音频会议安全保密系统及保密方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及音频信号领域，特指在会议场景下，防止会议内容被窃听的音频会议 安全保密系统。
【背景技术】
[0002] 人们利用语音进行交流的过程是通过口腔振动发声，声音通过声音传输信道进行 传递，若传输信道将声音转化为其他类型的信号（如：无线电窃听器将声音转化为电磁波 信号），则还要将传输后的信号转化成声音，最后由人耳接收。窃听者则通过建立新的声音 传输信道来窃取会议语音信息。例如激光窃听就是建立了空气一一玻璃一一激光一一激光 接收器一一振动分析仪一一扬声器这个新的声音传输信道窃取了会议现场的语音信息。声 音传输信道建立的容易性和多样性大大增加了防窃听工作地难度。声音传输信道是指一切 能够承载声音信息并且能够将其传递的个体或系统。例如空气作为传播声音的介质是一种 声音传输信道，再例如由声音传感器一一导线一一扬声器组成的系统也是一种声音传输信 道。
[0003] 防窃听技术一般从两方面着手，一是针对窃听设备，使窃听设备失效从而达到防 窃听的目的。例如，针对无线电窃听的窃听器探测仪，针对手机监听的信号屏蔽器，针对激 光窃听的激光窃听干扰器。但是这些防窃听产品有一个共同的缺陷一一只能针对特定的窃 听手段，例如，激光窃听干扰器对无线电窃听器显然是无效的。当难以预测对方会使用哪种 窃听手段时，防范措施就显得捉襟见肘。另一方面是针对窃听目标一一语音，由于很难控制 声波在空间的传播范围，因此，无法绝对防止声波信号被录制或窃听。随着"棱镜门"事件 的曝光，涉密会议防窃听问题越来越受到重视，人们对能够在各种窃听环境下有效工作的 防窃听设备有着越来越迫切的需求。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题在于：针对目前市场上防窃听设备应对的窃听手段单一 性和声波传播范围的不可控制性问题，提出一种音频会议安全保密系统和保密方法，一方 面针对任何窃听手段都能有效保证会议内容不被窃听，一方面使得与会人员正常交流不受 影响。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种音频会议安全保密系统和 保密方法，与会人者开会的同时在会场中使用音箱播放背景噪声以掩盖会场语音信息，使 窃听者无法理解窃听到的语音，然后利用麦克风采集会场中背景噪声与语音的混合声音 (以下简称带噪语音）并输入至电脑，使用已知的背景噪声信息进行去噪处理，最后将处理 后得到的语音信息传送给与会者完成交流。
[0006] 音频会议安全保密系统由控制系统和会场系统两部分组成。控制系统由处理机、M 个多路耳机分配器、会议系统主控器、多路音频功率放大器（简称功放）组成，为方便起见 控制系统放置于机柜中，且为方便控制各部件电源的开关，可以采用电源时序器。会场系统 由C个音箱、N个耳机、N个麦克风组成。N等于参会人员数，C为正整数。
[0007] 电源时序器用于控制控制系统中其余部件电源的开关，能够按照由前级设备到后 级设备逐个顺序启动电源，关闭供电电源时则由后级到前级的顺序关闭各类用电设备，有 效统一地管理和控制各类用电设备，避免人为的失误操作，同时又可减低用电设备在开关 瞬间对供电电网的冲击，避免感生电流对设备的冲击，确保了整个用电系统的稳定。电源 时序器要求额定电压220V，频率50Hz，至少具备五路三相电源插孔。电源时序器外接220V 50Hz交流电源，依次为控制系统中处理机、多路耳机分配器、会议系统主控器、多路音频功 率放大器供电。电源时序器的设置是为了使对音频会议安全保密系统的操作更加方便，机 柜中的多路耳机分配器、会议系统主控器、多路音频功率放大器的开关长期处于开启状态， 这样保证带噪音频信号可以在电源开启后立即播放。当操作者按动电源时序器上电开关 时，机柜中的各部件就可以处于工作状态。
[0008] 处理机是一台计算机。要求具备两块声卡、8G以上内存、3. 5G以上主频、4核处理 器，安装Windows 7操作系统、Java jdk7以及音频会议安全保密软件。处理机是本发明的 控制中心，控制噪声的播放，控制带噪语音的采集，进行带噪语音的去噪增强处理，控制纯 净语音的输出。处理机硬件部分参与信号处理交互的主要是一号声卡和二号声卡。一号声 卡用于噪声播放和带噪语音采集，其音频输入端连接会议系统主控器，音频输出端连接多 路音频功率放大器，数据端口连接CPU数据总线；一号声卡对来自CPU的噪声信号进行数/ 模转换，得到噪声音频模拟信号，将噪声音频模拟信号送给多路音频功率放大器；同时一号 声卡对来自会议系统主控器的带噪语音音频模拟信号进行模/数转换得到带噪语音信号， 并将带噪语音信号送至CPU;二号声卡用于纯净语音输出，其音频输出端连接多路耳机分 配器，数据端口连接CPU数据总线，二号声卡对从CPU传来的纯净语音信号进行数模转换， 将得到的纯净语音音频模拟信号送给多路耳机分配器。
[0009] 处理机上安装的音频会议安全保密软件（由处理机中的CPU运行）由噪声播放模 块、带噪语音采集模块、音频处理模块以及纯净语音输出模块组成。
[0010] 噪声播放模块调用一段存放在处理机中事先采集的噪声文件，这段噪声文件的噪 声是在嘈杂环境下录制的人声噪声，满足有色、频谱动态变化、与人交谈语音特征相似等特 点，可以在较低音量情况下掩盖语音。噪声播放模块与一号声卡的数/模转换端、音频处理 模块相连，从处理机存贮空间读取噪声文件，将噪声文件切分成O (0为正整数）份，每份时 间长度t尽量小（t < 0. 5秒），当从键盘接收到开始播放噪声的指令时，噪声播放模块生成 随机数i (I < i < O为正整数），选取第i份噪声片段（即噪声信号）送至一号声卡和音频 处理模块，播放完毕后重新生成随机数i并播放第i段噪声片段，重复这个过程直到噪声播 放模块从键盘接到结束指令。随机播放噪声可以防止噪声信息泄露使得窃听者有机会还原 出与会者的语音信息。
[0011] 带噪语音采集模块起到噪声采集与缓冲发送噪声的作用。带噪语音采集模块与 一号声卡的模/数转换端连接，不断地接收从一号声卡中传出的带噪语音信号。带噪语音 采集模块与音频处理模块通过第一缓冲管道相连，将带噪语音信号发送到第一缓冲管道等 待音频处理模块取走。第一缓冲管道占据内存中的一块缓冲区，逻辑存储结构为队列结构 (尾进头出）。第一缓冲管道对带噪语音信号进行缓存，用来解决带噪语音采集模块采集的 数据量与音频处理模块处理的数据量不完全同步的问题。
[0012] 音频处理模块与带噪语音采集模块通过第一缓冲管道相连，音频处理模块从缓冲 管道中取走带噪语音信号，结合从噪声播放模块送来的噪声信号，使用张艳凤、张振川在 《基于改进NLMS算法的回声消除器研宄与DSP实现》中提到的基于改进的NLMS回声消除算 法去除带噪语音信号中的背景噪声，得到相对纯净的语音音频信号。但此时语音中仍有残 留噪声，因此，进一步采用OM-LSA和小波阈值去噪结合的综合算法（参见刘凤增，李国辉， 李博在《计算机科学与探索》2011年第五卷发表的《0M-LSA和小波阈值去噪结合的语音增 强》中公开的OM-LSA和小波阈值去噪结合的综合算法）对残留噪声进行处理，得到纯净语 音信号。音频处理模块与纯净语音输出模块通过