[發明專利]一種基于壓縮感知的地鐵數字音視頻廣播方法及系統

在審

• 申請號: 201710034343.3
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN107070571A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 劉偉榮;張曉勇;蔣富;黃志武;李爍;彭軍;楊迎澤;高凱;于文濤
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H04H20/62
• 分類號: H04H20/62;H04H60/09;H04N21/214;H04N21/414
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 龔燕妮

1.一種基于壓縮感知的地鐵數字音視頻廣播方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：將司機語音控制單元、列車顯示與廣播控制單元、乘客廣播通信單元均連接至RS485總線、列車級廣播音頻總線以及列車級廣播視頻總線上；

步驟2：將從司機語音控制單元、列車顯示與廣播控制單元或乘客廣播通信單元采集的待廣播信號X利用壓縮感知技術進行壓縮，然后對壓縮后信號Y進行屬性類別標記；

步驟3：依據預先構建可動態調整的RS485總線調度幀屬性優先級信息表，對經屬性類別標記后的壓縮信號進行屬性優先級判斷，對當前幀信號進行傳輸；

步驟4：求解原始廣播信號的最優稀疏表示S^*，利用從播放端完成對經屬性類別標記后的壓縮信號的恢復，得到廣播信號

S*=arg mins|S|l2]]>

s.t.Y＝ΦΨS

其中，S＝{s₁,s₂,…,s_K}是原始信號的K維稀疏表示向量，s_i是該向量的每一個分量，是向量S的l₂范數，Φ為m×n的測量矩陣，Ψ表示n×K的基矩陣。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對當前幀信號按照以下過程進行傳輸：

若當前幀信號屬于重要幀，則出發中斷信號，按照重要幀的優先級依次傳輸重要幀信號；

否則，依據當前幀信號的數據量大小判斷是否需要搶占執行，若需要，則采用搶占機制進行信道搶占，傳輸當前幀信號否則，利用NPEDF進行當前幀信號傳輸。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，對待廣播信號進行壓縮處理前，先采用高斯徑向基函數對待廣播信號進行歸一化處理，再和正交基相乘得到壓縮信號Y。

4.根據權利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，所述廣播信號從播放裝置輸出時，依據室內噪聲傳感器采集的噪聲級別調節播放裝置的輸出功率。

5.一種基于壓縮感知的地鐵數字音視頻廣播系統，其特征在于，包括：

列車顯示與廣播控制單元，用于處理司機的控制指令與音頻、視頻信號，包括揚聲器、顯示模塊以及對講器；

乘客廣播通信單元，用于與列車顯示與廣播控制單元通信，對音頻信號廣播以及顯示視頻信號的顯示，包括揚聲器、對講器、噪聲傳感器以及顯示模塊；

司機語音控制單元，用于處理司機的控制信號并傳送給列車顯示與廣播控制單元，包括揚聲器以及噪聲傳感器；

乘客緊急通訊單元，用于當客室出現緊急情況或突發事件時，乘客可按下設置在客室內的應急對講裝置的緊急按鈕，并通過按鈕旁的內藏式對講裝置實現與司機的對話。

所述揚聲器連接在廣播音頻總線上，所述對講器連接在廣播視頻總線上，所述顯示模塊連接在RS485總線上；

所述列車顯示與廣播控制單元、乘客廣播通信單元以及司機語音控制單元均連接在RS485總線、列車級廣播音頻總線以及列車級視頻總線上；

所述列車顯示與廣播控制單元、乘客廣播通信單元以及司機語音控制單元采用權利要求1-4任一項所述的基于壓縮感知的地鐵數字音視頻廣播方法，對待廣播信號進行傳輸。

6.根據權利要求5所述的系統，其特征在于，列車顯示與廣播控制單元、乘客廣播通信單元以、司機語音控制單元以及乘客緊急通訊單元中使用的音頻處理器包括音頻處理芯片、變壓器模塊、功放模塊、診斷電路以及開關電路；

所述音頻處理芯片通過I2C總線與列車顯示與廣播控制單元中的中央控制器相連，且兩者之間還設置有診斷電路；

外部音源通過變壓器模塊接入音頻處理芯片的聲音輸入通道，音頻處理芯片的聲音輸出通道與功放模塊相連輸出到司機室功放板或客室功放板，功放模塊的輸出通道由開關電路控制。

7.根據權利要求6所述的系統，其特征在于，列車顯示與廣播控制單元、乘客廣播通信單元以、司機語音控制單元以及乘客緊急通訊單元中采用的控制器均為LPC1766 ARM Cortex-M芯片。