作者 李锋 我国西南电子技术研讨所(四川 成都 610036)
李锋（1980-），男，硕士，工程师，研讨方向：音频设备体系架构，航空电子技术。
摘要：针对机载电子设备归纳化的需求，本文以DSP处理器为中心完结了机载挑选呼叫数字化解码器体系，使用数字信号处理算法规划解码办法及通过状况机办法规划解码操控流程，完结解码纯软件化完结。通过在高强度噪声环境下仿真试验及某型飞机试验室试验，验证了体系的有用性。
导言
机载挑选呼叫体系用于完结地上塔台与空域中指定的一架或一组飞机的高频或甚高频通讯链路的树立，完结地上与飞机点对点的话音通讯。
解码器作为选呼体系的中心单元，决议是否敞开飞机静噪开关，树立机内与地上的话音通讯。现在，许多执役的飞机依然选用模仿电路完结机载挑选呼叫体系[1]。跟着民用航空机载电子技术的开展，现在航空电子的开展趋势为归纳化，许多独自的设备现已模块化，乃至软件化[2]。因而，本文提出了一种依据DSP的数字化机载选呼体系解码器，使得选呼体系融合到机载音响设备中完结，不再独自存在，可下降飞机分量，进步飞机可维护性。
1 机载选呼体系概述
传统机载选呼体系的体系框图如图1所示。地上作业人员通过编码面板指定选呼码，编码器依据设定的选呼码生成特定格局的模仿选呼信号，通过短波电台或超短波电台将信号发送给空域飞机。机载选呼解码器不断检测接纳信号，若收到选呼信号且选呼码与本身固有编码相同，则通过告警面板输出灯火及声响提示，提示飞行员收听并翻开该电台静噪开关，不然不呼应。
选呼信号数据格局如图2所示[1]，共由2个腔调脉冲组成，每个脉冲由2个一起发送的腔调构成。每个脉冲持续时间为1±0.25秒，脉冲距离时间为0.2±0.1秒。
其间，发送腔调共16种，其频率如表1所示，用字母A到S标识(除掉I、N和O)。选呼码由四个腔调标识构成(如AB-CD)，选呼码中不允许重复标识(AB-BC是无效选呼码)。
机载选呼体系解码器首要需完结的功用包括对电台接纳机收到信号的收集，对接纳信号频率成分的剖析，以及对解码成果的断定，并将成果输出给告警面板。
2 解码器硬件规划
机载选呼解码器首要完结对电台接纳信号的收集、信号频率成分的剖析、解码成果的断定，以及将成果输出到告警面板。
为完结体系归纳化，在硬件电路规划时，考虑兼容机载音响设备，解码器选用DSP+AD架构完结，告警面板集成到音频操控面板中。硬件体系框图如图3所示。解码器对电台接纳到的信号进行A/D转化，对收集到的数字信号进行解码，解码成功则将提示信息输出到音频操控面板。一起，解码器中的DSP及A/D转化芯片在完结选呼解码树立通讯衔接后，进入正常作业形式，担任完结后续话通的语音收集及语音信号处理相关功用，完结了电台通话功用和挑选呼叫功用的资源共用。
A/D芯片选用TI公司推出的高性能、高集成度的语音编解码芯片TLV320AIC23B[3-4]。其在48kHz采样的情况下信噪比高达90dB，采样率8kHz ~96kHz可调，软件操控及数据传输均支撑多种接口协议，且具有旁路及低功耗形式，可统筹选呼信号及音频信号的收集。
DSP选用ADI公司的SHARC系列ADSP21368。ADSP21368时钟频率高达400MHz，采样单指令多数据的运算办法，支撑32位定点及32/40位浮点运算。一起，针对信号处理中常用算法供给专用硬件结构，如蝶形运算及循环寻址，完结1024点浮点运算仅需23.2µs[5]，十分适用于音频信号处理。
依据体系规划，选呼解码的硬件数据流为：电台将解调后的模仿信号输入到解码器中，TLV320A%&&&&&%23B使用8kHz采样率对信号采样，通过DSP兼容形式同步串行接口将转化的数字信号送入ADSP21368中，ADSP21368解码后通过RS422接口将解码成果告诉音频操控面板。
3 解码算法完结
考虑到DSP存储及运算才能有限，无法对整个选呼信号一次性处理，需求选用分帧处理的办法。归纳考虑频率分辨率及DSP运算才能，选取每帧信号长度为1024点，即每帧信号长度为128ms进行处理。而选呼信号中每个脉冲音持续时间为1秒，脉冲距离为0.2秒，则每段信号最多包括一个脉冲中的两种频率信号。
归纳上述剖析，使用DSP完结解码的关键问题包括以下两个：第一是规划操控流程归纳单帧信号分段处理的成果，完结选呼解有用性的断定;第二是针对单帧信号规划信号处理算法，进行特征剖析，判别其是否由两选呼腔调信号构成。
关于解码操控流程规划，本文选用有限状况机的办法完结，状况跳转图如图4所示[6]。状况机由6个状况构成，初始状况为“Idle”状况，当无信号输入或未检测到选呼腔调信号时，状况机停留在“Idle”状况;当第一次检测到单帧信号契合选呼腔调信号时，状况机跳转到“Pulse1”状况。进入“Pulse1”状况后，接连判别五段信号，其间大于三段有用则跳转到“Interval_checking”状况，不然以为信号无效状况跳转回“Idle”状况从头检测;“Interval_checking”状况首要担任对脉冲空隙进行检测，当检测到信号较前一段信号在信号构成上有明显差异，则以为进行脉冲空隙，跳转到“Interval_state”，不然持续检测;若长期未检测到空隙，则以为状况过错主动转跳回“Idle”状况从头检测;在“Interval_state”状况对第2个脉冲持续进行检测，若信号有用，跳转到“Pulse2”，若长期无有用信号，则跳转回“Idle”状况;“Pulse2”状况断定进行操作与“Pulse1”状况相同，若接连两段信号仍有用，则跳转到“Finishing”状况，不然跳转回“Idle”状况从头检测;最终，在“Finishing”状况下检测到信号无效，则以为一帧选呼信号解码结束。将状况机复位到“Idle”状况，将解码成果与飞机固有编码相比对，若相同，则告诉音频操控面板输出提示音，不然不进行呼应，等候下一次选呼解码。
关于单帧信号契合选呼腔调信号的剖析断定选用依据FFT的频率域剖析办法，算法流程图如图 5所示。首要，对单帧信号通过Hanning窗调制，减轻频谱走漏的影响。接着对信号进行FFT改换取得信号起伏谱;然后，对选呼参阅频点的幅值进行断定，若起伏最大值与次大值相差过大，断定信号无效，最大值与第三大值相差过小，断定信号无效;最终，对最大值及次大值对应的频率与理论频率比较，频差过大断定信号无效。若上述三点均满意条件，则断定信号有用，状况机进行相应跳转。
