[發明專利]飛機上高噪音環境自適應話音激活檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 202010094083.0
• 申請日: 2020-02-15
• 公開（公告）號: CN111276164B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 李法林;安強力;房喬楚;蔣科;鐘方虎;殷東辰;王若永;蘇芳;周晴霖;張慕哲;李玉亮
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍特色醫學中心;陜西烽火宏聲科技有限責任公司
• 主分類號: G10L25/84
• 分類號: G10L25/84
• 代理公司: 北京豐浩知識產權代理事務所(普通合伙) 11781
• 代理人: 李學康

1.一種飛機上高噪音環境自適應話音激活檢測裝置，包括話音信號預處理單元、特征提取單元、VAD判決單元、VAD電平輸出單元、及門限計算單元；

其特征在于：語音輸入至話音信號預處理單元，話音信號預處理單元實現對話音信號的放大與帶通濾波；再將處理過的話音信號傳遞給特征提取單元及門限計算單元，特征提取單元通過信號采用電路提取話音信號的短時能量大小和短時信號的過零率，門限計算單元通過對噪音信號的采集設置話音激活檢測的門限；

特征提取單元將提取的話音信號傳遞給VAD判決單元，門限計算單元將處理后的信號傳遞給VAD判決單元；

VAD判決單元結合采集到的短時能量大小和短時信號的過零率與門限值要求判決信號幀是有話音還是無話音信號，進而輸出VAD高低電平信號；

所述裝置為嵌入式數字信號處理平臺；

所述VAD判決單元中，VAD門限計算單元采用了3個控制門限判定話音信號有無；

3個控制門限分別為TL、TH、TM；

TL作為噪聲測量門限值，TH作為檢測話音存在的門限值，TM作為門限調節失效的門限值，TH門限電平的變化伴隨TL門限電平變化，TM門限電平是固定的；

TL正是用來解決噪聲測量的，是在給定時間間隔內以一定頻率對噪聲抽樣測量，將這些抽樣值與TL比較，統計抽樣值超過TL值的次數，若抽樣值次數超過某一比例時，認為噪音增高，自動調高TL門限值，若抽樣值次數低于某一比例時，認為噪音降低，自動調低TL門限值，抽樣值次數維持在一定比例時，認為噪音大小沒有明顯變化，TL門限值不變；

TH用來檢測話音的存在，TH門限值始終高于TL門限電平值，并隨TL調節而上下浮動，因而話音檢測門限始終略高于噪聲尖峰值，這樣可以保證高噪音下良好的抗噪性能和話音靈敏度；

TM是一個固定電平，作用是判定話音出現時門限自動調整停止，TL只能根據噪聲電平來調整，而一旦話音達到TM門限值，TL只能是一個恒定的門限電平值，以避免正常接收話音信號對TL門限檢測值的影響，TM的門限電平值可根據要求的使用環境最大噪音確定。

2.如權利要求1所述的一種飛機上高噪音環境自適應話音激活檢測裝置，其特征在于：本裝置采用8kHz話音信號采樣速率，125ms的采樣時間間隔，總共有125/(1/8)=1000個實際采樣點；當125ms內抽樣值超過TL次數為38至55范圍內時，認為TL反映當前的噪聲水平，如果超過55，則TL門限電平需要提高，相應的TH門限電平也要提高，如果低于38，則TL門限電平需要降低，相應的TH門限電平也要降低；

在電路工作期間，TL門限電平、TH門限電平根據噪音大小在不斷調節，以適應飛機高噪音下自適應話音激活檢測需求。

3.一種使用如權利要求1所述的飛機上高噪音環境自適應話音激活檢測裝置的檢測方法，其特征在于：第一步，信號經過初始化緩沖區，變量vad設置為0；第二步，讀取語音數據并進行加窗處理；第三步，計算當前幀短時能量/過零率；第四步，判斷是否達到初始化幀數，如果達到了初始化幀數，進入第五步，如果沒有達到，經過檢測門限初始化處理后返回第二步再進行數據處理；第五步，對短時能量/過零率進行VAD檢測；第六步，對檢測后的數據進行判斷是否達到激活條件，如果達到激活條件，則進行下一步，如果沒有達到則進行拖尾延遲保護，保護后的信號返回第三步進行重新處理；第七步，將VAD設置為1；第八步，檢測門限更新，合格后本方法結束，不合格則將數據返回至第二步再次進行處理。