RFID技術在智能級聯對講系統的應用

摘 要：用戶能夠可靠地進行業務的同時解放雙手，具有更好的便利性，是對講系統的一個難題，文章研究一種基于RFID的智能語音對講系統，該系統終端可固定在身體某部位，具有通過耳麥播放和采集語音等目前語音對講系統不具有的功能及特點。主要通過語音信號的強弱自動發送語音數據，并且支持3個終端同時發送語音數據。

關鍵詞：RFID；自動檢測；跳頻；混音

引言

在日常生活、工作中，我們經常會使用到對講機，但是傳統的對講機系統在功能上、使用便利性上存在一些不足，導致在一些場合下存在著使用不便的問題；例如傳統對講機在同一時間段只能有一個終端具有控制權，進行語音輸出，無法實現多方同時通話。

1 關鍵技術特點

1.1 RFID技術

RFID的工作原理是：標簽進入磁場后，如果接收到閱讀器發出的特殊射頻信號，就能憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中的產品信息（即Passive Tag，無源標簽或被動標簽），或者主動發送某一頻率的信號（即Active Tag，有源標簽或主動標簽），閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統進行有關數據處理。而在該系統中基站為閱讀器，終端擔任的就是標簽的角色。

1.2 語音自動觸發

終端不間斷的對音頻輸入進行測量，當音量值達到一定的值時，就觸發語音信號的傳輸任務，相應的估值算法如下，音量值計算：db=20*lg（x/2^15），其中x表示樣點幅度值，db表示分貝值。對于16位，波形縱軸表示幅值，正負號代表電壓，表征音量大小。0表示無聲。

通過一段時間內平均音量值來判斷當前音頻數據是否為有效的音頻數據。這樣就可以實現由這段時間語音的平均音量大小來控制是否開始有效的音頻傳輸。

1.3 混音

對于混音算法，有以下幾種方式：（1）直接加和；（2）加和后再除以混音通道數，防止溢出；（3）加和并箝位，如有溢出就設最大值；（4）飽和處理，接近最大值時進行扭曲；（5）其他混音算法；其中最簡單的沒有爆破音的混音算法就是加和后再除以混音通道數，防止溢出，及將各個音頻數據以每個采樣點為基礎進行平均得到的數據為目標數據。這種混音的好處就是計算簡單，便于理解，不會出現爆破音，缺點就是如果音頻源比較多的時候，則會導致每個音頻源混音后的音量都比較低，不容易被聽清。

2 基于RFID的對講系統組成

2.1 系統組成及各部分功能

本系統在硬件上主要由基站和終端兩部分組成。其中，基站為該系統主控部分，其重要功能有：定時發送射頻數據，該數據包含以下幾項內容：

（1）信道狀態、當前數據的編號及收到該數據后所要請求的每個信道對應的終端編號。

（2）混音后的音頻數據；對收集到終端數據進行混音處理；因為運行多個終端同時上傳音頻數據，所以就要對收集上來的音頻數據進行混音操作，因便于每個終端都能聽到所有發送的語音數據。

終端為該系統的表現部分，其重要功能有：

（1）采集音頻數據。

（2）根據需要發送采集到的音頻數據。

（3）播放從射頻發送過來的音頻數據。

2.2 基站組成及工作原理

2.2.1 基站組成

基站由MCU和射頻兩部分組成，其中射頻負責發送和接收數據的功能；MCU負責處理數據。其中射頻分為發送射頻和接收射頻兩部分。發送射頻用于發送請求射頻和音頻數據。而接收射頻則用于接收從終端發送過來的數據，因為允許多個終端同時發送射頻數據，所以增加接收射頻的數量，并用不同的信道進行區分，這就會增加系統的容量。

2.2.2 基站工作流程

基站在本系統中為核心數據收發及處理的核心部分基站的工作流程簡述如下：

（1）發送請求音頻數據指令。

（2）等待各個接收射頻接收到數據或者接收超時。

（3）如果接收到某個信道的數據，則保存數據到相應的緩沖區，如果接收數據超時則清空相應的緩沖區。如果收到斷開某個信道的數據，則清空該信道上得所有數據。

（4）如果所有的接收射頻都已經接收到數據或者超時，則將所有數據進行混音。

（5）將混音后的數據和請求下次音頻數據的指令打包發送出去。

2.3 終端部分工作原理

終端工作流程說明：

（1）判斷當前采集到音頻數據，是否為噪聲，如果是噪聲則跳轉到3。

（2）如果當前狀態為IDLE狀態，設置狀態為WAIT_CONNECT，跳轉到5執行。

（3）如果當前狀態為IDLE狀態，則跳轉到5執行，如果噪聲時間沒有達到最大，跳轉到5執行。

（4）如果狀態為WAIT_CONNECT，則設置狀態為IDLE，如果狀態為CONNECT，設置狀態為WAIT_DISCONNECT。

（5）判斷是否接收到數據數據，是則跳轉到6執行，否則跳轉到1。

（6）保存收到音頻數據到待播放緩沖區。

4 結束語

該系統在終端上采用自動判斷音頻數據強度，從而實現了自動數據傳送和終止，避免因為需要傳送語音而不得不手動啟動數據的傳送。此處的改進可以解放我們手臂，從而提高工作效率。

采用先進的混音算法，使新加入的音頻源音量最大，并且隨著時間增長，使該音頻源的音量平緩的過度到與其他聲音音量相同的狀態。

該系統設計為多語音源輸入，可以提高語音通信的效率，從而提高我們的工作效率。

參考文獻

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