具有混音功能的新型语音卡设计与实现

为满足某控制系统实时记录语音和播放录音的实际需求,基于语音压缩编码技术,以现场可编程门阵列(FPGA)为控制核心,设计实现了16个通道采集语音信号,进行ADPCM编码,将语音文件以WAVE格式存储,集监听、播放指定语音通道及任意时间段录音于一体的紧凑型PCI(CPCI)板卡。该板卡区别于传统语音卡的创新点在于运用语音叠加技术使板卡具有混音功能,能够将不同通道语音混音、记录存储,同时具有压缩比可自由选择的功能。详细介绍了板卡的组成机构、工作原理、硬件设计和软件设计。最后进行实验测试,板卡语音存储、语音回放等各项功能正常,音质良好,验证了设计方案的可行性与实用性。     

智能型多功能激光防护镜与自动探测告警复合装置

设计研制智能型多功能激光防护镜与自动探测告警一体化复合装置,主要用于各类激光辐射人眼损伤的防护和预警。对防护镜和探测告警系统及智能化复合防护技术进行研究和性能测试,利用防护镜与告警装置的信号互联和联动作用,使防护镜双镜复合,并发出告警信号。结果表明,当激光防护告警复合装置探测到激光入侵时均能以不同方式发出各种告警信号和复合防护响应,包括不同颜色灯光闪烁、音响和振动告警,驱使两个防护镜单元镜组复合,对532 nm、1 064 nm、470 nm、808 nm和700～2 000 nm特定波长激光和超连续谱激光进行有效防护,可通过无线信号互联实现集群联动告警和防护。该激光防护镜与探测告警复合装置具有智能化、模块化、多功能集成的特点,各项性能符合设计要求。     

基于LabVIEW图像法车牌智能识别系统

车辆牌照自动识别是实现交通管理智能化的重要环节,设计中利用图像采集卡对经过的车辆车牌进行图像采集并传送至计算机,采用美国NI公司LabVIEW软件,实现图像预处理、图像去噪以及图像增强等功能;然后根据车牌颜色特征对其准确定位,采用阈值法分割车牌字符;最后由OCR函数来识别字符,识别结果保存至相应数据中,可以进行相应的违章、违规智能交通管理,经实验该系统成功实现车牌识别识别率达99%。     

用于冷原子干涉仪激光时序控制的DDS跳频系统设计与实现

为了满足冷原子干涉实验对时序控制的需求,设计并实现了一个基于LABVIEW软件的激光时序控制DDS系统,其工作过程为通过设计的LABVIEW上位机软件输入需要产生的频率和频率间隔时间,ARM芯片根据LABVIEW软件发送来的控制信息实现对射频信号芯片的控制,CPLD芯片用来控制射频信号之间的时间间隔,最后DDS芯片产生与控制信息相对应的射频信号。与目前同类装置相比,系统实现了跳频时间和频率更加精确和工作稳定性更好。经过系统的调试分析以及性能测试,DDS跳频系统能够满足原子干涉仪激光时序控制需求。通过测试DDS装置,DDS装置能够输出准确输出射频频率值,并且射频频率时间间隔能精确到微秒。DDS装置可以有效控制冷原子干涉仪的激光时序,在探询时间为120毫秒且重复率为2.2赫兹的情况下,冷原子重力仪的重力测量灵敏度达到 。     

飞控系统故障告警实时监控软件的设计与实现

为了对某型直升机电传飞行控制系统故障进行实时安全监控,降低试飞风险,分析了该系统的故障告警类型、故障判断方法和故障告警形式,根据飞行控制系统在飞行试验过程中的监控需求,以Labview为软件开发平台,开发了故障告警实时监控软件,以故障灯和文本信息显示的方式实现了对飞行控制系统各类型故障分等级实时监控与预警,并对软件实现方法进行了详细说明。在实际的飞行试验任务中,此软件能准确、可靠地实时监控到故障告警信息,完全满足飞行试验对飞控系统故障实时安全监控的需求。     

导弹逼近告警器及无源干扰设备测试软件设计

为解决导弹逼近告警器及无源干扰设备测试成本高、维护保障难的问题,研制了一套导弹逼近告警器及无源干扰设备自动检测系统;设计了系统测试软件,按照模块化设计方式,针对设备检测需求,开发不同的软件测试模块并集成;该系统集成度高,配置灵活,操作智能化,功能完整,测试项目全,测试和排故障效率高;经试用表明,该检测系统具有良好的操作性和维护性,可以为导弹逼近告警器及无源干扰设备检测维修提供技术支持,有效节省测试成本和维护保障费用。     

一种控制箱及击发机构的信号模拟器设计

为了满足部队教学训练需求,研制一种控制箱及击发机构的信号模拟器;阐述 了该系统的功能、工作原理、硬软件技术实现方法,解决了控制箱和击发机构控制指令信 号的产生、各种激励信号的时序同步、信号调理、功率驱动、匹配对接等关键技术,实现 了各种激励信号参数的现场配置,进行各种控制指令信号和电源信号的故障模拟;试用结 果表明,系统稳定可靠;用户接口界面友好,满足部队的教学训练使用要求。     

热释电红外传感器在无线遥控报警系统中的应用

热释电红外探测无线遥控报警系统由热释电红外探测模块、无线电收/发射模块、数字编/译码集成电路和语音录放模块组成。当人体进入监视区时,红外传感器首先将接收到的红外辐射能转换成电能信号,再经内部电路放大处理,输出控制信号启动发射系统工作,经编码脉冲调制后, 由发射模块向空间辐射无线电遥控编码信号;接收机收到信号后,便进行解调、放大、整形,从解码器输出编码脉冲,然后触发语音录放系统,播放事先录制好的警示语,提醒值班人员。该系统主要采用了RDP-18热释电红外探测模块,具有从信号接收至控制输出的全部功能。整体装置为模块化结构,具有频率稳定、工作可靠、免调试等特点,遥控距离1 000 m,可适用于多种场合的需要。     

语音编码技术及其硬件实现

压缩编码技术是无线语音通信的关键技术之一。介绍了语音编码技术的基本概念及分类,并选用AMBE多带激励压缩编码算法,通过单片机控制专用语音压缩DSP芯片,提出了一种适合低速无线语音、数据实时通信的系统解决方案,完成了硬件、软件设计,实现了低速率下的语音、数据的同步大气传输。测试结果显示,在语音编码速率为2．4kbps以下时,仍然可以得到音质较好的语音输出。     

新一代地铁远程通信ATS系统设计与实现

从地铁车辆安全的角度出发,提出对地铁车辆远程信号的采集方式、处理方式、控制方式、存储方式等方面进行优化设计,设计并实现了更为先进的地铁远程信号采集处理及自动监控系统(ATS系统),根据地铁车辆专属信号特性对信号采集电路与前置放大电路进行了从新设计,增强了信号的稳定性,设计并改进了轨道50Hz相敏信号的滤波电路,增强了信号的抗干扰能力,设计了光电隔离电路对采集信号进行隔离,一方面保证了单片机免受外部电源的干扰,另一方面也增强了信号的远距离传输能力,并设计了系统相关模块的接口电路,这些改进电路对于提高地铁车辆的安全可靠运行起到了积极的作用。     

一种执行机构等效装置设计

为了满足航天器桌面散态匹配试验测试需求,研制一种基于PC104总线的执行机构等效装置,详细阐述了等效装置的功能、工作原理、硬件电路设计、软件设计思想,该系统采用模块化、可配置软件架构设计,实现了正常、应急多测试工况一体化设计;应用严格的窗口比较器硬件电路设计技术,实现信号电压幅值的高精度采集,确保输入信号的可靠判定;利用FPGA技术突破信号脉宽高精度采集和信号延时高精度可控等关键技术,该系统实现了输入信号幅值、脉宽的实时采集、存储与显示,并按照事先设定的工作模式及配置参数,完成不同测试工况下输出信号的模拟反馈。试验结果表明,系统稳定可靠,人机界面友好,满足航天器多测试工况控制时序和功能检查需求。     

采用性别相关的深度神经网络及非负矩阵分解模型用于单通道语音增强

为了从带噪信号中得到纯净的语音信号,提出了一种采用性别相关模型的单通道语音增强算法。具体而言,在训练阶段,分别训练了与性别相关的深度神经网络-非负矩阵分解模型用于估计非负矩阵分解中的权重参数;在测试阶段,提出了一种基于非负矩阵分解和组稀疏惩罚的算法用于判断测试语音中说话人的性别信息,然后再采用对应的模型估计权重,并结合已训练好的字典进行语音增强。实验结果表明所提算法在噪声抑制量及语音质量上,均优于一些基于非负矩阵分解的算法和基于深度神经网络的算法。      

变电站作业现场接地线管控系统的后台软件设计

针对变电站作业现场的漏收地线、漏拆地线、带地线合闸等问题,设计了临时接地线管控系统后台软件;确定了软件的架构,详细介绍了串口通信与报文处理、实时数据显示、非实时数据管理及告警等几个功能模块的设计与实现,并给出了部分编程实例程序;实时数据显示模块通过图形组态技术,生动形象地显示了作业现场的地线挂接情况;告警模块有效保障了系统的安全稳定运行;测试结果表明,该软件监控画面实时刷新时间小于0.5 s,各项功能满足要求。     

基于经验模态分解和支持向量机的车型声频识别

车型自动识别是智能交通系统的重要组成部分。针对现有车型识别存在的问题,提出利用经验模态分解和支持向量机的车型声频识别方法。将车辆行驶的声音信号进行分解,以分解不同模态的能量作为特征向量,并以此作为训练样本对支持向量机构成的车型识别器进行训练,通过对小汽车和卡车的声音信号处理结果表明:利用车辆声音信号能够正确识别不同的车型,识别准确率达95%,是车型识别的有效方法。     

基于离散余弦变换的语音压缩采样和编码算法

针对语音无线通信中带宽资源受限的问题,提出基于压缩采样的低速率语音编码算法。以基尼系数为指标,比较不同稀疏变换域下语音信号的稀疏性,分析常见重构算法对语音信号压缩采样观测信号的重构特性。对标准耳蜗滤波器——伽马啁啾滤波器组的参数进行研究,并以梯度投影稀疏重建(GPSR)算法重构语音信号。利用语音质量感知评估(PESQ)、信噪比和主观听觉测试,对编解码后的合成语音信号进行了质量评估。实验表明,基于压缩感知的语音编码器以4 kbps的低速率对语音进行编码时,PESQ得分可达到3.16,计算复杂度相对较低,可以用于实际的语音编码环境。     

一种基于仿真资源包的虚拟教学训练系统设计与实现

国防现代化的加速发展对人才培养提出了更高的要求;为了更便捷、更高效的培训部队人才,用最低的消耗实现最佳的训练效果,提出了一种基于仿真资源包的虚拟教学训练系统设计与实现方法;支持仿真资源包的自定义扩展,采用资源包加运行平台的技术架构,满足了结构原理、岗位操作、维护保养、故障排除等方面的训练需求,构建了集教、学、训、考等功能于一体的虚拟教学训练系统;最后应用实例表明,该系统可有效满足教学需求,节省教学资源,提高教学效率,取得了良好的应用效果。     

基于EtherCAT的ITER极向场电源现场层监控系统设计

根据ITER 大功率极向场电源高实时性与高可靠性控制的需求,选取了具有高实时通讯性能的工业以太网现场总线EtherCAT(以太网控制自动化技术)设计ITER 极向场电源现场层监控系统。依据ITER 极向场电源装置体积大、分布较为分散的特点,为保障高可靠性的数据传输,对比了可构成的两种EtherCAT 环网冗余拓扑的可靠性,选取从站单元中最末端从站是将E-BUS 转换为100BASE-TX/FX 的拓展模块的可靠性较高的环网冗余拓扑来设计极向场电源现场层监控系统的拓扑结构。使用了组态软件TwinCAT(基于Windows 的控制和自动化技术)对系统进行配置,同时绘制了具有可直观显示并控制现场信号等功能的HMI 界面。经测试,该系统可实现对现场层数百路模拟与数字量信号的实时监控,满足了ITER 极向场电源的高实时性与可靠性的控制需求。     

一种测量重核素的小型高压型加速器控制系统的研制

为满足中国原子能科学研究院最新研制的400 kV小型重核素加速器质谱（AMS）装置的自动控制的需求,设计并实现了针对该装置的自动控制系统。从硬件和软件两个方面描述了系统结构。虚拟仪器LabWindows/CVI9.0、PLC、数据库、组态软件等的相结合,既组建了友好的人机交互界面,又提高了系统的可靠性。自主设计的具有较高自动化水平的气体剥离器控制,实现了同步监测、控制气体流量和真空度。自动换靶控制的零位指示和靶号显示相配合,更精确地实现换靶功能,提高了装置自动化程度。经长时间测试,该测控系统满足了加速器质谱系统的自动控制及就地操作需求。     

用白光光学处理技术实现语音的频谱分析

本文提出了利用白光光学频谱分析系统获得语音信号彩色编码频谱的技术。借助于阴极射线示波器,首先将录制在磁带上的语音信号用密度调制的方法转变为照相底片的振幅透射率的变化,从而实现信号由时域到空域的转变。然后在白光光学频谱分析系统中,利用放置在傅里叶频谱面上的取样狭缝得到按频率假彩色编码的频谱图。文中用部分相干理论对白光光学频谱分析系统作了初步的讨论,并给出了若干中文语音信号的频率假彩色编码谱图。     

基于轻量级卷积门控循环神经网络的语音增强方法*

针对在基于深度学习语音增强的方法中因采用因果式的网络输入导致语音增强性能下降的问题,提出了一种基于轻量级卷积门控循环神经网络(LCGRU)的语音增强方法。门控循环神经网络能够建模语音信号的时间相关性,但是其全连接结构破坏了语音信号的时频结构特征,并且参数数量庞大,不利于网络的训练。对此,本文采用卷积核替代门控循环神经网络中的全连接结构,在对语音信号时间相关性建模的同时保留了语音信号的时频结构特征,同时降低了网络的参数数量。为充分利用先前帧的特征信息,该网络单元当前时刻的输入融合了上一时刻的输入与输出。针对网络训练过程中容易产生过拟合的问题,本文采用了线性门控机制来控制信息的传输,这缓解了网络训练过程中的过拟合问题,提高了网络的语音增强性能。实验结果表明,本文所提出的网络结构在增强后的语音感知质量(PESQ),语音短时客观可懂度(STOI),分段信噪比(SSNR)等指标上均优于传统的网络结构。