[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

本發明屬于語音信號處理、噪聲控制技術領域，具體涉及一種飛機上高噪音環境自適應話音激活檢測裝置及方法，本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；語音輸入至話音信號預處理單元，本方法結合本裝置采用VAD算法及采用短時信號的零率的語音檢測法實現在飛機上高噪音環境的自適應話音激活檢測。本發明信號特征提取單元采用短時能量檢測法的話音特征提取識別話音信號的有無，同時也結合短時過零檢測法的話音特征獲得較準確的話音端點判斷，進而提高了判斷話音信號有無的準確度。

技術領域

本發明屬于語音信號處理、噪聲控制技術領域，具體涉及一種飛機上高噪音環境自適應話音激活檢測裝置及方法。

背景技術

飛機上高噪音環境自適應話音激活檢測(VAD)技術，作用是檢測話音通信時是否有話音存在，有話音發送時才打開“發話功能”，此舉可以減少干擾，提高通信容量，降低能耗。如果話音激活檢測處理不好，就會出現話音時斷時續，或者在噪音很大該關斷話音輸出傳輸的時候沒有關斷，或者在話音質量還較好的情況下話音輸出傳輸就被關斷，達不到通信靈敏度的要求，極大影響人員之間正常的話音通信需求。

通常的話音激活檢測(VAD)技術大多采用固定門限的能量檢測算法，固定門限值是基于當前系統固有的背景噪音確定的。高噪音環境使用時，環境的高噪音會通過現場的送話麥克拾取到系統內，送話麥克拾取噪音的能量值接近固定門限值時，話音激活檢測(VAD)就會出現頻繁的誤檢測。

飛機上高噪音環境自適應話音激活檢測(VAD)技術提出了一種針對實際噪聲環境的VAD方法，采用的是隨背景噪聲能量變化的自適應門限檢測方法，該方法能在多種復雜背景噪聲環境中保持可靠的話音信號識別檢測性能，且具有較低的復雜度和較好的實時性。該技術適用于嵌入式處理平臺，能夠自適應地調整判斷，有效跟蹤背景噪聲變化情況，可用于多種應用場合，尤其適用于飛機上高噪音環境的話音自動發送的通話要求。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的上述缺陷，提供一種飛機上高噪音環境自適應話音激活檢測(VAD)技術，具有較低的復雜度和較好的實時性，適用于嵌入式處理平臺，設置3個檢測門限，檢測門限隨噪聲電平同步變化，可自適應地調整判斷，有效跟蹤背景噪聲變化情況，克服固定門限檢測無法滿足噪聲未知條件下話音激活檢測的要求。

本發明的技術方案是這樣解決的：

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；

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，信號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判據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。

所述裝置可以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。