一种提供全双工分组协同通信能力的语音电台装置的制作方法

本实用新型涉及语音通信设备，具体涉及一种提供全双工分组协同通信能力的语音电台装置。

背景技术：

在消防救援、抢险救灾等高危行动中，需要救援团队高效协同工作，当小组成员分别在现场不同地点时，彼此间只有通过即时有效的沟通才能在最短的时间内完成救援任务，最大限度降低灾害带来的影响。

目前，在应急救援的现场协同中广泛使用对讲机作为语音通信手段，但是实际应用中这种方式依然存在诸多不足，比如：(1)对讲机使用半双工操作模式，通信效率低下，干扰使用者的正常作业；(2)对讲机体积与重量不便于携带，设备形态单一，无法有效与个人装备集成。这些问题将导致通信质量低下，协同效果受到极大影响。另外智能手机终端虽然能够通过专用APP实现类似功能，但是由于不具备防爆能力，不能在危险环境(如易燃易爆场所)使用，智能手机终端无法在恶劣环境中可靠工作，也限制了其应用范围。

技术实现要素：

发明目的：本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种提供全双工分组协同通信能力的语音电台装置。

技术方案：本实用新型一种提供全双工分组协同通信能力的语音电台装置，包括有上壳和下壳组成的壳体，所述上壳与下壳相适配且下壳，上壳和下壳相扣后整体呈长方体状的壳体，上壳与下壳之间内部设有业务板和控制板，上壳上设有显示屏、扬声器、麦克风和按键组件，所述业务板上集成有射频单元和DSP单元，业务板顶端安装有伸出壳体的天线；控制板上部署有控制单元，控制板顶端安装有伸出壳体的耳机，控制单元分别控制显示屏和按键组件。

进一步的，所述显示屏采用段式液晶显示屏，所述按键组件包括频道键、音量键、菜单键和PTT键。

进一步的，所述射频单元中包括RF射频模块，RF射频模块通过数据I/O接口与DSP单元(即DSP数字信号处理模块)双向连接，实现数据收发。

进一步的，所述DSP单元包括DSP数字信号处理模块、CODEC编解码模块和存储模块(FLASH)，DSP数字信号处理模块通过音频同步串口与CODEC编解码模块双向连接，存储.

进一步的，控制单元中设有MCU微控制器单元和LCD显示控制模块，MCU微控制器单元通过LCD接口控制LCD显示控制模块，还通过第三控制串口控制耳麦接口适配模块，以及通过第四控制串口接收键盘控制模块发来的输入数据；MCU微控制器单元还分别控制业务板上的射频单元(即RF射频模块)和DSP单元(DSP数字信号处理模块)。

为方便携带和放置，所述下壳上设有金属背夹。

有益效果：本实用新型具有全双工无线语音通信和分组管理能力，极大地方便救援小组协同工作；本实用新型集成有语音加密、数字降噪、跳频抗干扰技术，为用户提供高质量抗噪语音通话能力；还支持多种耳麦接口，可与个人装备有效集成，便于携带。

本实用新型能够为现场救援人员提供分组内所有成员之间更为高效的全双工语音通信(其通信应用模式如图1所示)，自然、清晰、安全的语音通信手段能确保使用者专注于救援工作，减少半双工语音通信模式带来的干扰；不仅可以应用于消防和应急救援任务中，还可广泛应用于工业安全、体育比赛、大型活动等多种场景中，具有极大的应用价值。

总之，本实用新型小巧易携带，可手持，通信方便。

附图说明

图1本实用新型的通信应用模式示意图；

图2为本实用新型中壳体示意图；

图3为本实用新型的整体结构示意图；

图4为本实用新型的屏幕显示示意图；

图5为本实用新型的电路板功能模块和接口设计图；

图6为本实用新型的电台配对过程示意图。

具体实施方式

下面对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。

如图1至图3所示，本实用新型的一种提供全双工分组协同通信能力的语音电台装置，包括有上壳1和下壳2组成的壳体，所述上壳1与下壳2相适配且下壳2，上壳1和下壳2相扣后整体呈长方体状的壳体，上壳1与下壳2之间内部设有业务板3和控制板4，上壳1上设有显示屏5、扬声器6、麦克风7和按键组件8，所述业务板3上集成有射频单元和DSP单元，业务板3顶端安装有伸出壳体的天线9；控制板4上部署有控制单元，控制板4顶端安装有伸出壳体的耳机10，控制单元分别控制显示屏5和按键组件8。显示屏5采用段式液晶显示屏5(背光式)，所述按键组件8包括频道键13(实现频道的加减)、音量键(实现音量的加减)、菜单键和PTT键。为方便携带和放置，所述下壳2上设有金属背夹11。如图4所示，显示屏5上将显示信号强度、用户上线标志、电池12电量、电台编号、信道表、PTT模式标志(PPT按键14)以及话音音量。

本实用新型的内部采用模块化设计，主要包括射频单元、DSP单元和控制单元，其中射频单元与DSP单元集成于业务板3；控制单元部署于控制板4上。模块化的射频单元通过标准接口连接于业务板3上，可根据客户对不同通信标准的需求进行更换，提高了系统的灵活性。

三个部分的电路模块设计和接口如图5所示。

射频单元提供全双工无线通信功能，提供连续的话音通信能力，其上主要包括RF射频模块，它通过数据I/O接口与DSP数字信号处理模块双向连接，实现数据收发。

DSP单元实现话音编码、压缩、数字降噪、加密功能，提供嘈杂环境下高质量语音通话效果。DSP单元主要包括DSP数字信号处理模块、CODEC编解码模块和存储模块(FLASH)，DSP数字信号处理模块通过音频同步串口与编解码模块双向连接，存储模块则通过存储器接口为DSP数字信号处理模块提供数据。

控制单元通过跳频技术提高装置的语音信号抗干扰能力、自定义的LCD显示和键盘控制、实现分组管理和控制功能。控制单元的核心模块为MCU微控制器单元，它通过LCD接口控制LCD显示控制模块，通过第三控制串口控制耳麦接口适配模块，通过第四控制串口接收键盘控制模块发来的输入数据。此外，MCU微控制器单元还通过第一控制串口和第二控制串口分别控制业务板3上的RF射频模块和DSP数字信号处理模块。

本实用新型中的组定义为：具有相同通信信道、相同跳频序列、相同密钥的一组电台。

本实用新型支持两种工作模式：一是全双工工作模式，此时无需PTT按键，使用者在需要通话时可实现即刻免提通话；二是PTT操作模式，提供与传统对讲机的兼容模式，使用户在需要与组外其他救援人员通话或者需要静音的场合使用。两种工作模式可通过装置显示屏5上的菜单切换，用户根据需要可以自行设置。

为完成分组通信，控制板4能够实现电台的快速组网和分组管理，支持无中心组网结构下正常工作，无需基站。分组中支持2～N个全双工用户(N的取值可根据应用场合进行定制)，无限量监听用户。

建立分组全双工通信的过程分为三个步骤：

(1)控制板4为每个参与电台分配不同的编号，其中有一台电台必须为01，在同一个组内，不能为不同的终端分配相同的编号。每个电台可选择两种工作模式：通话模式和监听模式。通话模式下电台能够与组内其他电台直接通话，监听模式下电台只能听到其他成员的话音，无法发出话音信号。通话模式和监听模式是每个电台的工作模式，当电台选择通话模式时，默认选择全双工模式，用户也可根据需要选择PTT模式，以兼容传统的对讲机使用习惯，另外，为了保证通话质量和实时性，还限制了全双工模式的用户数量，但不限制监听用户的数量。

(2)定义通信信道，当用户按下上壳1上的频道键13后，显示屏5上提供信道表，用户可选择其中的某个信道，作为工作的信道范围，并使用跳频工作模式在该信道范围内进行跳频；

(3)利用DSP板完成数字加密过程，实现分组内电台的配对(加密过程)；为保证正常通信，所有设备必须保存由01号电台提供的密钥，以允许设备参与分组通信，或者添加新的设备进入该组的通信，此处所有设备是指除了01号电台之外的准备进入该组的所有设备，包括通信模式和监听模式的所有电台。未经加密操作的终端(包括监听模式的设备)无法参与组内通信。且完成加密操作前，必须保证所有设备使用相同的频率表，而且只有一个设备具有01编号。上述建立分组全双工通信的配对过程为：除01电台外，通过按键使其他电台进入网络加密状态，点击01号电台的按键，其将向这些终端发送密钥，当所有终端都完 成加密操作后，在01终端上通过按键结束加密操作，完成组网的配对过程。(配对过程如图6)

为保证语音信号质量，利用DSP板实现数字降噪技术，支持嘈杂环境中的清晰通话；利用控制板4实现通信中的跳频技术，提高系统抗干扰能力。

提供与公共扩音系统对接的耳机10接口，使电台可作为接入公共扩音系统的中继，方便分组内用户发布扩音消息，进行声音广播。

本实用新型不需要任何网络基础设施就能够满足救援现场环境要求；同时还能满足防爆要求，适用于现场救援等特殊环境。