语音信号字符化编码控制的可变重频激光调制系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种语音信号字符化编码控制的可变重频激光调制系统，系统本体由语音芯片、上位机、微控制器、逻辑驱动芯片和激光器组成；其中语音芯片的MICP端和MICN端作为系统本体的输入端，输入语音信号；语音芯片的TXD端与微控制器的RXD端连接，且上位机的TXD端连接在语音芯片的TXD端与微控制器的RXD端之间；语音芯片的RXD端与微控制器的TXD端连接；微控制器的P0。0端连接逻辑驱动芯片的1A端，逻辑驱动芯片的1Y端连接激光器。本实用新型专利技术能够降低语音信号识别及数字化处理的复杂过程，减少带宽资源占用，实现低速编码以获得较高的激光脉冲能量，具有保密性好、实时性高、通信链路简单的特点。

【技术实现步骤摘要】
语音信号字符化编码控制的可变重频激光调制系统
本技术涉及激光通信
，适用于大气和水下环境进行语音信号的激光传输，具体涉及一种语音信号字符化编码控制的可变重频激光调制系统。
技术介绍
随着光通信技术的发展，利用光载波的通信技术因其具有快速响应、抗电磁干扰、移动性强、以及可靠性高等特点，而在进行数据、图像传输的军用和民用等领域有着广泛应用。在战时(野外)及特殊环境(水下)环境下，为快速建立通信链路，及时进行指挥控制，通过语音方式传输指令信息是最有效的手段，它具有极高的实时性和可靠性。然而，目前利用光调制实现语音传输的方式，由于传输的语音信号的信息需进行压缩编码，因而技术实现大多采用复杂的语音识别和复杂的数字化处理过程，占用较大的通信带宽资源，这样采用大功率激光器无法保证语音信息的实时传输，使激光调制能量和传输距离受限。可见，现有激光调制实现传统语音数字化传输的方式不适应军事及特殊环境下语音传输的要求。
技术实现思路
本技术所要解决的是现有激光调制过程中存在的语音信号识别和数字化处理复杂、对激光器的大功率高重频发射与能量矛盾、以及信息实时传输无法保证等问题，提供一种语音信号字符化编码控制的可变重频激光调制系统。为解决上述问题，本技术是通过以下技术方案实现的：语音信号字符化编码控制的可变重频激光调制系统，包括系统本体，所述系统本体由语音芯片、上位机、微控制器、逻辑驱动芯片和激光器组成；其中语音芯片的MICP端和MICN端作为系统本体的输入端，输入语音信号；语音芯片的TXD端与微控制器的RXD端连接，且上位机的TXD端连接在语音芯片的TXD端与微控制器的RXD端之间；语音芯片的RXD端与微控制器的TXD端连接；微控制器的P0.0端连接逻辑驱动芯片的1A端，逻辑驱动芯片的1Y端连接激光器。上述方案中，语音芯片是型号为LD3320的语音芯片。上述方案中，上位机的TXD端通过USART接口连接在语音芯片的TXD端与微控制器的RXD端之间。上述方案中，微控制器是型号为STC89C52的微控制器。上述方案中，逻辑驱动芯片是型号为74HC08D的逻辑驱动芯片。上述方案中，所述激光器为调Q脉冲激光器。与现有技术相比，本技术具有如下特点：1、通过语音识别技术，将语音信号进行字符化处理，简化了传统语音信号数字化的复杂过程，降低基带信号控制速率，减少通信带宽资源占用，在信息量传输要求不大的场合，保证一定的激光输出脉冲能量，增强激光通信的实时性、有效性和灵活性。2、通过语音信号的实时控制，采用可变重频调制驱动激光发射技术有利于通信信息的安全，降低了技术和设备复杂度。3、具有保密性好、实时性高、通信链路简单的特点，可以运用于大气和水下光通信范畴，在军事战场指挥和海洋水下目标作业控制实际应用中有重要价值。附图说明图1为语音控制的可变重频激光调制系统框图。具体实施方式针对战时(如野外)及特殊环境(如水下)下，通过语音方式传输指令形式快速、简单、直接，但需要考虑实时性、可靠性、以及激光通信系统在开放信道信号传输安全性的通信特点，本技术利用激光跳频技术，通过语音信息加载于不同重频帧组成的编码来控制激光器发射，保证一定的激光脉冲能量，只要通信双方按照约定的激光跳频通信协议，可完成必要的激光无线语音信息通信，通信双方的信息安全和保密性即可得到一定的保障，使开放信道环境下的通信与控制技术更具实用性。参见图1，一种语音信号字符化编码控制的可变重频激光调制系统，语音信号字符化编码控制的可变重频激光调制系统，包括系统本体，所述系统本体由语音芯片、上位机、微控制器、逻辑驱动芯片和激光器组成。其中语音芯片的MICP端和MICN端作为系统本体的输入端，输入语音信号。语音芯片的TXD端与微控制器的RXD端连接，且上位机的TXD端连接在语音芯片的TXD端与微控制器的RXD端之间。语音芯片的RXD端与微控制器的TXD端连接。微控制器的P0.0端连接逻辑驱动芯片的1A端，逻辑驱动芯片的1Y端连接激光器。语音芯片接收语音信号，并在上位机的控制下，完成语音信号采集、预处理、相似度匹配、以及字符化处理及码元输出。在本专利技术优选实施例中，语音芯片是型号为LD3320的语音芯片。语音信号字符化过程是先对采集的非特定人语音信息进行识别预处理，根据识别的语意转换为汉语拼音，然后与训练模板中的汉语拼音进行相似度匹配，将匹配结果在语音库中查找对应的汉语拼音所对应的汉字，最后把结果汉字按照ASCII编码以字节形式输出TTL电平的字符型代码，完成语音信号字符化。将非特定人的语音信号进行识别后直接转化为字符型编码，该编码速率较低，适合于驱动大功率激光器，有利于获得较高的激光发射脉冲能量；这种语音信号字符化转换方式降低了传统语音信号数字化的复杂过程，减少通信带宽资源占用。上位机作为数据指令传输的辅助手段。上位机的TXD端通过USART接口连接在语音芯片的TXD端与微控制器的RXD端之间。微控制器完成对语音字符化编码信号进行分帧处理，按照预定的重频变化规则构建串行传输结构，以实现对脉冲激光器的ASK调制，同时完成可变重频帧码元从不归零码到归零码的转换。采用通信领域中已知的可变重频的编码结构，按照一定的重频变化规则对语音信息进行分帧处理，输出适合驱动大功率激光器串行码元，实现激光的ASK调制；这种帧结构是一种非定长的帧格式，即信号传输的帧长可变，设定每帧开始2位为高电平的导频码，其脉冲间隔代表控制激光器的重复基频，依据脉冲间隔确定码元宽度和每帧的“0”和“1”代码，当基频不同所构成的数据帧长度也不同。通过可变帧长的激光跳频方法使激光发射输出频率按照一定规律变化，降低截获概率，有利于保密通信。微控制器是型号为STC89C52的微控制器。逻辑电路通过输出TTL电平来驱动激光器实现ASK激光调制，以提高激光器驱动能力，以得到适合驱动大功率脉冲激光器的重频脉冲信号。逻辑驱动芯片是型号为74HC08D的逻辑驱动芯片。激光器为调Q脉冲激光器。调Q脉冲激光器采用适合大气传输窗口的1。06μm波长红外激光，通信中肉眼视觉无法识别，具有一定的隐蔽性；同时选择窄脉冲输出的激光器可提高瞬时功率，有利于获取较大的激光脉冲能量。利用语音进行实时控制大功率激光器实现通信调制，适用于大气信道或海气信道的无线通信传输方式。本技术能够降低语音信号识别及数字化处理的复杂过程，减少带宽资源占用，实现低速编码以获得较高的激光脉冲能量，具有保密性好、实时性高、通信链路简单的特点。本文档来自技高网...

【技术保护点】
语音信号字符化编码控制的可变重频激光调制系统，包括系统本体，其特征是，所述系统本体由语音芯片、上位机、微控制器、逻辑驱动芯片和激光器组成；其中语音芯片的MICP端和MICN端作为系统本体的输入端，输入语音信号；语音芯片的TXD端与微控制器的RXD端连接，且上位机的TXD端连接在语音芯片的TXD端与微控制器的RXD端之间；语音芯片的RXD端与微控制器的TXD端连接；微控制器的P0.0端连接逻辑驱动芯片的1A端，逻辑驱动芯片的1Y端连接激光器。

【技术特征摘要】
1.语音信号字符化编码控制的可变重频激光调制系统，包括系统本体，其特征是，所述系统本体由语音芯片、上位机、微控制器、逻辑驱动芯片和激光器组成；其中语音芯片的MICP端和MICN端作为系统本体的输入端，输入语音信号；语音芯片的TXD端与微控制器的RXD端连接，且上位机的TXD端连接在语音芯片的TXD端与微控制器的RXD端之间；语音芯片的RXD端与微控制器的TXD端连接；微控制器的P0.0端连接逻辑驱动芯片的1A端，逻辑驱动芯片的1Y端连接激光器。2.根据权利要求1所述语音信号字符化编码控制的可变重频激光调制系统，其特征是，语音芯片是型号为...

【专利技术属性】
技术研发人员：何宁，顾剑飞，蒋红艳，谭智诚，廖欣，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：新型
国别省市：广西,45