[发明专利]一种基于压缩感知的地铁数字音视频广播方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于地铁列车广播系统领域，特别涉及一种基于压缩感知的地铁数字音视频广播方法及系统。

背景技术

在地铁、轻轨、火车等现代轨道交通工具上，需要安装能实现现场指挥、背景音乐、业务广播及应急报警的专业广播系统，尤其是是能传输音频信息和视频信息等的现代广播系统。

由于车厢环境相对封闭且不能安装过多线缆，同时列车长期处于运动状态，要实现司机室对讲、司机对客室广播、司机与乘客的对话、司机与不在车厢内的控制中心、数字化报站/关门报警等通信功能具有一定的难度。同时车厢内有动态变化的噪声，系统的各种通信方式都需要独立进行音量控制，采用统一的数字化音量配置文件，以到达理想的播音效果。传统广播系统中存在的音质不佳、容易受干扰、维护管理复杂、互动性能差等问题。

发明内容

本发明提出了一种基于压缩感知的地铁数字音视频广播方法及系统，其目的在于，克服现有技术中地铁车厢内通信信号噪声大、易受干扰且互动性能较差的问题。

一种基于压缩感知的地铁数字音视频广播方法，包括以下步骤：

步骤1：将司机语音控制单元、列车显示与广播控制单元、乘客广播通信单元均连接至RS485总线、列车级广播音频总线以及列车级广播视频总线上；

步骤2：将从司机语音控制单元、列车显示与广播控制单元或乘客广播通信单元采集的待广播信号X利用压缩感知技术进行压缩，然后对压缩后信号进行属性类别标记；

步骤3：依据预先构建可动态调整的RS485总线调度帧属性优先级信息表，对经属性类别标记后的压缩信号进行属性优先级判断，对当前帧信号进行传输；

步骤4：求解原始广播信号的最优稀疏表示S^*，利用从播放端完成对经属性类别标记后的压缩信号的恢复，得到广播信号

s.t.Y＝ΦΨS

其中，S＝{s₁,s₂,…,s_K}是原始信号的K维稀疏表示向量，s_i是该向量的每一个分量，是向量S的l₂范数，Φ为m×n的测量矩阵，Ψ表示n×K的基矩阵。

所述可动态调整的RS485总线调度帧属性优先级信息表中的动态调整是指依据依据当前帧信号的数据量大小判断是否需要抢占执行，从而对当前帧信号的传输顺序进行调整；

进一步地，对当前帧信号按照以下过程进行传输：

若当前帧信号属于重要帧，则出发中断信号，按照重要帧的优先级依次传输重要帧信号；

否则，依据当前帧信号的数据量大小判断是否需要抢占执行，若需要，则采用抢占机制进行信道抢占，传输当前帧信号否则，利用NPEDF进行当前帧信号传输。

进一步地，对待广播信号进行压缩处理前，先采用高斯径向基函数对待广播信号X进行归一化处理，再和正交基相乘得到压缩信号Y。

针对原始广播音频的频带宽带特性，该归一化处理使得该专利所用的压缩感知较通常的压缩感知技术，获得更高的压缩比。

进一步地，所述广播信号从播放装置输出时，依据室内噪声传感器采集的噪声级别调节播放装置的输出功率。

一种基于压缩感知的地铁数字音视频广播系统，包括：

列车显示与广播控制单元，用于处理司机的控制指令与音频、视频信号，包括扬声器、显示模块以及对讲器；

乘客广播通信单元，用于与列车显示与广播控制单元通信，对音频信号广播以及显示视频信号的显示，包括扬声器、对讲器、噪声传感器以及显示模块；

司机语音控制单元，用于处理司机的控制信号并传送给列车显示与广播控制单元，包括扬声器以及噪声传感器；

乘客紧急通讯单元，用于当客室出现紧急情况或突发事件时，乘客可按下设置在客室内的应急对讲装置的紧急按钮，并通过按钮旁的内藏式对讲装置实现与司机的对话。

所述扬声器连接在广播音频总线上，所述对讲器连接在广播视频总线上，所述显示模块连接在RS485总线上；

所述列车显示与广播控制单元、乘客广播通信单元以及司机语音控制单元均连接在RS485总线、列车级广播音频总线以及列车级视频总线上；

所述列车显示与广播控制单元、乘客广播通信单元以及司机语音控制单元采用权利要求上述的基于压缩感知的地铁数字音视频广播方法，对待广播信号进行传输。