4]王薇，基于內(nèi)容的音頻檢索特征提取技術(shù)研究[D]，上海交通大學(xué)，2008

[5]陶智勇，音頻信號(hào)識(shí)別研究與基于SOPC的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]，電子科技大學(xué)，2006

[6]何連成，音頻信號(hào)內(nèi)容比對(duì)實(shí)用算法[J]，中國傳媒科技,2012（2）：128-130

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陳定安 甘肅省新聞出版廣電局無線傳輸中心5318臺(tái) 助理工程師

審稿人：趙 峰 內(nèi)蒙古自治區(qū)新聞出版廣播影視科研所 正高級(jí)工程師

編 輯：烏日山

責(zé)任編輯：王學(xué)敏