一种音频信号双链路备份方法与流程

本发明涉及音频信号处理技术领域，尤其是涉及一种音频信号双链路备份方法。

背景技术：

在音频信号监测领域及高质量音频信号应用领域，对音频信号的连续性要求非常高。在一个单输入音频系统中，如果模拟端出现干扰等异常，如线路断开导致的信号源中断，或者是干扰导致的音频信号时域上的幅度大幅度变化，此时系统后面的子系统就无法得到正常信号输入源。

为了保证音频输入信号源的正常连续性，需要一种保障方法和装置。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种音频信号双链路备份系统及其备份方法，能够解决单路信号输入系统输入源不连续和异常问题，从而保障整个系统输入源的正常连续性，使系统能够稳定工作。

本发明提供一种音频信号双链路备份系统，包括模拟信号输入模块ⅰ(1)、模拟信号输入模块ⅱ(2)、adcⅰ(3)、adcⅱ(4)、数据缓冲区(5)、信号检测模块(6)、dac(7)、数字信号应用模块(8)、模拟输出模块(9)；

模拟信号输入模块ⅰ(1)是一种模拟音频信号采集、滤波、放大装置，对模拟信号进行预处理后，作为adcⅰ(3)的输入；

模拟信号输入模块ⅱ(2)是一种模拟音频信号采集、滤波、放大装置，对模拟信号进行预处理后，作为adcⅱ(4)的备份输入；

adcⅰ(2)是用于对模拟信号输入模块ⅰ(1)提供的模拟信号进行采样、量化编码，得到数字音频信号流x1，并传送到数据缓冲区(5)；

adcⅱ(4)是用于对模拟信号输入模块ⅱ(2)提供的模拟信号进行采样、量化编码，得到数字音频信号流x2，并传送到信号检测模块(6)；

数据缓冲区(5)是用于接收信号检测模块(6)提供的数据流，并存储到缓冲区，后续供数字信号应用模块(8)及dac(7)使用；

信号检测模块(6)的具体方法如下：

6.1、对adcⅰ(3)提供的数据x1进行能量值计算检测，得到增益过爆、静音的异常结果；

6.2、对adcⅰ(3)提供的数据x1进行频率计算检测，得到频率异常的结果；

6.3、对adcⅰ(3)提供的数据x1以及adcⅱ(4)提供的数据x2作时域周期分段匹配，以找到x1和x2在正常情况下的同步点；

6.4、通过对6.1和6.2检测结果的判断，对x1和x2数据路由走向做出决策；

dac(7)，从数据缓冲区(5)拿到最终要输出的信号，并进行数模转换，得到模拟量，送到模拟输出模块(9)；

数字信号应用模块(8)，从数据缓冲区(5)拿到最终要输出的信号，并进行一些列的应用，如信号分析；(本模块功能不属于讨论范围)

模拟输出模块(9)，将经dac(7)提供的模拟信号输出。

本发明提供一种音频信号双链路备份方法，包括如下步骤：

步骤(1)、模拟信号输入模块ⅰ(1)和模拟信号输入模块ⅱ(2)同时工作，并将信号送到adcⅰ(3)、adcⅱ(4)，再分别以数字音频信号流x1、数字音频信号流x2同时送给信号检测模块(6)；

步骤(2)、信号检测模块(6)对数字音频信号流x1进行音频信号特性检测，具体为：

2.1、信号检测模块(6)对数字音频信号流x1按照周期t0进行采样，并计算采样期间各个采样点的能量值，并判断能量值是否达到最大或最小(趋于0)；

2.2、信号检测模块(6)对数字音频信号流x1按照周期t0进行采样，并通过fft变换，得到周期t0对应频域内的频率幅值。并判断频率是否符合正常频率范围(比如若输入信号为语音，则范围为20～20000hz)；

2.3、信号检测模块(6)在步骤2.2的基础上，同时对数字音频信号流x2按照同样周期t0进行采样，并通过fft变换，得到周期t0对应频域内的频率幅值；

2.4、信号检测模块(6)检测到步骤2.1或步骤2.2异常的情况下，记录异常前一个采样周期te，并得到步骤2.2和步骤2.3周期te对应的频幅关系r1和r2，并依次比较r1和r2各个频率幅值的相似关系，若相似度在99％以上，则近似认为是同一段信号，并用数字音频信号流x2替代数字音频信号流x1输出到数据缓冲区(5)；从而使得数据缓冲区(5)及之后的子系统信号保持正常完整。

作为优选的，上述信号检测模块(6)的具体方法如下：

6.1、对adcⅰ(3)提供的数字音频信号流x1进行能量值计算检测，得到增益过爆、静音的异常结果；

6.2、对adcⅰ(3)提供的数字音频信号流x1进行频率计算检测，得到频率异常的结果；

6.3、对adcⅰ(3)提供的数字音频信号流x1以及adcⅱ(4)提供的数字音频信号流x2作时域周期分段匹配，以找到数字音频信号流x1和数字音频信号流x2在正常情况下的同步点；

6.4、通过对步骤6.1和步骤6.2检测结果的判断，对数字音频信号流x1和数字音频信号流x2路由走向做出决策。

针对上述专业名词进行解释如下：

1、fft：快速傅里叶变换；

2、adc：模数转换；

3、dac：数模转换。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的一种音频信号双链路备份方法使得当系统前级输入信号发生干扰、中断的情况下，有备份输入，并且备份输入信号和原始信号之间在时域上可以无缝衔接，保证了信号的整体质量，从而使信号后续的应用得以保障。

附图说明

图1是本发明中一种音频信号双链路备份系统的原理框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种音频信号双链路备份系统的具体实施例，包括模拟信号输入模块ⅰ1、模拟信号输入模块ⅱ2、adcⅰ3、adcⅱ4、数据缓冲区5、信号检测模块6、dac7、数字信号应用模块8、模拟输出模块9；

模拟信号输入模块ⅰ1是一种模拟音频信号采集、滤波、放大装置，对模拟信号进行预处理后，作为adcⅰ3的输入；

模拟信号输入模块ⅱ2是一种模拟音频信号采集、滤波、放大装置，对模拟信号进行预处理后，作为adcⅱ4的备份输入；

adcⅰ2是用于对模拟信号输入模块ⅰ1提供的模拟信号进行采样、量化编码，得到数字音频信号流x1，并传送到数据缓冲区5；

adcⅱ4是用于对模拟信号输入模块ⅱ2提供的模拟信号进行采样、量化编码，得到数字音频信号流x2，并传送到信号检测模块6；

数据缓冲区5是用于接收信号检测模块6提供的数据流，并存储到缓冲区，后续供数字信号应用模块8及dac7使用；

信号检测模块6的具体方法如下：

6.1、对adcⅰ3提供的数据x1进行能量值计算检测，得到增益过爆、静音的异常结果；

6.2、对adcⅰ3提供的数据x1进行频率计算检测，得到频率异常的结果；

6.3、对adcⅰ3提供的数据x1以及adcⅱ4提供的数据x2作时域周期分段匹配，以找到x1和x2在正常情况下的同步点；

6.4、通过对6.1和6.2检测结果的判断，对x1和x2数据路由走向做出决策；

dac7，从数据缓冲区5拿到最终要输出的信号，并进行数模转换，得到模拟量，送到模拟输出模块9；

数字信号应用模块8，从数据缓冲区5拿到最终要输出的信号，并进行一些列的应用，如信号分析；(本模块功能不属于讨论范围)

模拟输出模块9，将经dac7提供的模拟信号输出。

基于上述一种音频信号双链路备份系统，本发明还提供一种音频信号双链路备份方法，包括如下步骤：

步骤1、模拟信号输入模块ⅰ1和模拟信号输入模块ⅱ2同时工作，并将信号送到adcⅰ3、adcⅱ4，再分别以数字音频信号流x1、数字音频信号流x2同时送给信号检测模块6；

步骤2、信号检测模块6对数字音频信号流x1进行音频信号特性检测，具体为：

2.1、信号检测模块6对数字音频信号流x1按照周期t0进行采样，并计算采样期间各个采样点的能量值，并判断能量值是否达到最大或最小(趋于0)；

2.2、信号检测模块6对数字音频信号流x1按照周期t0进行采样，并通过fft变换，得到周期t0对应频域内的频率幅值。并判断频率是否符合正常频率范围(比如若输入信号为语音，则范围为20～20000hz)；

2.3、信号检测模块6在步骤2.2的基础上，同时对数字音频信号流x2按照同样周期t0进行采样，并通过fft变换，得到周期t0对应频域内的频率幅值；

2.4、信号检测模块6检测到步骤2.1或步骤2.2异常的情况下，记录异常前一个采样周期te，并得到步骤2.2和步骤2.3周期te对应的频幅关系r1和r2，并依次比较r1和r2各个频率幅值的相似关系，若相似度在99％以上，则近似认为是同一段信号，并用数字音频信号流x2替代数字音频信号流x1输出到数据缓冲区5；从而使得数据缓冲区5及之后的子系统信号保持正常完整。

上述信号检测模块6的具体方法如下：

6.1、对adcⅰ3提供的数字音频信号流x1进行能量值计算检测，得到增益过爆、静音的异常结果；

6.2、对adcⅰ3提供的数字音频信号流x1进行频率计算检测，得到频率异常的结果；

6.3、对adcⅰ3提供的数字音频信号流x1以及adcⅱ4提供的数字音频信号流x2作时域周期分段匹配，以找到数字音频信号流x1和数字音频信号流x2在正常情况下的同步点；

6.4、通过对步骤6.1和步骤6.2检测结果的判断，对数字音频信号流x1和数字音频信号流x2路由走向做出决策。

本发明中一种音频信号双链路备份方法使得当系统前级输入信号发生干扰、中断的情况下，有备份输入，并且备份输入信号和原始信号之间在时域上可以无缝衔接，保证了信号的整体质量，从而使信号后续的应用得以保障。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。