一种基于可见光通信技术的多语种语音解说装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及可见光通信技术，尤其一种基于可见光通信的多语种解说装置及方法。
【背景技术】
[0002]目前，自助解说系统已经非常普遍地应用在各种展览场所，特别是在发达国家开放的各种旅游景区和博物馆等室内展馆中，人工导游讲解已经基本被取消。在技术方案上，目前自助解说系统主要采用了射频无线通信、超声波通信等技术。2004年，L1-Der等人开发了以PDA为平台的基于射频通信多媒体博物馆导览系统(L1-DerC，Chia—Hs ieh W，Shih-Pang H，et al.Requirement analysis and implementat1n ofpalm-based multimedia museum guide systems:Advanced Informat1n Networking andApplicat1ns, 2004.AINA 2004.18th Internat1nal Conference on,2004[C].2004.)；2008年，Jihyim等人在UMPC上实现了增强现实博物馆导览系统(Jihyun O, Moon-HyunL，Hanhoon P，et al.Efficient mobile museum guidance system using augmentedreality:Consumer Electronics,2008.1SCE 2008.1EEE Internat1nal Symposiumon, 2008[C].14-16ΑρΗ12008.)，采用超声波感应器及电子罗盘进行全局姿态跟踪。目前国内数字导览讲解系统主要采用无线射频自动感应式。由于射频信号的多径效应和频率资源的限制，特别是游客较多时，解说系统存在严重的串扰、干扰；超声波通信存在功耗大，通信距离短等问题。
[0003]可见光通信技术(Visible Light Communicat1n，VLC)，顾名思义就是用可见光来实现无线通信，主要是靠发光二极管(LED)等发出的肉眼看不到的高速明暗闪烁信号来传输信息的。可见光通信能够同时实现照明与通信的功能，具有传输数据速率高，保密性强，无电磁干扰，无需频谱认证等优点。针对目前越来越多的旅游景区、博物馆和商品展销会等采用LED进行照明，本发明将可见光通信技术应用于多语种交互式语音讲解系统，使其克服了传统射频语音讲解系统存在的易干扰、易串扰等缺点，实现了同时广播多语种解说信号和实时语音通信两个主要功能。
【发明内容】
[0004]本发明针对传统射频语音讲解系统存在的易干扰、易串扰等缺点，提出了一种基于可见光通信的多语种语音解说装置及方法，在克服了传统讲解系统易干扰、易串扰、功耗大、通信距离短等缺点的基础上，实现了同时多语种解说信号，并具有实时语音广播通信的功能。
[0005]本发明是通过以下技术解决方案实现的。
[0006]一种基于可见光通信技术的多语种语音解说装置，包括发射端和接收端。
[0007]所述发射端包括数字音频采集模块、SD卡存储模块、FPGA信号处理模块一、LED光发射模块。数字音频采集模块和SD卡存储模块与FPGA信号处理模块一相连，FPGA信号处理模块一与LED光发射模块相连。
[0008]所述音频采集模块包括话筒及WM8371数字音频芯片。
[0009]所述FPGA信号处理模块二包括交替读取单元、RS编码单元、PWM调制单元，三者依次相连；其中交替读取模块包括一个FIFO存储器(先进先出存储器)。
[0010]所述的LED光发射模块采用六个型号为CREE Q5的LED灯珠。
[0011]所述接收端包括光探测模块、FPGA信号处理模块二、语种选择模块、数字音频输出模块。光探测模块与FPGA信号处理模块二相连，FPGA信号处理模块二与语种选择模块和数字音频输出模块相连。
[0012]所述的光探测模块采用型号为PC10-6的PIN光电探测器。
[0013]所述FPGA信号处理模块二包括PWM解调单元、RS解码单元、交替存储单元，三者依次相连；其中交替存储单元包括多个FIFO存储器(先进先出存储器)。
[0014]所述的数字音频输出模块包括WM8731数字音频芯片及耳机或扬声器。
[0015]一种基于可见光通信技术的多语种解说方法，所述方法包括以下步骤:
[0016]1.将不同语种的解说音频文件存在SD卡存储模块的不同存储单元中，然后SD卡存储模块连接到FPGA信号处理模块一。
[0017]2.发送端话筒产生的模拟音频信号输入到数字音频采集模块进行实时语音信号采集并输出到FPGA信号处理模块一。
[0018]3.FPGA数据处理模块一读取SD卡存储模块和数字音频采集模块中的数据，然后依次进行如下处理:
[0019]3.1读取不同语种音频文件和实时采集语音数据到交替读取单元的FIFO存储器中。
[0020]具体操作方式:先读取语种I音频文件中I个字节数据并存入FIFO存储器的一个存储单元，然后读取语种2音频文件中I个字节数据并存入FIFO存储器的下一个存储单元；然后读取语种3音频文件中I个字节数据并存入FIFO存储器的下一个存储单元，然后读取实时语音采集的I个字节数据并存入FIFO存储器的下一个存储单元，然后又读取语种I音频文件中I个字节数据并存入FIFO存储器的一个存储单元，然后读取语种2音频文件中I个字节数据并存入FIFO存储器的下一个存储单元；然后读取语种3音频文件中I个字节数据并存入FIFO存储器的下一个存储单元，然后读取数字音频采集模块输出的I个字节数据并存入FIFO存储器的下一个存储单元，依此循环，直到FIFO存储器满。
[0021]3.2从交替读取单元的FIFO存储器中读取28个字节数据进行(255,239)位的RS编码。
[0022]具体操作方式:从FIFO存储器中读取28个字节数据，将这28个字节数据和15位零构成239位进行RS编码，编码完成后继续从FIFO存储器中读取28个字节数据进行编码，直到FIFO存储器空。
[0023]3.3RS编码得到的码字输入到PWM调制单元进行调制。
[0024]3.4从FPGA信号处理模块一输出PWM调制信号。
[0025]4.PWM调制信号输入到LED光发射模块，控制LED的亮灭闪烁来发送信号。
[0026]5.接收端光探测模块将接收到的闪烁光信号转变为数字方波信号。
[0027]6.数字方波信号输入PWM解调单元进行解调，然后进行RS解码。
[0028]7.将解码所得多语种解说音频和实时语音数据交替存入交替存储模块中的多个FIFO存储器缓存区进行缓存。
[0029]具体操作方式:语种I音频存入FIFO-1，语种2音频存入FIF0-2，语种3音频存入FIF0-3，实时语音存入FIF0-4。
[0030]8.用户通过选择模块中的按键选择某一语种音频或实时语音数据输出到数字音频输出模块。
[0031]9.数字音频输出模块将用户所选择的某一语种音频或实时语音数据转换为模拟音频信号，并输出到耳机或扬声器发出声音。
[0032]本发明所具有的优点:
[0033]1.由于本发明在发送端采用了交替读取和接收端交替存储的方法，可以实现多语种同步解说，用户可以根据需要自由选择语种，满足了用户的个性化需求。
[0034]2.本发明具有自动解说与实时语音通信的双重功能。用户除可以选择接收某一语种的解说信号外，又可以接收实时语音广播信号。
[0035]3.本发明将LED照明与通信技术相结合，提高了资源利用率，节能环保。
[0036]4.本发明由于采用了可见光通信技术，可以实现在不同展品之间的快速切换，且展台之间互不干扰。
[0037]5.本发明采用了 RS编解码和PWM调制解调相结合的技术，可减少突发错误，提高通信可靠性与抗干扰能力。
【附图说明】
[0038]图1为本发明装置的组成框图。
[0039]图2为本发明方法流程图。
[0040]图3为本发明场景实施图。
【具体实施方式】
[0041]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细说明。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0042]本发明提出一种基于可见光通信技术的多语种语音解说装置，如图1所示，包括:发射端和接收端。发射端包括数字