[发明专利]语音信号字符化编码控制的可变重频激光调制方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及激光通信技术领域，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方法和系统。

背景技术

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。

发明内容

本发明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方法和系统。

为解决上述问题，本发明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方法，包括如下步骤：

步骤1、采集语音信息，并对语音信息进行语意特征识别、相似度匹配和字符化编码；

步骤2、对步骤1输出语音信息进行分帧处理，并将语音信息字符化代码分插到不同重频组成串行帧结构,以实现对脉冲激光器的ASK调制；

步骤3、将步骤2输出的语音信息从不归零码转换为归零码，并驱动激光器；

步骤4、激光器受控于可变重频串行输出脉冲信号，并以ASK激光调制方式发射激光。

上述步骤1的具体过程为：

步骤1.1、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；

步骤1.2、将步骤1.1所得的汉语拼音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；

步骤1.3、将步骤1.2所得的汉字按照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，并将字符化编码的语音信息串行输出。

上述步骤1.3中，每个汉字和字符按照字节编码，其码型为不归零的TTL串行结构形式，采用上位机作为数据指令辅助手段，将字符型数据代码串行输出。

上述步骤2中，信息字符化代码每8位二进制代码与起始位和停止位构成一帧；每一帧的数据长度为11位，其中帧的起始位为2位、帧的数据位设置为8位、帧的停止位为1位。

上述步骤2中，帧的起始位的2位导行码的间隔为每帧的基频，通过设定该基频每帧长度依据重频要求进行变化。

上述步骤4中，激光器采用上升沿触发。

实现上述方法的语音信号字符化编码控制的可变重频激光调制系统，包括语音信号识别与字符化处理模块、可变重频编码模块、码型转换与激光驱动模块、以及调Q脉冲激光器；

语音信号识别与字符化处理模块完成语音信号采集、语意特征识别、相似度匹配、以及字符化编码；

可变重频编码模块将字符化编码输出的码元信号进行分帧处理，并将语音信息字符化代码分插到不同重频组成串行帧结构,以实现对脉冲激光器的ASK调制；

码型转换与激光驱动模块将可变重频帧码元从不归零码到归零码的转换，并通过逻辑电路驱动调Q脉冲激光器；

调Q脉冲激光器受控于码型转换与激光驱动模块输出的可变重频串行输出脉冲信号，并以ASK激光调制方式发射激光。

与现有技术相比，本发明具有如下特点：

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。

图2为语音信号字符化过程原理框图。