一種基于可見光通信技術(shù)的多語種語音解說裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及可見光通信技術(shù)，尤其一種基于可見光通信的多語種解說裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，自助解說系統(tǒng)已經(jīng)非常普遍地應(yīng)用在各種展覽場所，特別是在發(fā)達國家開放的各種旅游景區(qū)和博物館等室內(nèi)展館中，人工導(dǎo)游講解已經(jīng)基本被取消。在技術(shù)方案上，目前自助解說系統(tǒng)主要采用了射頻無線通信、超聲波通信等技術(shù)。2004年，L1-Der等人開發(fā)了以PDA為平臺的基于射頻通信多媒體博物館導(dǎo)覽系統(tǒng)(L1-DerC，Chia—Hs ieh W，Shih-Pang H，et al.Requirement analysis and implementat1n ofpalm-based multimedia museum guide systems:Advanced Informat1n Networking andApplicat1ns, 2004.AINA 2004.18th Internat1nal Conference on,2004[C].2004.)；2008年，Jihyim等人在UMPC上實現(xiàn)了增強現(xiàn)實博物館導(dǎo)覽系統(tǒng)(Jihyun O, Moon-HyunL，Hanhoon P，et al.Efficient mobile museum guidance system using augmentedreality:Consumer Electronics,2008.1SCE 2008.1EEE Internat1nal Symposiumon, 2008[C].14-16ΑρΗ12008.)，采用超聲波感應(yīng)器及電子羅盤進行全局姿態(tài)跟蹤。目前國內(nèi)數(shù)字導(dǎo)覽講解系統(tǒng)主要采用無線射頻自動感應(yīng)式。由于射頻信號的多徑效應(yīng)和頻率資源的限制，特別是游客較多時，解說系統(tǒng)存在嚴(yán)重的串?dāng)_、干擾；超聲波通信存在功耗大，通信距離短等問題。
[0003]可見光通信技術(shù)(Visible Light Communicat1n，VLC)，顧名思義就是用可見光來實現(xiàn)無線通信，主要是靠發(fā)光二極管(LED)等發(fā)出的肉眼看不到的高速明暗閃爍信號來傳輸信息的。可見光通信能夠同時實現(xiàn)照明與通信的功能，具有傳輸數(shù)據(jù)速率高，保密性強，無電磁干擾，無需頻譜認證等優(yōu)點。針對目前越來越多的旅游景區(qū)、博物館和商品展銷會等采用LED進行照明，本發(fā)明將可見光通信技術(shù)應(yīng)用于多語種交互式語音講解系統(tǒng)，使其克服了傳統(tǒng)射頻語音講解系統(tǒng)存在的易干擾、易串?dāng)_等缺點，實現(xiàn)了同時廣播多語種解說信號和實時語音通信兩個主要功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對傳統(tǒng)射頻語音講解系統(tǒng)存在的易干擾、易串?dāng)_等缺點，提出了一種基于可見光通信的多語種語音解說裝置及方法，在克服了傳統(tǒng)講解系統(tǒng)易干擾、易串?dāng)_、功耗大、通信距離短等缺點的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了同時多語種解說信號，并具有實時語音廣播通信的功能。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)解決方案實現(xiàn)的。
[0006]一種基于可見光通信技術(shù)的多語種語音解說裝置，包括發(fā)射端和接收端。
[0007]所述發(fā)射端包括數(shù)字音頻采集模塊、SD卡存儲模塊、FPGA信號處理模塊一、LED光發(fā)射模塊。數(shù)字音頻采集模塊和SD卡存儲模塊與FPGA信號處理模塊一相連，F(xiàn)PGA信號處理模塊一與LED光發(fā)射模塊相連。
[0008]所述音頻采集模塊包括話筒及WM8371數(shù)字音頻芯片。
[0009]所述FPGA信號處理模塊二包括交替讀取單元、RS編碼單元、PWM調(diào)制單元，三者依次相連；其中交替讀取模塊包括一個FIFO存儲器(先進先出存儲器)。
[0010]所述的LED光發(fā)射模塊采用六個型號為CREE Q5的LED燈珠。
[0011]所述接收端包括光探測模塊、FPGA信號處理模塊二、語種選擇模塊、數(shù)字音頻輸出模塊。光探測模塊與FPGA信號處理模塊二相連，F(xiàn)PGA信號處理模塊二與語種選擇模塊和數(shù)字音頻輸出模塊相連。
[0012]所述的光探測模塊采用型號為PC10-6的PIN光電探測器。
[0013]所述FPGA信號處理模塊二包括PWM解調(diào)單元、RS解碼單元、交替存儲單元，三者依次相連；其中交替存儲單元包括多個FIFO存儲器(先進先出存儲器)。
[0014]所述的數(shù)字音頻輸出模塊包括WM8731數(shù)字音頻芯片及耳機或揚聲器。
[0015]一種基于可見光通信技術(shù)的多語種解說方法，所述方法包括以下步驟:
[0016]1.將不同語種的解說音頻文件存在SD卡存儲模塊的不同存儲單元中，然后SD卡存儲模塊連接到FPGA信號處理模塊一。
[0017]2.發(fā)送端話筒產(chǎn)生的模擬音頻信號輸入到數(shù)字音頻采集模塊進行實時語音信號采集并輸出到FPGA信號處理模塊一。
[0018]3.FPGA數(shù)據(jù)處理模塊一讀取SD卡存儲模塊和數(shù)字音頻采集模塊中的數(shù)據(jù)，然后依次進行如下處理:
[0019]3.1讀取不同語種音頻文件和實時采集語音數(shù)據(jù)到交替讀取單元的FIFO存儲器中。
[0020]具體操作方式:先讀取語種I音頻文件中I個字節(jié)數(shù)據(jù)并存入FIFO存儲器的一個存儲單元，然后讀取語種2音頻文件中I個字節(jié)數(shù)據(jù)并存入FIFO存儲器的下一個存儲單元；然后讀取語種3音頻文件中I個字節(jié)數(shù)據(jù)并存入FIFO存儲器的下一個存儲單元，然后讀取實時語音采集的I個字節(jié)數(shù)據(jù)并存入FIFO存儲器的下一個存儲單元，然后又讀取語種I音頻文件中I個字節(jié)數(shù)據(jù)并存入FIFO存儲器的一個存儲單元，然后讀取語種2音頻文件中I個字節(jié)數(shù)據(jù)并存入FIFO存儲器的下一個存儲單元；然后讀取語種3音頻文件中I個字節(jié)數(shù)據(jù)并存入FIFO存儲器的下一個存儲單元，然后讀取數(shù)字音頻采集模塊輸出的I個字節(jié)數(shù)據(jù)并存入FIFO存儲器的下一個存儲單元，依此循環(huán)，直到FIFO存儲器滿。
[0021]3.2從交替讀取單元的FIFO存儲器中讀取28個字節(jié)數(shù)據(jù)進行(255,239)位的RS編碼。
[0022]具體操作方式:從FIFO存儲器中讀取28個字節(jié)數(shù)據(jù)，將這28個字節(jié)數(shù)據(jù)和15位零構(gòu)成239位進行RS編碼，編碼完成后繼續(xù)從FIFO存儲器中讀取28個字節(jié)數(shù)據(jù)進行編碼，直到FIFO存儲器空。
[0023]3.3RS編碼得到的碼字輸入到PWM調(diào)制單元進行調(diào)制。
[0024]3.4從FPGA信號處理模塊一輸出PWM調(diào)制信號。
[0025]4.PWM調(diào)制信號輸入到LED光發(fā)射模塊，控制LED的亮滅閃爍來發(fā)送信號。
[0026]5.接收端光探測模塊將接收到的閃爍光信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字方波信號。
[0027]6.數(shù)字方波信號輸入PWM解調(diào)單元進行解調(diào)，然后進行RS解碼。
[0028]7.將解碼所得多語種解說音頻和實時語音數(shù)據(jù)交替存入交替存儲模塊中的多個FIFO存儲器緩存區(qū)進行緩存。
[0029]具體操作方式:語種I音頻存入FIFO-1，語種2音頻存入FIF0-2，語種3音頻存入FIF0-3，實時語音存入FIF0-4。
[0030]8.用戶通過選擇模塊中的按鍵選擇某一語種音頻或?qū)崟r語音數(shù)據(jù)輸出到數(shù)字音頻輸出模塊。
[0031]9.數(shù)字音頻輸出模塊將用戶所選擇的某一語種音頻或?qū)崟r語音數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號，并輸出到耳機或揚聲器發(fā)出聲音。
[0032]本發(fā)明所具有的優(yōu)點:
[0033]1.由于本發(fā)明在發(fā)送端采用了交替讀取和接收端交替存儲的方法，可以實現(xiàn)多語種同步解說，用戶可以根據(jù)需要自由選擇語種，滿足了用戶的個性化需求。
[0034]2.本發(fā)明具有自動解說與實時語音通信的雙重功能。用戶除可以選擇接收某一語種的解說信號外，又可以接收實時語音廣播信號。
[0035]3.本發(fā)明將LED照明與通信技術(shù)相結(jié)合，提高了資源利用率，節(jié)能環(huán)保。
[0036]4.本發(fā)明由于采用了可見光通信技術(shù)，可以實現(xiàn)在不同展品之間的快速切換，且展臺之間互不干擾。
[0037]5.本發(fā)明采用了 RS編解碼和PWM調(diào)制解調(diào)相結(jié)合的技術(shù)，可減少突發(fā)錯誤，提高通信可靠性與抗干擾能力。
【附圖說明】
[0038]圖1為本發(fā)明裝置的組成框圖。
[0039]圖2為本發(fā)明方法流程圖。
[0040]圖3為本發(fā)明場景實施圖。
【具體實施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細說明。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0042]本發(fā)明提出一種基于可見光通信技術(shù)的多語種語音解說裝置，如圖1所示，包括:發(fā)射端和接收端。發(fā)射端包括數(shù)字