一種飛機數(shù)字音頻系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及飛機數(shù)字音頻系統(tǒng)，并且尤其涉及包括超過一個音頻設(shè)備和超過一個無線電設(shè)備的數(shù)字音頻系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在已知飛機音頻系統(tǒng)中，使用頭戴設(shè)備的發(fā)射音頻消息的操作者，從發(fā)布該消息到在該頭戴設(shè)備中聽到他自己的聲音應(yīng)該有少于約20ms的延遲，以致發(fā)射該消息到外部的無線電回發(fā)通常被認(rèn)為是側(cè)音的“回聲消息”。
[0003]操作者頭戴設(shè)備中的側(cè)音的接收滿足兩種功能:不使其混亂(讓他如同不使用頭戴設(shè)備時那樣聽到自己的聲音)，和確認(rèn)該音頻消息正在被無線電正確地發(fā)射到外部。
[0004]假如該無線電沒有在發(fā)射，那么該側(cè)音不被回發(fā)，并且側(cè)音的缺失允許操作者被告知無線電沒有在發(fā)射。
[0005]使用本地側(cè)音來減少飛行員建立無線通信所花費的時間的飛機音頻系統(tǒng)也是已知的。
[0006]在管理超過一個音頻設(shè)備和超過一個無線電設(shè)備并且在向前和返回路徑的總和中具有大于20ms的延遲的已知的飛機數(shù)字音頻系統(tǒng)中，來自無線電的側(cè)音的分布不允許操作者在沒有混亂的情況下說話，因為他聽到他自己的延遲的聲音。
[0007]本發(fā)明就是要解決該問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種以超過20ms的音頻傳輸延遲工作的飛機數(shù)字音頻系統(tǒng)，其允許操作者接收有品質(zhì)的和可靠的側(cè)音音頻。
[0009]通過包括一個或多個音頻設(shè)備和一個或多個無線電設(shè)備的系統(tǒng)實現(xiàn)該目的。每個無線電設(shè)備包括發(fā)射/接收模擬音頻消息的裝置，并且已經(jīng)安裝在數(shù)字音頻系統(tǒng)的終端(下文稱無線電-終端)附近，該終端被連接到包括數(shù)字消息管理單元和數(shù)字信號處理器的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)。每個音頻設(shè)備包括麥克風(fēng)、用于發(fā)射模擬音頻消息的離散信號的致動器和用于接收模擬音頻消息的頭戴設(shè)備，并且已經(jīng)被安裝在數(shù)字音頻系統(tǒng)的終端(下文稱音頻-終端)附近，該終端包括數(shù)字消息管理單元和數(shù)字信號處理器，所述數(shù)字消息管理單元具有適于生成由麥克風(fēng)發(fā)布的模擬音頻消息的側(cè)音、并且當(dāng)音頻-終端從無線電-終端接收用于所述側(cè)音的激活/去激活命令時激活/去激活向所述頭戴設(shè)備的發(fā)送的計算機程序。
[0010]有益地，在具有大于20ms延遲的數(shù)字音頻系統(tǒng)中，相對于生成模擬音頻消息的時間，側(cè)音的激活/去激活命令在小于120ms的時間內(nèi)被音頻-終端接收。另一方面，一旦接收到激活命令，隨著傳輸持續(xù)時間，側(cè)音在小于20ms的時間內(nèi)由頭戴設(shè)備接收。然后，在成功傳輸?shù)那闆r下，與在激活命令的等待時間期間(少于120ms)流逝的音頻消息部分的側(cè)音的損失這方面無關(guān)，實現(xiàn)了操作者在少于20ms的時延內(nèi)聽到自己聲音的目標(biāo)。
[0011]有益地，所述側(cè)音隨所述無線電設(shè)備的接收電位計(recept1n potent1meter)中設(shè)置的音量而被產(chǎn)生。
[0012]在一個實施例中，無線電-終端的數(shù)字信號處理器包括用于當(dāng)無線電設(shè)備的接收線路中的音頻信號的功率電平超過/沒有超過預(yù)設(shè)電平時，向音頻-終端發(fā)射激活/去激活的所述命令的計算機程序。因此，正是無線電設(shè)備的返回信號的監(jiān)測結(jié)果決定所述命令的發(fā)布。
[0013]在一個實施例中，無線電-終端的數(shù)字信號處理器包括用于當(dāng)無線電設(shè)備的傳輸線路中沒有音頻信號時，向音頻-終端發(fā)射去激活命令的計算機程序。因此，所述傳輸線路被監(jiān)測以檢測數(shù)字音頻系統(tǒng)自身中的差錯。
[0014]在其他實施例中是用于特定配置的數(shù)字音頻系統(tǒng)的預(yù)期改型，例如
[0015]-兩個操作者使用相同的無線電同時發(fā)射。
[0016]-無線電同步音。
[0017]-PA (乘客地址)振鈴音。
[0018]-同時傳輸
[0019]通過以下本發(fā)明的詳細描述和所附權(quán)利要求書結(jié)合附圖，按照本發(fā)明的數(shù)字音頻系統(tǒng)的其他期望的特性和優(yōu)點會變得顯而易見。
【附圖說明】
[0020]圖1a和Ib是示出了本領(lǐng)域已知的數(shù)字音頻系統(tǒng)的主要組件的原理圖。示出了音頻設(shè)備、無線電設(shè)備，及靠近它們安裝的連接到數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的音頻和無線電終端。
[0021]圖2為按照本發(fā)明的屬于數(shù)字音頻系統(tǒng)的音頻設(shè)備和靠近其安裝的無線電終端的原理圖。
[0022]圖3為示出了按照本發(fā)明的在數(shù)字音頻系統(tǒng)中側(cè)音的生成和傳輸?shù)脑韴D。
【具體實施方式】
[0023]如圖1a和Ib所示，已知的飛機數(shù)字音頻系統(tǒng)包括，一方面，具有安裝在每個音頻設(shè)備附近的音頻-終端27的一個或多個音頻設(shè)備11，另一方面，具有安裝在每個無線電設(shè)備47附近的無線電-終端45的一個或多個無線電設(shè)備47。所述音頻-終端27和無線電-終端45被連接到數(shù)字網(wǎng)絡(luò)15，在此用于控制系統(tǒng)的音頻消息和數(shù)據(jù)消息兩者被發(fā)射。
[0024]音頻設(shè)備11包括由飛機操作者操控的裝置，例如麥克風(fēng)21、與消息的發(fā)射有關(guān)的PTT( “按下說話”)離散信號的致動器23、和頭戴設(shè)備25。
[0025]音頻-終端27包括執(zhí)行涉及管理數(shù)字消息的任務(wù)的幾個組件。
[0026]這些組件包括:
[0027]-調(diào)節(jié)單元29、35，用于對來自麥克風(fēng)21的模擬音頻信號和發(fā)送至頭戴設(shè)備25的模擬音頻信號進行放大和阻抗調(diào)整。
[0028]-轉(zhuǎn)換器A/D31和轉(zhuǎn)換器D/A31，用于執(zhí)行將由麥克風(fēng)21發(fā)射的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號和將發(fā)送到頭戴設(shè)備25的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。
[0029]-數(shù)字消息管理單元37，它可以是FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)，除了以可配置的尺寸的包分組從對應(yīng)于由麥克風(fēng)21發(fā)射的消息的音頻信號的A/D轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字幀以外，對由致動器23發(fā)送的信號或從數(shù)字信號處理器39接收的命令執(zhí)行消息管理任務(wù)。
[0030]-數(shù)字信號處理器39，它通過網(wǎng)絡(luò)接口，執(zhí)行數(shù)字信號和命令的處理以檢驗和發(fā)送數(shù)字音頻消息到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)15。
[0031]無線電設(shè)備47包括用于發(fā)射/接收模擬音頻消息的裝置。
[0032]無線電-終端45包括用于執(zhí)行涉及管理數(shù)字消息的任務(wù)的若干組件。這些組件，與音頻設(shè)備11的音頻-終端27中的類似，包括數(shù)字信號處理器59、數(shù)字消息管理單元57、用于對來自無線電設(shè)備47的發(fā)射/接收裝置的模擬音頻信號和來自麥克風(fēng)21的模擬音頻信號執(zhí)行放大和阻抗調(diào)整的調(diào)節(jié)單元53，51、和轉(zhuǎn)換器A/D49和轉(zhuǎn)換器D/A49，用于執(zhí)行將來自無線電設(shè)備47的發(fā)射/接收裝置的模擬音頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號和將來自麥克風(fēng)21的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。
[0033]對應(yīng)于由麥克風(fēng)21發(fā)射的音頻消息的數(shù)字音頻信號在無線電-終端45的數(shù)字信號處理器59上被接收，并被發(fā)送到數(shù)字消息管理單元57，該數(shù)字消息管理單元管理該信號與其他信道接收的其他信號的混合以及來自從數(shù)字信號處理器59接收的命令的PTT傳輸離散信號的激活。在D/A轉(zhuǎn)換器49中轉(zhuǎn)換為模擬信號并且在調(diào)節(jié)單元51中放大和阻抗調(diào)整之后，該消息到達無線電設(shè)備47的發(fā)射/接收裝置，該消息從該發(fā)射/接收裝置被發(fā)射到其目的地。
[0034]另一方面，來自無線電設(shè)備47的返回模擬信號，在調(diào)節(jié)單元53中放大和阻抗調(diào)整之后，在A/D轉(zhuǎn)換器49中被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并且到達數(shù)字消息管理單元57和數(shù)字信號處理器59，數(shù)字信號處理器59將該數(shù)字信號發(fā)送到數(shù)字網(wǎng)絡(luò)15。
[0035]無線電設(shè)備47的模擬消息發(fā)射/接收裝置包括發(fā)射機61、控制單元65、接收機63、天線67和開關(guān)69，并且被安排以致當(dāng)音頻消息傳輸成功時，開關(guān)69允許將傳輸線路71的信號添加到接收線路73。對應(yīng)的音頻消息到達確認(rèn)該消息的傳輸?shù)囊纛l設(shè)備的操作者的頭戴設(shè)備25。因此，當(dāng)傳輸成功時，由接收線路73發(fā)送正被發(fā)射的消息的側(cè)音。假如傳輸失敗，開關(guān)69關(guān)閉，所述側(cè)音不會出現(xiàn)在接收線路73上，它的缺失會警告音頻設(shè)備11的操作者。
[0036]在如所描述的數(shù)字音頻系統(tǒng)中的延遲時間可以使之不允許使用無線電設(shè)備47來操作，因為側(cè)音不能在接收線路73上以足夠短的延遲被接收。這將音頻系統(tǒng)中的信號延遲限制為每條路徑小于10ms，這在如在某種飛機數(shù)字音頻系統(tǒng)上出現(xiàn)的包括若干傳輸設(shè)備和若干通信服務(wù)的數(shù)字音頻系統(tǒng)中很難實現(xiàn)。
[0037]為了解決該問題，本發(fā)明提出了當(dāng)音頻-終端27從鄰近無線電設(shè)備47的無線電-終端45接收時，在鄰近音頻設(shè)備11的音頻-終端27中生成側(cè)音，并且把它發(fā)送到頭戴設(shè)備25，其中該消息發(fā)送命令確認(rèn)所述音頻消息成功傳輸。該側(cè)音應(yīng)當(dāng)以對應(yīng)于無線電設(shè)備47的接收電位計的音量，在頭戴設(shè)備25中被聽到。因此，保持側(cè)音與無線電返回消息對應(yīng)的原理，無線電返回消息的音量由無線電的電位計控制。
[0038]因此，按照本發(fā)明，基于在無線電設(shè)備47上的側(cè)音的檢測來生成本地側(cè)音。假如出現(xiàn)通過無線電設(shè)備的成功傳輸，則本地側(cè)音的生成和以良好音頻質(zhì)量將其發(fā)送到操作者的頭戴設(shè)備25就被激活，而不需要要求處理器負載的任何復(fù)雜信號處理，如下面所討論的。在通過無線電設(shè)備的不成功傳輸?shù)那闆r下，該側(cè)音沒有被發(fā)送，告訴操作者傳輸有問題。
[0039]為此目的，在按照本發(fā)明的包括如圖2所示的音頻設(shè)備11和音頻-終端27和圖Ib所示的無線電-終端45和無線電設(shè)備47的數(shù)字音頻系統(tǒng)中，無線電-終端27的數(shù)字消息管理單元37包括用于發(fā)送所述側(cè)音到頭戴設(shè)備25的計算機程序，所述無線電-終端45的數(shù)字消息管理單元57包括用于檢測該音頻消息是否已經(jīng)被無線電設(shè)備47的發(fā)射/接收裝置發(fā)射或沒有發(fā)射的計算機程序，并且所述音頻-終端27和所述無線電-終端45的數(shù)字信號處理器39，59包括用于發(fā)送命令到數(shù)字消息管理單元37以在成功傳輸?shù)那闆r下激活發(fā)送側(cè)音到頭戴設(shè)備25和在相反情況下去激活該發(fā)送的計算機程序。
[0040]激活命令的初始化序列遵照如下的方案(見圖3)。
[0041]步驟80指示由音頻設(shè)備11的操作者致動PTT離散信號的致動器23，該PTT離散信號到達音頻-終端27的數(shù)字消息管理單元37并觸發(fā)無線電-終端45上的側(cè)音檢測機制。
[0042]在步驟81，數(shù)字消息管