一种地铁列车广播音量自动调节方法
【技术领域】
[0001]本发明属于嵌入式计算机领域，涉及一种地铁列车广播音量自动调节方法。
【背景技术】
[0002]城市地铁交通是指具有固定线路，铺设有固定轨道，并配备有运输车辆及服务设施的公共交通的总称，它具有节能环保、快捷高效和安全舒适的优点。一列地铁列车由2节司机室和若干节客室组成。在地铁列车中，运行着一套乘客信息系统PIS(PassengerInformat1n System)。PIS内部集成了网络和多媒体技术，为地铁乘客和工作人员提供地铁运营信息和多媒体信息，有效的提高了城市轨道交通的运行质量和市场竞争力。PIS整体结构如图1所示，主要由列车广播与视频控制单元ACSU(Announcement Control SystemUnit)和客室广播与视频控制单元 PAQJ(Passenger Announcement Control Unit)两部分组成。ACSU配置在司机室控制机柜中，其内部顺序安放了电源控制卡、视频编码器Encoder、广播主控制卡Controller、以太网交换机、MVB交换机(Multifunct1n VehicleBus Switch)和视频播放器MP (Media Player)，外部挂载了触摸显示屏TIXD (CCTV TouchLCD)和司机室广播控制单元 DACU (Driver Aud1 Communicat1n Unit)。PACU 配置在客室控制机柜中，其内部主要包括了电源控制卡、视频解码器Decoder、广播客室控制卡Controller、以太网交换机、MVB交换机和功率放大器AMP (Amplifier)，外部挂载了乘客紧急通信单元 PECU (Passenger Emergency Communicat1n Unit)和 LCD 显不屏。在 ACSU 和PACU中，电源控制卡的主要功能是提供直流电源，Encoder的主要功能是负责视频编码，广播主控制卡Controller (后面记为ACSU Controller)主要功能是控制整个PIS系统，以太网交换机的主要功能是完成以太网数据传输，MVB交换机的主要功能是完成MVB总线数据传输，MP的主要功能是完成视频的控制，TLCD的主要功能是显示车内摄像头画面、设置广播音量和设置列车运行路线，DACU的主要功能是处理司机与司机的对讲和司机与乘客的对讲，Decoder的主要功能是解析视频编码，广播客室控制卡Controller的主要功能是负责客室MVB数据的处理，AMP的主要功能是控制音频播放，PECU的主要功能是完成乘客与司机对讲，IXD显示屏的主要功能是播放视频和显示站点信息。ACSU Controller的硬件结构如图 2 所示，主要包括 XC7Z010、485 转 MVB 模块、RS232、DC/DC 模块、88E1512、DDR、USB 模块和NOR Flasho其中XC7Z010是控制芯片，内部集成了 ARM和FPGA，FPGA提供底层MVB协议和串行总线通信接口，ARM内部移植了 Linux内核和文件系统；485转MVB模块提供将485总线接口转变为MVB总线接口的功能；RS232提供串行通信接口 ；DC/DC模块提供电源；88E1512是以太网PHY芯片，提供以太网通信功能；DDR提供程序运行所需内存；USB模块提供USB通信接口 ；N0R Flash存储系统启动参数。ACSU Controller的主要职责是控制整个列车的语音广播和视频显示。
[0003]PIS可分为数字广播子系统、乘客信息显示子系统和闭路电视监视子系统三个部分。其中数字广播子系统包含了站点广播、人工广播和司机对讲。站点广播包括列车运行过程中，ACSU Controller根据列车信号触发的离站广播、预到站广播、到站广播和开关门的语音提示广播，为乘客提供列车运行中的站点实时信息。人工广播是指在发生临时停车或火灾等特殊情况时，司机通过DACU来触发面向客室的广播，以便在紧急情况下能够及时正确的引导乘客。司机对讲是指列车两端驾驶室司机通过DACU实现的语音对讲。在列车正常运营的过程中，站点广播的播放次数最为频繁，它必须准确无误的将站点提示信息传达给每位乘客，因此站点广播也是最为重要的广播类型。ACSU Cont1ller通过列车信号触发，执行相应的站点广播操作，读取存储卡中的语音文件，利用MVB协议将其发送给每节客室的AMP，AMP将其转换成电信号并放大，通过喇叭播放出去。PIS对站点广播的控制主要包括播放内容和播放音量两个方面。考虑到列车运行时，会受到各种各样噪音的影响，当列车音量偏大时可能会影响乘客乘车情绪，当音量偏小的时候又可能会导致乘客无法及时获得正确的站点信息，因此播放音量的准确控制非常关键。传统固定音量和司机手动调节音量的方案，均无法满足列车复杂环境的苛刻要求，这就需要一种全新的音量自动调节方法。本发明涉及到的音量调节方法就是一种地铁列车音量自动调节解决方法，它可以自动检测每节客室的噪音情况，据此进行列车广播音量的精确自动控制。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种地铁列车广播音量自动调节方法，在无需司机手动操作的情况下，通过检测每节客室的噪音情况，自动调节广播音量，使音量值始终维持在适中水平。
[0005]本发明的技术方案:
[0006]本发明增加了噪音检测装置ANM (Announcement Noise Monitor)。其安装在PAQJ机箱的MVB交换机上，与PECU串联排列。ANM的主要功能是检测客室噪音值并将噪音值反馈给ACSU Controller。ANM的硬件结构如图3所示，主要包括FPGA、N0R Flash、485转MVB模块、AIC23音频模块、光耦模块、电源模块和复位模块。其中，FPGA为控制芯片；N0R Flash存储系统启动参数；485转MVB模块提供MVB通信接口 ；AIC23音频模块负责噪音采集；光耦模块负责电气隔离；电源模块提供电源；复位模块提供FPGA复位功能。
[0007]音量自动调节方法整体流程如图4所示，主要包含两个模块，噪音检测模块和音量调节模块。
[0008]噪音检测模块主要负责列车客室噪音的检测与记录。模块开始运行后，首先启动Log记录子模块，进行程序运行过程中相关调试信息的打印与存储；然后读取配置文件中AMP音量调节所需参数a和b ;接下来初始化MVB网卡并检查是否成功，如果初始化失败则重启MVB网卡，再进行初始化。MVB网卡的初始化主要涉及到网卡的打开和网卡状态的配置。然后，初始化MVB端口，包括端口的大小、端口的地址和端口数据的存储格式；创建MVB数据读写线程，进行MVB数据的接收和发送，即接收ANM采集的噪音值和发送客室音量给AMP。最后，判断ANM是否正常在线，若正常在线则接收ANM噪音值并按照客室号顺序存储，否则循环检测ANM是否正常在线。
[0009]音量调节模块主要负责音量值的计算和设定。在噪音检测模块得到当前噪音值之后，应检查当前是否有广播，有广播时ANM会受广播语音的影响，ANM检测的噪音值将不能正常反映客室实际噪音值，因此返回再次判断ANM是否正常在线。如果无广播，则读取客室对应位置的ANM噪音值，利用算法公式计算发给客室AMP的音量值y。该公式为y =ax+b，其中参数a和b由实验计算得到，x为经过公式计算后的ANM噪音值，由公式x =10*log(x0/16)求得，其中XciSANM噪音值。最后利用MVB总线通信协议，将计算出的音量值1，发送给对应客室的所有AMP。
[0010]本发明的有益效果在于列车运行过程中，ANM设备可以准确检测到每节客室的噪音值，并实时传送给ACSU Controller，由ACSU