一种应急播报的系统及方法与流程

[0001]
本公开涉及应急播报领域，尤其涉及一种应急播报的系统及方法。


背景技术：

[0002]
应急广播是指当发生重大自然灾害、突发事件、公共卫生与社会安全等突发公共危机时，在第一时间把灾害消息或灾害可能造成的危害传递到民众手中。
[0003]
应急广播是党和政府腹部应急信息的重要渠道，是国家应急体系和国家公共服务体系的重要组成部分。与此同时，公众对全面、准确、及时获取应急信息的需求越来越高，各级政府向公众发布应急信息的公共服务要求越来越迫切。
[0004]
现阶段我国大部分校园、农村、小区依旧采用的是ip广播系统的方式进行寻呼、对讲，它虽然涵盖了传统广播系统的所有功能，并充分利用了已有网络的资源，可随时随地获取网络上的音频资源进行播放。但是这种ip广播系统的缺点是显而易见的：造价昂贵、一套系统的安装复杂且耗费巨大、对终端设备的要求过高、没有互动性。因此，建立基于卫星的应急广播系统已经迫在眉睫。


技术实现要素：

[0005]
本发明的实施例提供一种应急播报的系统及方法，语音合成芯片输出语音信号后，使用音频放大器将语音信号的功率从3w提升到30w，最后通过扬声器输出，使输出音频声音更大，传送距离更远，适应低空空域定向播报的需求。
[0006]
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：一方面，提供一种应急播报的系统，包括：电源模块、通讯模块、处理模块、语音合成芯片、音频放大器和扬声器；所述电源模块向所述通讯模块、所述处理模块、所述语音合成芯片、所述音频放大器和所述扬声器供电；所述通讯模块接收终端设备发送的播报信息；所述处理模块把播报信息处理成文字信息；所述语音合成芯片把文字信息处理成语音信号，该语音信号的音频功率小于5w；所述音频放大器把语音信号的音频功率提升8-12倍；所述扬声器位于1000m以下，所述扬声器播放提升8-12倍的语音信号。
[0007]
在一些实施例中，所述扬声器安装在无人机，所述通讯模块、所述处理模块、所述语音合成芯片和所述音频放大器安装于控制盒内；所述控制盒也安装于无人机；所述无人机搭载所述扬声器在1000m以下的低空飞行，所述扬声器播放提升8-12倍的语音信号。
[0008]
在一些实施例中，所述无人机在飞行过程中，所述通讯模块接收终端设备发送的播报信息。
[0009]
在一些实施例中，所述通讯模块为卫星通讯模块，卫星通信模块接收的所述播报信息为短报文；所述处理模块解码短报文，所述扬声器播报短报文对应的语音信号。
[0010]
在一些实施例中，多个无人机分别搭载所述扬声器和所述控制盒、对同一区域同时播报同一语音信号。
[0011]
一种应急播报的方法，包括：通讯模块获取终端设备的播报信息；处理模块把播报信息处理成文字信息；音频放大器把语音信号的音频功率提升8-12倍；扬声器在1000m以下的低空播放提升8-12倍的语音信号。
[0012]
在一些实施例中，所述通讯模块获取终端设备的播报信息，包括：终端设备向卫星发送播报信息；卫星向通讯模块转发播报信息；通讯模块接收播报信息。
[0013]
在一些实施例中，所述扬声器在1000m以下的低空播放提升8-12倍的语音信号，包括：扬声器安装在无人机；无人机在飞行过程中，所述通讯模块接收终端设备发送的播报信息。
[0014]
在一些实施例中，所述扬声器在1000m以下的低空播放提升8-12倍的语音信号，还包括：处理模块把处理信息发送给存储模块；存储模块存储处理信息；处理模块从存储模块调取处理信息，并选择播放策略。
[0015]
在一些实施例中，所述播放策略，包括：循环播放、单次播放、定时播放。
[0016]
在本公开中，至少具有如下技术效果或优点：本发明的实施例通过转换模块把终端设备发送的信息转换成语音信息供播报模块播放，有效解决发生应急灾害时引导人群快速疏散、撤离的问题，进而借助播报模块实现语音信息的语音播放。
附图说明
[0017]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]
图1为根据本公开的一些实施例提供的应急播报的系统原理框图；图2为根据本公开的一些实施例提供的应急播报的系统原理图；图3为根据本公开的一些实施例提供的应急播报的方法流程图；图4为根据本公开的一些实施例提供的搭载在无人机的应急播报装置的原理图；
附图标记：1-播报模块；2-主控盒；3-挂载底座。
具体实施方式
[0019]
下面结合附图所示的各实施方式对本公开进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本公开的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本公开的保护范围之内。
[0020]
除非上下文另有要求，否则，在整个说明书和权利要求书中，术语“包括(comprise)”及其其他形式例如第三人称单数形式“包括(comprises)”和现在分词形式“包括(comprising)”被解释为开放、包含的意思，即为“包含，但不限于”。在说明书的描述中，术语“一个实施例(one embodiment)”、“一些实施例(some embodiments)”、“示例性实施例(exemplary embodiments)”、“示例(example)”、“特定示例(specific example)”或“一些示例(some examples)”等旨在表明与该实施例或示例相关的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施例或示例中。上述术语的示意性表示不一定是指同一实施例或示例。此外，所述的特定特征、结构、材料或特点可以以任何适当方式包括在任何一个或多个实施例或示例中。
[0021]
参阅图1和图2，本公开的实施例提供一种应急播报的系统，包括：电源模块、通讯模块、处理模块、语音合成芯片、音频放大器和扬声器；电源模块向通讯模块、处理模块、语音合成芯片、音频放大器和扬声器供电；通讯模块接收终端设备发送的播报信息；处理模块把播报信息处理成文字信息；语音合成芯片把文字信息处理成语音信号，该语音信号的音频功率小于5w；音频放大器把语音信号的音频功率提升8-12倍；扬声器位于1000m以下，扬声器播放提升8-12倍的语音信号。
[0022]
所述通讯模块接收终端设备发送的地面信息；所述通讯模块与所述处理模块连接，所述通讯模块把地面信息传输给所述处理模块，所述处理模块将地面信息处理成处理信息；所述处理模块与所述转换模块连接，所述处理模块把处理信息发送给所述转换模块，所述转换模块把处理信息转换成语音信息；所述转换模块与所述播报模块电连接，所述转换模块把语音信息发送给所述播报模块，所述播报模块播放语音信息。
[0023]
上述的终端设备指地面上的终端机，只要能向通信模块发送语音播放信息所对应文字的任何终端设备均可称为本公开实施例的终端设备。终端机可以是一台电脑，一部手机等。终端机用来让用户输入语音播放信息所对应文字，及显示文字的机器。
[0024]
上述的通讯模块优选为无线通讯模块，无线通讯模块支持gprs和短消息双通道传输数据。例如采用4g模块，但是受4g信号覆盖范围的影响，很多农村偏远地区以及人烟稀少的地方，没有4g信号，尤其是当发生地震等紧急事件时，4g等常规通信会出现中断。而北斗rdss通信是通过北斗卫星进行短报文的接收，不受地面通信基站分布和地理位置的限制，目前，在中国所有地区北斗信号全面覆盖，因此，在应急场景下，北斗rdss短报文通信方式具有无可比拟的优势。还有的场景下，可以采用fm调频模块和音频播放器来实现应急播报功能，fm信号的覆盖面相对于4g信号要广阔，但是，fm调频存在不同地区频段不一致，信号容易受到地面杂波的干扰，播放内容不容易定制化等缺点。
[0025]
在一些实施例中，扬声器安装在无人机，通讯模块、处理模块、语音合成芯片和音频放大器安装于控制盒内；控制盒也安装于无人机；无人机搭载扬声器在1000m以下的低空
飞行，扬声器播放提升8-12倍的语音信号。
[0026]
无人机在低空空域飞行在技术上已经非常成熟，民用无人机最长飞行距离可达100公里，通过挂载北斗应急播报系统，在紧急情况下完成通信任务，由于无人机在低空飞行，为了确保通讯链路正常工作，推荐选用卫星通讯模块作为无线通讯模块。卫星通讯即在卫星上装设一定功率的转发器，把从地面送来的信号经过处理，向另地点播放，以实现两地或多地间的通讯。卫星的地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站，在本公开的一些实施例中，终端设备例如移动终端通过主控站向卫星发送地面信息，卫星向通讯模块转发地面信息。
[0027]
通讯模块优选为卫星通讯模块；终端设备向卫星发送地面信息，卫星通讯模块接收卫星转发的地面信息信号。卫星通讯模块包括射频收发芯片、基带处理芯片、晶振模块和电源芯片；射频收发芯片与基带处理芯片连接，基带处理芯片与晶振模块连接；射频收发芯片、基带处理芯片、晶振模块和电源芯片均与电源芯片连接。通讯模块把地面信息传输给处理模块，处理模块将地面信息处理成处理信息。
[0028]
在一些实施例中，无人机在飞行过程中，通讯模块接收终端设备发送的播报信息。
[0029]
在原有的基础上，采用了北斗rdss模块来代替传统的ip模块或者无线对讲模块等方式，用北斗短报文来传送通信内容，利用北斗卫星进行通信，然后采用科大讯飞先进的文本转语音技术，集成了科大讯飞tts模块，将北斗短报文用语音播报出来。为了克服传统播报装置在低空广阔区域声音太小，本公开对语音进行二次放大，并通过定向高频喇叭进行音频播放。
[0030]
本公开采用arm强大的处理技术，可以实现北斗短报文的解码，也可以实现各种播报策略，比如实时播报、循环播报、定时播报、重启、音量设置等。相对于fm、传统模拟广播，北斗rdss通信方式的安全性很高，不容易被第三方劫持、拦截或者干扰。另外，本公开采用了科大讯飞专业的文本转语音模块，处理速度比纯软件实现的tts要快很多，而且不依赖云端资源，非常适合在移动场景下完成文本转语音的任务。本公开的扬声器采用大功率定向高频喇叭，适合在低空空域开阔地带进行播报，保证声音能够传播到最远距离。
[0031]
在一些实施例中，通讯模块为卫星通讯模块，卫星通信模块接收的播报信息为短报文；处理模块解码短报文，扬声器播报短报文对应的语音信号。
[0032]
以北斗卫星为例，处理模块对短报文的处理功能包括：（1）接收到短报文后，能自动发出接收到该短报文信息的回执； （2）按照先进先出的原则，具有动态存储所接收的短报文信息，其信息包括通信时间、发信方id地址码和短报文信息（语音信号）；接收的短报文信息可以人工锁定存储、解锁和删除。短报文信息包括汉字、数字和英文字符等内容。
[0033]
在一些实施例中，多个无人机分别搭载扬声器和控制盒、对同一区域同时播报同一语音信号。
[0034]
当一台无人机的扬声器播出语音信号、无法对大片区域清晰播报该语音信号时，可采用多个无人机协同播报同一语音信号，具体的：通讯模块选用卫星通讯模块，卫星通讯模块优选为rdss接收模块，通过rdss模块接收短报文，将经由处理模块处理后的短报文，通过语音合成芯片（tts模块）转换成语音，借由功放板及扬声器实现语音定向播放。
[0035]
多个无人机均通过各自的rdss接收模块与卫星建立通信链路，多个无人机之间也
建立有通信链路。具体地：对无人机定位而言，一方面，与rdss接收模块连接的处理模块，在rdss接收模块接收到短报文的同时，卫星转发rdss接收模块的回执至地面监控站，地面监控站将接收到的短报文处理成标准的cat201、cat023报文，地面监控站从报文中解读出无人机的当前位置信息。另一方面，多个无人机之间也可以建立通信链路，终端设备还可以计算出机群流量间隔及语音信号是否完全覆盖当前区域等内容，通过结合地面监控站进行检测和导航，卫星作为中继，将多个无人机的位置下发至每个无人机，并将多个无人机的位置发送到地面监控站。当卫星作为中继使用时，能够给多个支线无人机发送位置信息，并且将多个支线无人机的位置发送给地面监控站。
[0036]
对多个无人机对应的多个扬声器而言，多个扬声器播放的语音信号需全面覆盖整个区域，确保整个区域的人员均清晰的收听到通知。地面监控站和终端设备获取每个无人机的位置，根据扬声器的参数，确定多个无人机之间的理论相对距离。把理论相对距离与实际相对距离对比，地面监控站和终端设备以短报文的方式实时告知无人机当前位置是否合理，无人机根据可调整当前位置。另一方面，多个无人机中，当一台无人机对应的rdss接收模块无法实时接收到终端设备发送的短报文时，其他台无人机的rdss接收模块可通过卫星再次向无法接受到短报文的rdss接收模块再次发送短报文，另外，终端设备也可以再次向无法接受到短报文的rdss接收模块再次发送短报文。
[0037]
以北斗卫星为例，基于rdss接收模块的通信链路还发送周期性、定制化、自由报文，同时具备定位及测速和授时功能，实现无人机应急通信和定位功能。在一种可能的实现方式中，多个无人机可将卫星作为中继建立卫星通信链路，卫星实时发送无人机的位置到终端设备和卫星对应的地面监控站上。
[0038]
参阅图3，本公开的实施例提供一种应急播报的方法，包括：s110、通讯模块获取终端设备的播报信息；s1120、处理模块把播报信息处理成文字信息；s130、音频放大器把语音信号的音频功率提升8-12倍；s140、扬声器在1000m以下的低空播放提升8-12倍的语音信号。
[0039]
在一些实施例中，步骤s110、通讯模块获取终端设备的播报信息，包括：终端设备向卫星发送播报信息；卫星向通讯模块转发播报信息；通讯模块接收播报信息。
[0040]
在一些实施例中，步骤s140、扬声器在1000m以下的低空播放提升8-12倍的语音信号，包括：扬声器安装在无人机；无人机在飞行过程中，通讯模块接收终端设备发送的播报信息。
[0041]
上述的应急播报的方法，基于应急播报的装置。应急播报装置例如包括：通讯模块、处理模块、转换模块和播报模块，通讯模块、处理模块、转换模块和播报模块均安装于无人机。
[0042]
其中：通讯模块接收终端设备发送的地面信息；通讯模块与处理模块连接。
[0043]
上述的终端设备指地面上的终端机，只要能向通信模块发送语音播放信息所对应
文字的任何终端设备均可称为本公开实施例的终端设备。终端机可以是一台电脑，一部手机等。终端机用来让用户输入语音播放信息所对应文字，及显示文字的机器。
[0044]
上述的通讯模块优选为无线通讯模块，无线通讯模块支持gprs和短消息双通道传输数据。例如采用4g模块，但是受4g信号覆盖范围的影响，很多农村偏远地区以及人烟稀少的地方，没有4g信号，尤其是当发生地震等紧急事件时，4g等常规通信会出现中断。而北斗rdss通信是通过北斗卫星进行短报文的接收，不受地面通信基站分布和地理位置的限制，目前，在中国所有地区北斗信号全面覆盖，因此，在应急场景下，北斗rdss短报文通信方式具有无可比拟的优势。还有的场景下，可以采用fm调频模块和音频播放器来实现应急播报功能，fm信号的覆盖面相对于4g信号要广阔，但是，fm调频存在不同地区频段不一致，信号容易受到地面杂波的干扰，播放内容不容易定制化等缺点。
[0045]
由于无人机在低空飞行，为了确保通讯链路正常工作，推荐选用卫星通讯模块作为无线通讯模块。卫星通讯即在卫星上装设一定功率的转发器，把从地面送来的信号经过处理，向另地点播放，以实现两地或多地间的通讯。卫星的地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站，在本公开的一些实施例中，终端设备例如移动终端通过主控站向卫星发送地面信息，卫星向通讯模块转发地面信息。
[0046]
通讯模块优选为卫星通讯模块；终端设备向卫星发送地面信息，卫星通讯模块接收卫星转发的地面信息信号。卫星通讯模块包括射频收发芯片、基带处理芯片、晶振模块和电源芯片；射频收发芯片与基带处理芯片连接，基带处理芯片与晶振模块连接；射频收发芯片、基带处理芯片、晶振模块和电源芯片均与电源芯片连接。通讯模块把地面信息传输给处理模块，处理模块将地面信息处理成处理信息。
[0047]
上述的处理模块选用arm模块，arm模块是核心的主控板，主要对rdss模块接收到的短报文进行控制处理。arm模块与通讯模块、转换模块和存储模块连接。处理模块优选为stm32f103r8t6芯片，stm32f103r8t6芯片是一种采用高性能的arm&reg，cortex-m3的72mhz的32位risc核心操作系统，具有高速、嵌入式记忆体（程序存储器容量：64kb(64kx8)，ram容量：20kx8）的64-lqfp的嵌入式—微控制器。
[0048]
其中：处理模块与转换模块连接，处理模块把处理信息发送给转换模块，转换模块把处理信息转换成语音信息。
[0049]
转换模块包括语音合成芯片，处理模块和播报模块均与语音合成芯片连接；处理模块把处理信息发送给语音合成芯片，语音合成芯片把处理信息语音合成为语音信息；语音合成芯片把语音信息发送给播报模块。
[0050]
语音合成芯片可以是tts模块，tts模块主要将处理过的北斗短报文转化成语音，通过连接的功放板及扬声器将其播放出去。tts模块优选采用的是科大讯飞中一款高集成度的语音合成芯片xfs5152，它的规格为38*28mm，功放3w，支持串口、12c、spi控制通信方式，具备5种人声切换、30个命令词的识别、80种提示音、自动识别时间数字，支持用户的命令词定制需求，对于多音字的读法可自动分析判别，最多一次可以支持2000个中文汉字的播放，非常适用于应急救援装置中。
[0051]
其中：转换模块与播报模块电连接，转换模块把语音信息发送给播报模块，播报模块播放语音信息。
[0052]
上述的播报模块包括音频放大器和扬声器，音频放大器的输入端与转换模块连
接，音频放大器把语音信息放大处理；音频放大器的输出端与扬声器连接，扬声器播放放大处理后的语音信息。
[0053]
上述的音频放大器为功放板，功放板对语音信息二次放大，功放板与扬声器连接，推动扬声器放声。功放板可以选用tda7498功放板，tda7498功放板的主要作用是进行功率放大，即对tts模块输入的语音信号进行二次放大，推动连接的扬声器放声。功放板输入连接tts模块的2w语音信号，输出连接30w的扬声器。在应急救援播报中，往往因为需覆盖的面积较大，功放板的作用非常重要。
[0054]
为了适应无人机在低空空域定向播报的需求，在tts模块输出语音信号后，进行了二次放大设计，将功率从3瓦提升到30瓦，使输出音频声音更大，传送距离更远。
[0055]
扬声器采用30w的定向高频喇叭。由于无人机在应急播报的时候，悬停在离地面一定距离的低空，为了能够使播报内容清晰可辨，采用扩音定向设计。
[0056]
在一些实施例中，步骤s140、扬声器在1000m以下的低空播放提升8-12倍的语音信号，还包括：处理模块把处理信息发送给存储模块；存储模块存储处理信息；处理模块从存储模块调取处理信息，并选择播放策略。
[0057]
在一些实施例中，播放策略，包括：循环播放、单次播放、定时播放。
[0058]
本公开的通讯模块、处理模块、转换模块安装在主控盒2内；播报模块1与主控盒2连接；主控盒2上还连接有挂载底座3，挂载底座3把主控盒2和播报模块1安装在无人机。本公开的无人机挂载应急播报装置包括挂载底座3、主控盒2、定向喇叭三部分。挂载底座3留了四个可安装螺孔，便于用来固定在无人机上。主控盒2内部有北斗rdss模块、arm主控板、tts模块、电池、电源模块、功放板等部件。定向喇叭安装在主控盒2的下面。
[0059]
参考图1和图2，无人机挂载应急播报装置例如包括：通讯模块、处理模块、转换模块、播报模块和电源模块，通讯模块的供电端、处理模块的供电端、转换模块的供电端和播报模块的供电端均与电源模块连接。
[0060]
电源模块使用电池为各子模块供电，将为rdss模块输送5v电压，为arm模块输送3.3v电压，为功放板输送12v电压。
[0061]
在一些实施例中，无人机挂载应急播报装置例如包括：通讯模块、处理模块、转换模块、播报模块、电源模块和存储模块，存储模块与处理模块连接，处理模块把处理信息发送给存储模块，存储模块存储处理信息。
[0062]
上述的存储模块与处理模块相连，主要用于存储处理过的短报文。该存储模块可以根据应用场景，选择适宜的播放策略，比如：循环播放、单次播放、定时播放等。存储模块包括nand flash存储器，nand flash存储器是flash存储器的一种，其内部采用非线性宏单元模式，其具有容量较大，改写速度快等优点，适用于大量数据的存储。
[0063]
现阶段我国大部分校园、农村、小区依旧采用的是ip广播系统的方式进行寻呼、对讲，它涵盖了传统广播系统的所有功能，并充分利用了已有网络的资源，可随时随地获取网络上的音频资源进行播放。但是这种ip广播系统的缺点是显而易见的：造价昂贵、一套系统的安装复杂且耗费巨大、对终端设备的要求过高、没有互动性。这些设备大部分体积很大，不适合在无人机上挂载，无法在应急场景下提供应急播放功能。本公开在原有的基础上，采
用了北斗rdss模块来代替传统的ip模块或者无线对讲模块等方式，用北斗短报文来传送通信内容，利用北斗卫星进行通信，然后采用科大讯飞先进的文本转语音技术，集成了科大讯飞tts模块，将北斗短报文用语音播报出来。为了克服传统播报装置在低空广阔区域声音太小，我们对语音进行二次放大，并通过定向高频喇叭进行音频播放。
[0064]
参阅图4，无人机挂载的北斗应急播报装置，其主要由控制模块、rdss接收模块、arm处理模块、tts转换模块、nand flash存储模块、功放板、扬声器等构成。该发明通过rdss模块接收短报文，将经由arm处理控制处理后的短报文，通过tts模块转换成语音，借由功放板及扬声器实现语音定向播放。本发明解决了在发生应急灾害且正常通信中断的情况下，如何引导人群快速疏散、撤离的问题。
[0065]
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本公开的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本公开的保护范围，凡未脱离本公开技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本公开的保护范围之内。
[0066]
对于本领域技术人员而言，显然本公开不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本公开的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本公开。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本公开的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本公开内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0067]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。