专利名称：便携式蓝牙集群全双工对讲机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及对讲机技术领域，具体是一种用于近距离无线通信的便携式蓝牙集群全双工对讲机。
背景技术：
在一些工业控制，室外工程施工，监控，旅游，会议服务，活动组织，安保等场合中，对讲机无疑是最经济有效的通讯工具。对讲机具有方便，灵活，容易携带等特点，在各行各业被广泛使用。同时，由于无需计时 收费，避开了话费的负担，因此对讲机在很多临时性的场合也是最经济的通讯选择。传统的对讲机更多的是以半双工的方式工作。这些特征已经不能满足很多应用场合的需要。例如公开号为CN1677879 “无中心对讲机”专利，采用半双工工作方式；公开号为CN201114014 “对讲机”专利，为传统对讲机，半双工只是操控，携带及接听方便等，虽然解决了传统对讲机的一些缺点，但是仍然采用半双工工作方式。现实生活很多场合需要多方通话，而传统对讲机只支持点对点通话。为了解决这一缺点，公开号为CN201919154U “一种语音对讲装置以及语音集群通信系统”专利，引入以太网设计，通过网络实现集群通话。这种类似于IP电话的设计理念下的话音质量及可靠性必然受到当前网络信道拥堵状态的影响。公开号为CN2894100 “一种电话会议系统的对讲机接入装置”专利，设计中引入话音卡，将其与市话网络对接方能实现集群通话功能，但由于涉及到市话网络，其使用必然受到收费和网络限制。另外，传统对讲机工作频段必须在国家无线电管理部门指定的150MHz，400MHz两个专用频段，且不同地域开放的无线电频段也可能不同。公开号为CN1677879“无中心对讲机”专利(半双工工作)提出了采用机卡分离，即通过刷新识别卡中的信息来适应不同地域的使用。但是，这仍然不能避免开放频段频谱拥挤，信号容易受干扰的缺点。为此，公开号为CN201230342 “一种无线实时双向对讲装置”专利将对讲机工作频率设定在干扰较少的2. 4GHz,即蓝牙的工作频段，但该专利无集群通话功能，只支持点对点应用。
发明内容本实用新型的目的是为了解决上述现有技术中对讲机的频谱利用率不高、通信效率低下等缺陷，而提供一种便携式蓝牙集群全双工对讲机，该机频谱利用率高、通信效率高，还引入话音加密机制，且使用方便，待机时间长，空旷环境(无遮挡物)下通话距离在空旷环境下最大支持50m，可广泛适用于室外施工，医院ICU室，值勤等场合中。实现本实用新型目的的技术方案如下一种便携式蓝牙集群全双工对讲机的中心机，包括锂电池电源模块，与现有技术不同的是还包括第一现场可编程门阵列(Field — Programmable Gate Array,以下简称FPGA)及与其连接的话音压缩解压模块、会议处理模块、蓝牙直接序列扩谱(DirectSequence Spread Spectrum,以下简称DSSS)无线收发模块、显不模块和按键模块,话音压缩解压模块与话音编码解码模块连接；话音编码解码模块将模拟信号转换成数字信号后进行压缩，然后将压缩后的数字信号送入第一 FPGA，该FPGA将话音数据处理后再将其送入会议处理模块处理数据后，将输出数据回送给第一 FPGA，之后第一 FPGA在自身内部进行成帧处理后，将处理后的数据送入DSSS无线收发模块，从而完成将话音数据通过无线发送出去的工作；中心机的接收工作是发送流程的逆向处理；第一 FPGA负责完成处理话音压缩解压模块的数据处理、存储和传输，会议处理模块的数据处理、传输和控制，DSSS无线收发模块的数据处理、读写控制、传输、配置和控制，显示模块的数据传输，管理帧的成帧、解帧和控制，系统状态及告警信息的搜集和显示；中心机的第一 FPGA主要负责完成处理话音压缩解压模块的数据处理、存储和传输，会议模块的数据处理、传输和控制，DSSS模块的初始化和读写控制，显示模块的数据传输，系统状态及告警信息的搜集和显示。一种便携式蓝牙集群全双工对讲机的分机，包括锂电池电源模块，与现有技术不 同的是还包括第二 FPGA及与其连接的话音压缩解压模块、DSSS无线收发模块、显示模块、按键模块和时钟模块，话音压缩解压模块与话音编码解码模块连接。分机的第二 FPGA主要负责完成话音压缩解压模块的数据处理、存储和传输，DSSS无线收发模块的初始化和读写控制，系统状态和告警信息的搜集和显示。一种便携式蓝牙集群全双工对讲机，包括中心机和分机，与现有技术不同的是所述的中心机包括电源模块，还包括第一 FPGA及与其连接的话音压缩解压模块、会议处理模块、DSSS无线收发模块、显示模块和按键模块，话音编码解码模块与话音压缩解压模块连接;所述的分机包括电源模块，还包括第二 FPGA及与其连接的话音压缩解压模块、DSSS无线收发模块、显示模块、按键模块和时钟模块，话音编码解码模块与话音压缩解压模块连接。本实用新型提供了一种便携式蓝牙集群全双工对讲机，除此之外，还引入话音加密机制，且使用方便，待机时间长，空旷环境(无遮挡物)下通话距离在空旷环境下最大支持50m,可广泛适用于室外施工，医院I⑶室，值勤等场合中。本实用新型的特点及有益效果I.全双工工作模式；2.采用DSSS无线收发模块，频谱利用率高；3.支持多个点对点同时工作，支持广播和组播工作模式；4.支持加入、建立、强拆会议；5.锂电池供电，功耗低，支持休眠，待机时间长；6.可加密，抗干扰；7.告警及状态显示；8.可设置通信权限；9.携带方便，可手持，夹扣设计，配合标准3. 5mm耳机接口，非常适合施工人员使用；10.采用可编程器件，产品升级方便。
图I为本实用新型实施例的点对点模式应用示意图；图2为本实用新型实施例的会议模式应用示意图；图3为本实用新型实施例中心机的电路方框示意图；图4为本实用新型实施例分机的电路方框示意图；图5为本实用新型实施例的中心机第一 FPGA内部软件方框示意图；图6为本实用新型实施例的分机第二 FPGA内部软件方框示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型内容作进一步详细的说明，但不是对本实用新型的限定。实施例参照图3图4，一种便携式蓝牙集群全双工对讲机的中心机，包括锂电池电源模块7，还包括第一 FPGAl及与其连接的话音压缩解压模块5、会议处理模块9、多个DSSS无线收发模块2、显示模块4和按键模块3，话音压缩解压模块5与话音编码解码模块6连接；话音编码解码模块6将模拟信号转换成数字信号后进行压缩，然后将压缩后的数字信号送入第一 FPGAl，第一 FPGAl将话音数据处理后再将其送入会议处理模块9处理数据后，将输出数据回送给第一 FPGA1，之后第一 FPGAl在自身内部进行成帧处理后，将处理后的数据送入DSSS无线收发2模块，从而完成将话音数据通过无线发送出去的工作；中心机的接收工作是发送流程的逆向处理；中心机的第一 FPGAl负责完成处理话音压缩解压模块5的数据处理、存储和传输，会议处理模块9的数据处理、传输和控制，DSSS无线收发模块2的数据处理、读写控制、传输、配置和控制，显示模块4的数据传输，管理帧的成帧、解帧和控制，系统状态及告警信息的搜集和显示；一种便携式蓝牙集群全双工对讲机的分机，包括锂电池电源模块7，还包括第二FPGAlO及与其连接的话音压缩解压模块5、DSSS无线收发模块2、显示模块4、按键模块3和时钟模块8，话音压缩解压模块5与话音编码解码模块6连接；分机的第二 FPGAlO主要负责完成话音压缩解压模块的数据处理、存储和传输，DSSS无线收发模块的初始化和读写控制，系统状态和告警信息的搜集和显示。下面对实施例的工作原理及流程作进一步的详细说明如图5所示，中心机的第一 FPGAl内部软件的组成包括顶层控制模块、话音成帧/解帧模块、话音发送存储区VT_BRAM、会议读写控制模块、DSSS初始化模块、DSSS读写控制模块、话音接收存储区VR_BRAM、网管成帧/解帧模块、会议配置模块、权限设置模块、状态搜集/显示模块和告警模块；如图6所示，分机的第二 FPGAlO内部软件的组成包括顶层控制模块、话音成帧/解帧模块、话音发送存储区VT_BRAM、键控模块、状态搜集/显示模块、告警模块、DSSS初始化模块、DSSS读写控制模块和话音接收存储区VR_BRAM。一、会议模式下的处理，如图2所示[0045](一 )分机发送处理I)第二 FPGAlO配置DSSS无线收发模块2 ；2)模拟话音数据进入话音编码解码模块6后，经过抗锯齿处理滤波器、高通滤波器、A/D转换后变成数字信号，该数字信号为帧频8KHz的比特流，每帧包含32个时隙，每一个时隙均为I路64K的话音；3)将该64K的话音送入话音压缩解压模块5处理后，得到32K的话音压缩数据；4)第二 FPGAlO将话音数据存入话音发送存储区(用符号VT_BRAM表示)；5)第二 FPGAlO从话音发送存储区VT_BRAM读取数据，塞入DSSS无线收发模块2内部的发送存储区，同时并按照其要求组帧，塞入帧头，控制字等，并在其空闲时触发发送。分机接收处理DDSSS无线收发模块2在接收到有效数据后，产生一个中断信号给第二 FPGAlO ；2)第二 FPGAlO根据中断信号读取DSSS无线收发模块2的内部接收存储区的数据，并解帧；3)第二 FPGAlO将有效的DSSS无线收发模块2内部的数据存入其内部的话音接收存储区(用符号VR_BRAM表示)；4)第二 FPGAlO将话音数据从话音接收存储区VR_BRAM取出来后送往话音压缩解压模块5 ；5)话音压缩解压模块5将数据送到话音编码解码模块6，经过数/模(D/A)转换，平滑滤波、解帧后将数据发送出形成模拟话音。(二)中心机发送处理I)第一 FPGAl配置会议模块16及DSSS无线收发模块2 ；2)同分机发送处理步骤2 ；3)同分机发送处理步骤3 ；4)第一 FPGAl将步骤2的本地话音数据插入会议模块9输入端的第I个通道；5)第一 FPGAl将发送的数据按照内部协议依次插入会议模块9的通道(第I通道除外)，进行组帧；6)第一FPGAl按照存储在其内部的会议配置和内部协议从会议模块9的输出端通道中读取话音数据，并存储到话音发送存储区VT_BRAM中；7)第一 FPGAl从话音发送存储区VT_BRAM读取数据并塞入DSSS无线收发模块2内部发送存储区中，同时第一 FPGAl塞入帧头，控制字等，并在其空闲时触发发送。中心机接收处理I)每个DSSS无线收发模块2模块接收到有效数据后，给第一 FPGAl —个中断信号;2)第一 FPGAl检测到有效中断信号后，读取对应的DSSS无线收发模块2模块内部的接收存储区，并解帧；3)第一 FPGAl存入其内部对应的话音接收存储区VR_BRAM ；4)第一 FPGAl从会议模块9的输出连接至话音压缩解压模块5 ；5)同分机接收处理步骤5。二、点对点通信的处理,如图I所示[0072]当分机I之间需要直接通信分机2时，可以按下分机键盘上的选择按钮，选择点对点通话模式下的2档，则其内部第二 FPGAlO会自动将工作频率切换分机2的频率，并向分机2发送请求点对点通话请求。分机2在受到请求后，发送应答帧(拒绝/答应)。分机I若接收到答应帧，则面板上的指示灯会变绿，随后可以通话。如果在5s内没有收到答应帧或直接收到答应帧，则分机I面板会显示红色闪烁灯提示对方拒绝。此时分机I可以按重复按钮或者放弃操作。三、组播和广播的处理组播和广播的处理主要由中心机加以完成。中心机会根据当前的会议配置和权限列表选择加入或删除某个分机的通话。同时在组播和广播模式下，中心机还可以选择是否关闭某个分机的发言权，即某分机只能听，不能说。在这两个模式下触发告警模块，中心机会在面板上有状态显示，提示用户当前哪些分机处于有效通信状态。四、会议的加入、建立和删除 会议的请求加入可以由分机发起，分机可以向中心机发送请求加入会议命令，中心机在收到该命令后会根据当前会议配置和权限列表来判断是否答应或拒绝。会议的建立和删除只能由中心机来完成。用户可以通过RS232网管接口(使用网管成帧/解帧模块)来完成操作。
权利要求1.一种便携式蓝牙集群全双工对讲机，包括中心机和分机，其特征在于所述的中心机包括锂电池电源模块，还包括第一 FPGA及与其连接的话音压缩解压模块、会议处理模块、DSSS无线收发模块、显示模块和按键模块，话音编码解码模块与话音压缩解压模块连接; 所述的分机包括锂电池电源模块，还包括第二 FPGA及与其连接的话音压缩解压模块、DSSS无线收发模块、显示模块、按键模块和时钟模块，话音编码解码模块与话音压缩解压模块连接。
专利摘要本实用新型公开了一种便携式蓝牙集群全双工对讲机，包括中心机和分机，其特征在于所述的中心机包括锂电池电源模块，还包括第一FPGA及与其连接的话音压缩解压模块、会议处理模块、DSSS无线收发模块、显示模块和按键模块，话音编码解码模块与话音压缩解压模块连接；所述的分机包括锂电池电源模块，还包括第二FPGA及与其连接的话音压缩解压模块、DSSS无线收发模块、显示模块、按键模块和时钟模块，话音编码解码模块与话音压缩解压模块连接。该机频谱利用率高、通信效率高，还引入话音加密机制，且使用方便，待机时间长，空旷环境(无遮挡物)下通话距离在空旷环境下最大支持50m，可广泛适用于室外施工，医院ICU室，值勤等场合中。
文档编号H04B5/02GK202652441SQ201120572249
公开日2013年1月2日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者嵇凌, 张小辉, 秦志辉 申请人:中国电子科技集团公司第三十四研究所