本发明涉及通信领域，特别是涉及一种信号发射状态的控制方法及其装置。
背景技术：
目前，在通信过程中涉及控制信令和通信信号，一般控制信令是在对应的控制线中传输，通信信号是在对应的音频线中传输，通信的完成需要使用控制线和音频线两种线路，在远距离通信时会使线路数量过多，导致线路资源浪费。
例如，民航地空通信是空中交通管制部门对空通话、指挥、调配各种飞行任务、保证飞行安全的重要手段，也是航空公司实施航务管理通信与飞机保持指挥联络的必要方式。民航发信机的使用需要两根发射控制线和两根音频线，分别传输控制信号和音频信号，其线路过多，造成资源浪费。
技术实现要素：
基于此，针对控制信令和通信信号分开传输导致线路资源浪费问题，提供一种信号发射状态的控制方法。
一种信号发射状态的控制方法，包括以下步骤：
获取带内信令开关状态信号、信令频率值、检测门限值；
若带内信令开关状态信号对应开启状态，获取携带信令的音频信号；
根据信令频率值识别音频信号中的信令，计算信令的能量值；
若信令的能量值大于检测门限值，将发射键控信号的状态转换为发射状态。
上述信号发射状态的控制方法，在带内信令开关状态信号对应开启状态下，获取携带信令的音频信号，根据信令频率值识别音频信号中的信令并计算信令的能量值，若信令的能量值大于检测门限值，将发射键控信号的状态转换为发射状态；通过音频信号携带信令，共用音频传输线，以达到只需要音频线完成传输发射控制信号和通信信号的功能，减少线路的使用，节省资源。
一种信号发射状态的控制装置，包括：
控制信号获取模块，用于获取带内信令开关状态信号、信令频率值、检测门限值；
音频信号获取模块，用于在带内信令开关状态信号对应开启状态时，获取携带信令的音频信号；
信令能量计算模块，用于根据信令频率值识别音频信号中的信令，计算信令的能量值；
发射状态转换模块，用于若信令的能量值大于检测门限值，将发射键控信号的状态转换为发射状态。
上述信号发射状态的控制装置，通过控制信号获取模块获取带内信令开关状态信号、信令频率值、检测门限值，若带内信令开关状态信号对应开启状态，音频信号获取模块获取携带信令的音频信号，信令能量计算模块根据据信令频率值识别音频信号中的信令并计算信令的能量值，若信令的能量值大于检测门限值，发射状态转换模块将发射键控信号的状态转换为发射状态；该装置通过音频信号携带信令，共用音频传输线，以达到只需要音频线完成传输发射控制信号和通信信号的功能，减少线路的使用，节省资源。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机可读指令，计算机可读指令被处理器执行时，使得处理器执行上述信号发射状态的控制方法的步骤。
一种存储有计算机可读指令的存储介质，计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行上述信号发射状态的控制方法的步骤。
上述信号发射状态的控制的算机设备以及存储介质，通过音频信号携带信令，共用音频传输线，以达到只需要音频线完成传输发射控制信号和通信信号的功能，减少线路的使用，节省资源。
附图说明
图1为一个实施例的信号发射状态的控制方法的流程图；
图2为其中一个实施例中slip串口协议的信息帧格式图；
图3为其中一个实施例中输入校准信号和采样的数字信号峰值之间的关系曲线；
图4为一个优选实施例中fpga实现信号发射状态的控制方法的编程框图；
图5为频率检测模块框图；
图6为六阶iir带阻滤波器实现框图；
图7为基于戈泽尔算法的频率检测模块运算的状态过程示意图；
图8为控制比较模块的状态过程示意图；
图9为在某甚高频电台的指标测试图；
图10为一个实施例的信号发射状态的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
参见图1所示，图1为本发明一个实施例的信号发射状态的控制方法的流程图，该实施例中信号发射状态的控制方法，包括以下步骤：
步骤s101：获取带内信令开关状态信号、信令频率值、检测门限值。
本步骤中，带内信令是指在采用信息传输频率之内的频率进行传输信令的技术。信令频率值是指带内信令的频率值，其中，一个信令频率值对应着一个检测门限。
步骤s102：若带内信令开关状态信号对应开启状态，获取携带信令的音频信号。
本步骤中，获取来自用户端的带有信令的音频信号，其中，信令的频率值是上一步骤信令频率值。
步骤s103：根据信令频率值识别音频信号中的信令，计算信令的能量值。
步骤s104：若信令的能量值大于检测门限值，将发射键控信号的状态转换为发射状态。
上述信号发射状态的控制方法，在带内信令开关状态信号对应开启状态下，获取携带信令的音频信号，根据信令频率值识别音频信号中的信令并计算信令的能量值，若信令的能量值大于检测门限值，将发射键控信号的状态转换为发射状态。该方法通过音频信号携带信令，共用音频传输线，以达到只需要音频线完成传输发射控制信号和通信信号的功能，减少线路的使用，节省资源。
可选的，本发明的方案可以应用在民航地空通信中，实现控制信号控制线与音频信号控制线路复用，可以不需要控制线的情况下完成民航发信机的控发功能，解决了话音与控制信号线的分离，以及其远距离传输线路过多问题，减少资源损耗，功能稳定可靠，检测门限误差小，能够在民航地空通信电台得到很好的应用。
可选的，信令采用的是单音信号。
在其中一个实施例中，获取带内信令开关状态信号、信令频率值、检测门限值的步骤包括以下步骤：
获取显控装置发送的带内信令开关状态信号、信令频率值、检测门限值。
本实施例中，用户可以根据具体需求，通过显控装置打开或者关闭带内信令功能，选择所需要的信令频率值以及与之对应的检测门限值，实现信令控制频率和门限灵活配置，通用性强，增加了电台使用灵活性和适应性。
具体的，用户根据具体的使用需求，通过显控装置打开带内信令功能，选择所需要的信令频率值以及对应的检测门限值。显控装置通过异步串口发送带内信令开关状态信号、信令频率值、检测门限值，其中，串口走的协议格式可选为slip协议格式，其信息帧格式如图2所示，带内信令开关状态、信令频率值和检测门限值分别由1字节(共3字节)控制。
在其中一个实施例中，获取检测门限值的步骤，包括以下步骤：
获取与所述信令频率值对应的目标校准信号，获取所述目标校准信号的目标数字信号峰值；
根据所述目标数字信号峰值计算对应的能量值；
将所述目标数字信号峰值对应的能量值作为检测门限值进行保存。
在本实施中，通过目标校准信号得到目标数字信号峰值，计算目标数字信号峰值对应的能量值，根据目标数字信号峰值对应的能量值标定检测门限值，使校准信号与检测门限具有映射关系，从而使每一个信令频率值对应一个标定好的检测门限值，将复杂计算量转化为查表处理，可以大大降低运算量，降低实现难度，减少资源的消耗。
具体的，获取校准信号后，对校准信号采样得到数字信号峰值，通过戈泽尔算法运算得到数字信号峰值所对应的能量值，根据所得的能量值标定检测门限并保存，使得校准信号与检测门限具有映射关系，从而使每一个信令频率值对应一个标定好的检测门限值。
以fpga软件实现为例具体说明，对发信机输入校准信号，对校准信号通过fpga调试工具chipscope采样得到数字信号峰值，其中，需要在所需要标定的输入信号范围内进行多次遍历采样。通过matlab工具运用戈泽尔算法计算数字信号峰值计算对应的能量值，将该能量值作为检测门限保存在fpga的rom中，最终使一定范围的校准信号与检测门限具有映射关系。
在其中一个实施例中，所述获取所述目标校准信号的目标数字信号峰值步骤包括以下步骤：
获取多个不同的预设校准信号，对各所述预设校准信号进行采样，获取对应的数字信号峰值，
根据各所述预设校准信号和对应的数字信号峰值进行曲线拟合，获取拟合曲线；
根据所述拟合曲线查找所述目标校准信号的目标数字信号峰值。
本实施例中，通过对多个校准信号和对应的数字信号峰值进行曲线拟合，能够使一定范围的校准信号与数字信号峰值具有映射关系，从而获得该范围内校准信号范围内所有的数字信号峰值。当获得目标校准信号时，能够迅速从拟合曲线中得到数字信号峰值，计算对应的能量值，降低了运算量以及实现难度。
具体的，对发信机输入校准信号，对校准信号采样得到数字信号峰值，根据校准信号和数字信号峰值进行曲线拟合。
设输入校准信号为u(单位：dbm)，到达模数转换前端时信号设为uad(单位：dbm)，则：
uad＝u+g(1)
其中，g为输入校准信号幅度与模数转换前端信号幅度的倍数，g为常数，即输入信号与模数转换前端信号应是线性关系。
设此时模数转换前端信号峰值为vp(单位：v)，输入负载为r，则根据信号能量和幅度的转换关系有：
设模数转换位数为b，参考电压为vref，则vp和采样的数字信号峰值vdp的关系为：
综合(2)和(3)，校准信号和数字信号峰值具有对数关系。本实施例中的曲线拟合结果如图3所示，一定范围的校准信号与数字信号峰值具有对数映射关系。本实施例只拟合了0dbm～-40dbm信号的范围，采样了14个数据拟合出结果，如需要可拟合至-60dbm，但过小信号易受检测仪器误差影响，且在实际运用中意义不大。该方法将复杂计算量转化为查表处理，可以大大降低运算量，降低实现难度，减少资源的消耗。
在其中一个实施例中，计算信令的能量值的步骤包括以下步骤：
将信令频率值作为数据源，通过戈泽尔算法计算信令的能量值。
本实施例中，计算信令能量是通过戈泽尔(goertzel)算法实现的，戈泽尔算法是傅里叶变换的快速算法，根据信号的频率确定对应的采样频率和采用点数，以达到整周期采用，利于傅里叶变换中的旋转因子的周期性
具体的，戈泽尔算法将傅里叶变换运算转换成一种线性滤波运算，其递推表达式为：
由于(5)式具有一个复数乘法器，但因为检测信号的频率时，常只需要能量谱，不需要相位信息，可以将其求模平方，得到
所以，输入信号是实序列，计算能量谱可完全使用实数乘法，从未避免了复杂的复数运算。最终，可以得到信令的能量值为：
|x(k)|2＝|yk(n)|2(7)
上述式中，x(n)表示时域采样信号，vk(n)表示线性滤波运算的中间输出结果，yk(n)表示该线性滤波运算的最终输出结果，傅里叶变换点数n表征频率分析的精度，随着傅里叶变换点数n的增加，所需要的时间越长，所以需要提前选取好傅里叶变换点数n。
k即为傅里叶变换点数n频率区间的某一频率点，取四舍五入后的整数，即k＝0,1,2,…,n-1。当设定信令频率fk后，对应的k值为k≈fk÷δf，其中，δf是频率分辨率，傅里叶变化点数n、采样频率fs和频率分辨率δf的关系为：
在其中一个实施例中，计算信令的能量值的步骤之前，还包括以下步骤：
根据不同的信令频率预设值获取戈泽尔算法所需的运算系数，其中，运算系数包括傅里叶变换点数以及频率系数计算因子；
根据不同的信令频率预设值与运算系数的关系建立映射表；
将信令频率值作为数据源，通过戈泽尔算法计算信令的能量值的步骤，包括以下步骤：
根据信令频率值在映射表中查找对应的运算系数；
根据运算系数通过戈泽尔算法计算信令的能量值。
本实施例中，通过建立信令频率值到运算系数的映射表，实现运算的系数的灵活变化，当设置的信令频率值变化时，运算系数也随之变化，减少算法上的资源损耗，加快计算速率。
具体的，在戈泽尔算法中，信令频率fk改变，频率分析的精度改变，导致傅里叶变化点数n的取值改变；同时，对应的k值也相应的改变，导致频率系数计算因子
在其中一个实施例中，信号发射状态的控制方法还包括以下步骤：
滤除音频信号的信令，获取待发射音频信号；
发射键控信号状态为发射状态时，传送待发射音频信号；
在本实施例中，将音频信号中的信令成分滤除，当发射键控信号状态为发射状态时，将信令滤除后的音频信号发送到后级模块，进行音频处理，实现信号的发送。
在其中一个实施例中，滤除音频信号中的信令，获取待发射音频信号步骤包括以下步骤：
通过无限脉冲响应数字滤波器滤除音频信号中的信令，其中，无限脉冲响应数字滤波器的参数是根据信令频率值选取的。
在本实施例中，通过无限脉冲响应数字滤波器滤除音频信号的信令，将信令滤除后的音频信号发送到后级模块，进行音频处理，实现信号的发送。
参见图4所示，图4为一个优选实施例中fpga实现信号发射状态的控制方法的编程框图。实施例中编程框图包括频率检测模块401和滤波器模块402。
本实施例中，信号发射状态的控制方法可以在fpga(field－programmablegatearray，现场可编程门列阵)中实现。fpga运用模块化编程，规模大，集成度高，处理速度快，执行效率高，能完成复杂的时序逻辑设计，且编程灵活，方便简单，可多次重复编程，利用重新配置可减少硬件的开销，适合任务比较固定或重复的情况以及试制样机、系统开发的场合，使得信号发射状态的控制方法可以基于现有电台结构，无需增加任何硬件，实现控制信号控制线与音频信号控制线路复用，可以不需要控制线的情况下完成发信机的控发功能，解决了话音与控制信号线的分离，以及其远距离传输线路过多问题，减少资源损耗，功能稳定可靠，检测门限误差小，能够在民航地空通信电台得到很好的应用。
其中，频率检测模块401包括有傅里叶变换运算系数控制模块501、门限控制模块502、基于戈泽尔算法的频率检测模块503、控制比较模块504，如图5所示；滤波器模块402包括二阶差分方程模块601和运算系数控制模块602组合的三次级联，如图6所示。
具体的，用户可以根据具体需求，通过显控装置打开或者关闭带内信令功能，选择的信令频率值以及对应的检测门限值，显控装置通过异步串口发送带内信令开关状态信号、信令频率值、检测门限值发送至带内信令处理模块。其中，异步串口所用格式可选为slip协议格式。
若带内信令开关状态信号对应开启状态，收信机获取携带信令的音频信号。
傅里叶变换运算系数控制模块501根据信令频率值识别音频信号携带的信令，并根据信令频率值在映射表中查找对应的傅里叶变换运算系数并将傅里叶变换运算系数发送至基于戈泽尔算法的频率检测模块503，进行信令能量值计算，其中，基于戈泽尔算法的频率检测模块503的计算状态过程如图7所示为：
差分方程的状态机701实现下式的运算过程，具体运算式子为：
该模块占用一个乘法器。其中，
能量谱的状态机702实现下式的运算：
该模块占用两个乘法器，一个用来计算平方，复用两次，计算
门限控制模块502发送检测门限值至控制比较模块504，控制比较模块504将基于戈泽尔算法的频率检测模块503算出的能量值和对应门限值进行比较实现的，其状态过程如图8所示，当带内信令开关状态信号对应为开启状态时，由空闲状态801转至启动戈泽尔运算状态802，随即转至等待处理完毕状态803，当处理完毕标志到来后状态转至门限比较输出结果状态804。其中每个循环周期计算一定时间周期内的信令能量，等待处理完毕状态完成后输出发射键控信号的状态，然后进入下一能量计算周期，实时计算带内信令能量值，获取发射键控信号的状态变化。
滤波器模块402中，二阶差分方程子模块601以及运算系数控制模块602实现六阶无限脉冲响应数字带阻滤波器。
其中，二阶差分方程子模块601是用来算如下公式：
a0×y(n)+a1×y(n-1)+a2×y(n-2)＝b0×x(n)+b1×x(n-1)+b2×x(n-2)(10)
其中a0、a1、a2、b0、b1、b2为运算系数，x(n)、x(n-1)、x(n-2)为信号输入及其延迟，y(n)、y(n-1)、y(n-2)为信号输出及其延迟。在本实施例的iir数字滤波器实现中，a0＝b0＝b2＝1。
运算系数控制模块602是用来控制二阶差分方程的运算系数，根据信令频率选取所对应的滤波器系数，通用性强，可用其设计更高阶的偶数无限脉冲响应数字滤波器。
参见图9所示，为本实施例在某甚高频电台的指标测试图。从图中可以看出，本实施例在实际应用中功能正常，在0到40dbm的检测门限范围内误差不大于1db，同时可通过图4的dft点数控制、运算系数控制(401)和图8的三个运算系数控制来修改或增加信令频率的配置，通用性强。
根据上述信号发射状态的控制方法，本发明还提供一种信号发射状态的控制装置，以下就本发明的信号发射状态的控制装置的实施例进行详细说明。
参见图10所示，为本发明一个实施例的信号发射状态的控制装置的结构示意图。该实施例中的信号发射状态的控制装置包括：
控制信号获取模块901，用于获取带内信令开关状态信号、信令频率值、检测门限值；
音频信号获取模块902，用于在带内信令开关状态信号对应开启状态时，获取携带信令的音频信号；
信令能量计算模块903，用于根据信令频率值识别音频信号中的信令，计算信令的能量值；
发射状态转换模块904，用于若信令的能量值大于检测门限值，将发射键控信号的状态转换为发射状态。
上述信号发射状态的控制装置，通过控制信号获取模块获取带内信令开关状态信号、信令频率值、检测门限值，若带内信令开关状态信号对应开启状态，音频信号获取模块获取携带信令的音频信号，信令能量计算模块根据据信令频率值识别音频信号中的信令并计算信令的能量值，若信令的能量值大于检测门限值，发射状态转换模块将发射键控信号的状态转换为发射状态；该装置通过音频信号携带信令，共用音频传输线，以达到只需要音频线完成传输发射控制信号和通信信号的功能，减少线路的使用，节省资源。
在其中一个实施例中，控制信号获取模块901获取显控装置发送的带内信令开关状态信号、信令频率值、检测门限值。
在其中一个实施例中，控制信号获取模块901获取与信令频率值对应的目标校准信号，获取目标校准信号的目标数字信号峰值；根据目标数字信号峰值计算对应的能量值；将目标数字信号峰值对应的能量值作为检测门限值进行保存。
在其中一个实施例中，控制信号获取模块901获取多个不同的预设校准信号，对各预设校准信号进行采样，获取对应的数字信号峰值，根据各预设校准信号和对应的数字信号峰值进行曲线拟合，获取拟合曲线；根据拟合曲线查找所述目标校准信号的目标数字信号峰值。
在其中一个实施例中，信令能量计算模块903将信令频率值作为数据源，通过戈泽尔算法计算信令的能量值。
在其中一个实施例中，信令能量计算模块903根据不同的信令频率预设值获取戈泽尔算法所需的运算系数，其中，运算系数包括傅里叶变换点数以及频率系数计算因子；根据不同的信令频率预设值与运算系数的关系建立映射表；根据信令频率值在映射表中查找对应的运算系数；根据运算系数通过戈泽尔算法计算信令的能量值。
在其中一个实施例中，发射状态转换模块904滤除音频信号中的信令，获取待发射音频信号；在发射键控信号状态为发射状态时，传送待发射音频信号。
本发明的信号发射状态的控制装置与本发明的信号发射状态的控制方法一一对应，在上述信号发射状态的控制方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于信号发射状态的控制装置的实施例中，特此声明。
本发明还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机可读指令，计算机可读指令被处理器执行时，使得处理器执行上述任一实施例的信号发射状态的控制方法的步骤。
本发明一种存储有计算机可读指令的存储介质，计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行上述任一实施例的信号发射状态的控制方法的步骤。
该计算机设备中以及该可读存储介质所执行的方法与上述实施例中的信号发射状态的控制方法相同，在带内信令开关状态信号对应开启状态下，获取携带信令的音频信号，根据信令频率值识别音频信号中的信令并计算信令的能量值，若信令的能量值大于检测门限值，将发射键控信号的状态转换为发射状态；通过音频信号携带信令，共用音频传输线，以达到只需要音频线完成传输发射控制信号和通信信号的功能，减少线路的使用，节省资源。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。