机内通话器的降噪设计与实现

摘要

机内通话器(以下简称“机通”)是航电系统的重要组成部分，主要完成机内各成员之间的内部通信联络，并通过控制短波、超短波、卫通等实现与外部的通信联络，与此同时也要监听机上导航设备(如罗盘、信标、高度表等)所提供的声音信号。机通作为飞行人员的音频终端，其良好的通话质量将关系到飞行人员是否能顺利完成既定任务。
　　随着中国航空事业的发展，机通也从模拟机通发展到了采用RS485总线、以太网总线的数字机通。数字机通解决了模拟机通容易被干扰的问题。降噪技术也从DNR模拟方式、ASIC专用降噪芯片，发展到目前采用DSP实现的单通道语音谱减法。机通的通话质量有了一定的提高。在强噪声的机舱环境下，由于机通本底噪声偏大，降噪效果还不是很理想，同时通话的舒适度也有待提高。
　　本文对机通的噪声进行了分析研究，除了采用有源降噪耳机提高话音清晰度外，重点从三个方面来实现降低机通的噪声:电路设计降噪，即从电路设计出发，在产品的设计初期，就尽量减少电路噪声对话音质量的影响;采用语音静噪技术抑制语音信道噪声;通过语音增强算法来降低环境噪声干扰，提高机通话音质量。文章在这几个方面，分析了机通中常用到的一些方法，提出了改进方案，并给出了相应的实验结果。通过改进和优化机通原有的电路设计，在机通耳机输出背景噪声为2.3mV时进行了测试，信噪比提高了6dB;利用相对幅度判定方法采用静噪开关机和背景噪声动态拾取的方式实现了更有效的语音静噪效果;通过多算法相结合的语音增强降噪算法，使声样信噪比大幅提高。
　　最后，结合文章内容，给出了综合降噪处理方法，并按照国军标准完成相应实验，该综合降噪方法能够满足国军标规定要求。

目录

声明

摘要

插图索引

缩略语对照表

第一章 绪论

1．1 论文的研究背景和意义

1．2 机通噪声的来源及相关技术研究

1．2．1 语音静噪的研究现状

1．2．2 语音增强技术的研究现状

1．3 论文的内容与结构

第二章 机内通话器及噪声分析

2．1 机内通话器简介

2．1．1 机通功能

2．1．2 模拟机通

2．1．3 以太网机通

2．2 语音信号及噪声特性分析

2．2．1 语音信号的主要特性

2．2．2 噪声特性及其分类

2．2．3 飞机舱内噪声

2．3 机通的噪声分析及处理

2．4 小结

第三章 电路设计的降噪方法

3．1 机通电路设计中常用的降噪设计

3．1．2 切断干扰传播路径方面的措施

3．1．3 敏感器件抗干扰性的提升措施

3．2 机通的电路降噪设计的改进实验

3．2．1 增加信号输入输出端口的滤波处理

3．2．2 电源滤波电路改进

3．2．3 布线和接地的优化

3．2．4 机通屏蔽处理

3．3 小结

第四章 语音静噪技术

4．1 常用静噪技术

4．1．1 时域静噪技术

4．1．2 频域静噪技术

4．1．3 非线性特征静噪

4．2 目前采用的静噪方法和优缺点分析

4．3 改进方案

4．3．1 短时平均幅度差静噪

4．3．2 静噪开关时机

4．3．3 背景噪声动态拾取

4．3．4 硬件平台设计

4．3．5 软件实现

4．3．6 实验仿真结果

4．4 小结

第五章 语音增强技术

5．1 语音增强研究基础

5．1．1 语音增强技术模型

5．1．2 语音增强技术简介

5．2 语音增强算法

5．2．1 基于谱相减法的语音增强方法

5．2．2 基于维纳滤波的语音增强方法

5．2．3 基于短时谱MMSE估计的语音增强方法

5．3 多种算法相结合的语音增强算法

5．3．1 算法介绍

5．3．2 硬件平台设计

5．3．3 DSP软件的实现

5．3．4 实验仿真结果

5．3．5 典型噪声处理效果

5．4 小结

第六章 综合降噪处理验证结果

6．1 项目完成情况

6．2 实验及结果

6．2．1 测评方法介绍

6．2．2 结果

6．3 小结

第七章 总结与展望

参考文献

致谢

作者简介