音频通信装置、系统和车辆的制作方法

[0001]
本公开涉及通信线路设计领域，具体地，涉及一种音频通信装置、系统和车辆。


背景技术：

[0002]
随着轨道交通的发展，越来越多的轨道交通的车厢内部的设置有能够实现语音对讲或语音通话功能的通信系统。基于轨道交通工具复杂的行驶环境，轨道交通通信系统无法采用无线信号通路的传输方式，而通常使用有线信号通路实现语音对讲或语音通话等音频通信。


技术实现要素：

[0003]
为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种音频通信装置、系统和车辆。
[0004]
根据本公开实施例的第一方面，提供一种音频通信装置，应用于包含多个车厢的车辆，多个所述音频通信装置分别设置于所述车辆的不同车厢，所述音频通信装置包括：传输单元、音频处理单元、扬声器和收音设备，所述扬声器和所述收音设备分别通过所述音频处理单元与所述传输单元连接，所述传输单元包括：控制指令接口和音频通信接口，所述控制指令接口为支持远距离信号传输的半双工接口，所述音频通信接口为支持远距离信号传输的全双工接口；
[0005]
其中，所述控制指令接口，用于接收或发送模拟控制信号，所述模拟控制信号包含用于开启互相连接的多个所述音频通信装置的之间的音频通信的控制指令；
[0006]
所述音频通信接口，用于在所述音频通信过程被开启后，同时进行模拟音频信号的接收和发送。
[0007]
可选的，所述音频处理单元，用于：
[0008]
对通过所述音频通信接口接收到的模拟音频信号进行第一音频信号处理操作，以将经过音频信号处理的音频信号传输至所述扬声器进行播放；以及，
[0009]
对通过所述收音设备接收到的音频信号进行第二音频处理操作，以将经过音频信号处理的模拟音频信号传输至所述传输单元进行发送。
[0010]
可选的，所述音频处理单元，包括：调制解调器、音频放大设备、消侧音电路、自动增益控制电路和啸叫抑制设备，其中，所述扬声器通过依次与所述音频放大设备、所述消侧音电路、所述调制解调器和所述传输单元连接，所述收音设备通过依次与所述啸叫抑制设备、所述自动增益控制电路、所述消侧音电路、所述调制解调器和所述传输单元连接；
[0011]
所述第一音频信号处理操作包括：调制解调操作、消侧音操作和音频放大操作；
[0012]
所述第二音频处理操作包括：啸叫抑制操作、自动增益控制操作、所述消侧音操作和所述调制解调操作。
[0013]
可选的，所述控制指令接口为目标半双工接口，所述音频通信接口为由两个所述目标半双工接口组成的全双工接口，所述目标半双工接口为符合 rs-485标准的信号传输接口。
[0014]
可选的，所述装置还包括：网络收发器；
[0015]
所述网络收发器，与所述自动增益控制电路连接，用于在确定所述传输单元出现故障的情况下，通过所述网络收发器接收和发送的网络信号进行多个所述音频通信装置的之间的音频通信，所述网络信号为：包含所述控制指令的数字控制信号或者数字音频信号。
[0016]
根据本公开实施例的第二方面，提供一种音频通信系统，应用于包含多个车厢的车辆，所述系统包括：
[0017]
本公开实施例第一方面所述的音频通信装置、总传输线和多个子传输线；其中，所述总传输线贯穿所述多个车厢，每个所述车厢内部设置的所述音频通信装置通过所述子传输线与所述总传输线连接。
[0018]
可选的，所述总传输线包括：用于传输模拟信号的总传输线和用于传输网络信号的总传输线；
[0019]
所述子传输线包括：用于传输模拟信号的子传输线和用于传输网络信号的子传输线。
[0020]
根据本公开实施例的第三方面，提供一种车辆，所述车辆包括：
[0021]
本公开实施例的第二方面所述的音频通信系统，以及，多个车厢。
[0022]
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0023]
本公开的实施例提供该音频通信装置，设置于车辆内部，该车辆包含多个车厢，多个该音频通信装置设置于该车辆的不同车厢，该音频通信装置包括：传输单元、音频处理单元、扬声器和收音设备，该扬声器和该收音设备分别通过该音频处理单元与该传输单元连接，该传输单元包括：控制指令接口和音频通信接口，该控制指令接口为支持远距离信号传输的半双工接口，该音频通信接口为支持远距离信号传输的全双工接口。能够通过该控制指令接口接收或发送模拟控制信号，该模拟控制信号包含用于开启互相连接的多个该音频通信装置的之间的音频通信的控制指令；在该音频通信过程被开启后，通过该音频通信接口同时进行模拟音频信号的接收和发送。能够通过支持远距离信号传输的通信接口实现不同车厢之间的语音通信，在保证音频通信的可靠性的同时，降低音频通信的成本。
[0024]
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
[0025]
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
[0026]
图1是根据一示例性实施例示出的一种音频通信装置的结构示意图；
[0027]
图2是根据图1所示实施例示出的另一种音频通信装置的结构示意图；
[0028]
图3是根据一示例性实施例示出的一种音频通信系统的结构示意图。
具体实施方式
[0029]
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
[0030]
在轨道交通通信系统的相关技术中，通常选择以太网来承载轨道交通内部的全双
工音频通信。但是，以太网的网线的传输距离较短(仅为80m左右) 由于通信设备传输距离的限制，通常在相邻的或者距离较近的两个车厢内设置一组音频通信设备，以实现相邻的或者距离较近的两个车厢之内的音频通信。而轨道交工具的整体长度通常达到几百或上千米，通过单一的以太网的网线无法在距离较远的两个车厢(例如轨道交通工具车头和车尾的两个车厢) 建立稳定的音频通信。同时，由于轨道交通工具行驶环境的复杂度，以太网网络状态难以被保证。在网络状态不佳时，会出现造成通话音质差的问题，或者，在出现网络风暴时，语音功能无法实现的问题，进而降低轨道交通音频通信的可靠性。
[0031]
图1是根据一示例性实施例示出的一种音频通信装置的结构示意图，如图1所示，应用于包含多个车厢的车辆，多个该音频通信装置100分别设置于该车辆的不同车厢，该音频通信装置100包括：传输单元110、音频处理单元120、扬声器130和收音设备140，该扬声器130和该收音设备140分别通过该音频处理单元120与该传输单元110连接，该传输单元110包括：控制指令接口111和音频通信接口112，该控制指令接口111为支持远距离信号传输的半双工接口，该音频通信接口112为支持远距离信号传输的全双工接口。
[0032]
示例地，该车辆可以为具备多个车厢的轨道交通工具，例如高铁、动车组或普通火车等。该音频通信装置可以为设置于上述轨道交通工具的不同车厢内进行语音对讲或者通话的对讲机设备，该收音设备140可以为麦克风。该传输单元110可以为mcu(microcontroller unit，微控制单元)。
[0033]
可选的，该控制指令接口为目标半双工接口，该音频通信接口为由两个该目标半双工接口组成的全双工接口，该目标半双工接口为符合rs-485标准的信号传输接口(简称rs-485接口)。
[0034]
示例地，单一的rs-485接口为支持远距离信号传输的半双工接口。在本公开实施例中，基于控制信号和音频信号本身的功能需求(控制信号可以以半双工模式传输，音频信号则需要同时进行接收和发送)，可以将一个 rs-485接口作为该控制指令接口111，并由两个rs-485接口组合成一个支持远距离信号传输的全双工接口作为该音频通信接口112。rs-485接口具备远距离传输(通常为1.2公里左右)的特性，可以保证音频信号传输在远距离传输场景下的可靠性。多个音频通信装置的rs-485接口可以通过双绞线电缆连接。
[0035]
示例地，音频通信的发起方可以通过控制指令对音频通信的接收方进行触发或接通等事件操作。例如，用户在音频通信装置a上发起针对于音频通信装置b的音频通信请求，该音频通信装置a首先需要通过自身的控制指令接口的向该音频通信装置b的控制指令接口发送控制指令，以控制该音频通信装置b开启并建立通信连接(或称接通)。之后再通过各自的该音频通信接口开始全双工模式的音频信号传输。基于此。该控制指令接口111，用于接收或发送模拟控制信号，该模拟控制信号包含用于开启互相连接的多个该音频通信装置的之间的音频通信的控制指令；该音频通信接口112，用于在该音频通信过程被开启后，同时进行模拟音频信号的接收和发送。
[0036]
示例地，基于音频通过本身的环境、音频信号本身的传输形式和全双工音频通信中发送和接收的音频信号之间可能出现的互相干扰的情况，在本公开实施例中，还需要设置音频处理单元对接收到的或将要发送的音频信号进行处理。基于此，该音频处理单元120，用于：对通过该音频通信接口112 接收到的模拟音频信号进行第一音频信号处理操作，以将经过音频信号处理的音频信号传输至该扬声器130进行播放；以及，对通过该收音
设备140接收到的音频信号进行第二音频处理操作，以将经过音频信号处理的模拟音频信号传输至该传输单元110进行发送。
[0037]
示例地，可以理解的是，rs-485接口接收和发送的信号为模拟信号，在通过该音频通信接口112接收到模拟音频信号后，在该音频通信装置100内部，需要将接收到的模拟信号转换成实际的音频信号，再对音频信号进行一定的处理，以保证播放出的声音质量。反之，在通过该收音设备140接收到音频信号后，需要对音频信号进行一定的处理，再将该音频信号转换为通过 rs-485接口传输的模拟信号。
[0038]
综上所述，本公开的实施例提供该音频通信装置，设置于车辆内部，该车辆包含多个车厢，多个该音频通信装置设置于该车辆的不同车厢，该音频通信装置包括：传输单元、音频处理单元、扬声器和收音设备，该扬声器和该收音设备分别通过该音频处理单元与该传输单元连接，该传输单元包括：控制指令接口和音频通信接口，该控制指令接口为支持远距离信号传输的半双工接口，该音频通信接口为支持远距离信号传输的全双工接口。能够通过该控制指令接口接收或发送模拟控制信号，该模拟控制信号包含用于开启互相连接的多个该音频通信装置的之间的音频通信的控制指令；在该音频通信过程被开启后，通过该音频通信接口同时进行模拟音频信号的接收和发送。能够通过支持远距离信号传输的通信接口实现不同车厢之间的语音通信，在保证音频通信的可靠性的同时，降低音频通信的成本。
[0039]
图2是根据图1所示实施例示出的另一种音频通信装置的结构示意图，如图2所示，该音频处理单元120，包括：调制解调器121、音频放大设备122、消侧音电路123、自动增益控制电路124和啸叫抑制设备125，其中，该扬声器130通过依次与该音频放大设备122、该消侧音电路123、该调制解调器121和该传输单元110连接，该收音设备140通过依次与该啸叫抑制设备125、该自动增益控制电路124、该消侧音电路123、该调制解调器121 和该传输单元110连接。该第一音频信号处理操作包括：调制解调操作、消侧音操作和音频放大操作；该第二音频处理操作包括：啸叫抑制操作、自动增益控制操作、该消侧音操作和该调制解调操作。
[0040]
示例地，在本公开实施例中，音频通信装置100的音频信号的接收和发送共用一个信道，为减小侧音对音频通信效果的影响，可以在音频通信装置 100设置消侧音电路123。消侧音电路123用于使音频发送信号按一定比例出现在传输线上，并同时使本方接收到的音频信号足够小，以避免说话者从本方扬声器中听到自己的声音。由图2可知，该扬声器130和该收音设备140 均连接至该消侧音电路123，以对音频通信装置100接收和发送的音频信号进行消侧音处理。
[0041]
示例地，在车厢的狭小空间内使用收音设备时，狭小空间内存在的回声会和原始声在收音设备内叠加加强，进而产生刺耳的啸叫，因此，在本公开实施例中可以在音频通信装置100设置啸叫抑制设备125对啸叫效应进行抑制。在本公开实施例中，该增加啸叫抑制设备125可以为移相啸叫抑制设备，移相啸叫抑制设备用于通过改变回声信号和原始声信号的相位来破坏车厢空间内信号峰点和啸叫的累积建立过程，从而破坏构成声反馈条件，达到防止啸叫的目的。该自动增益控制电路124用于使放大电路的增益自动地随信号强度而调整，以去除掉音频信号中的尖锐杂波，使音频信号顺滑，进而使播放出音频更加饱满。该自动增益控制电路124可以为agc(automatic gaincontrol，自动增益控制)环。
[0042]
示例地，基于上述的多种音频处理方法，以设置于不同车厢的音频通信装置a和音频通信装置b之间为例，该音频通信过程可以包括：在音频通信装置a的麦克风采集到的音频后，使该音频的音频信号依次经过上述啸叫抑制操作、上述自动增益控制操作、上述消侧音操作、上述调制解调操作中的音频信号调制操作，再通过mcu的rs-485发送接口将模拟语音信号发送至音频通信装置b的rs-485接收接口。音频通信装置b接收到音频通信装置a的模拟音频信号后，将该模拟音频信号经过上述调制解调操作中的模拟音频信号解调操作后传输至消侧音电路，经过处理的音频信号经音频放大器放大后，通过驱动音频通信装置b的扬声器对该音频信号的音频进行播放。
[0043]
可选的，该装置100还包括：网络收发器150，该网络收发器150，与该自动增益控制电路124连接，用于在确定该传输单元110出现故障的情况下，通过该网络收发器150接收和发送的网络信号进行多个该音频通信装置的之间的音频通信，该网络信号为：包含该控制指令的数字控制信号或者数字音频信号。
[0044]
示例地，基于高铁、动车组或普通火车等轨道交通工具复杂的行车环境，为了避免单一的信号传输通路在极端环境下出现故障后无法进行语音通信的情况，本公开实施例还提供了另一种信号传输通路(即基于网络收发器150 的以太网传输通路)。具体地，在车辆行驶的过程中，需要对传输单元110 的状态进行监测，一旦出现该传输单元110发生故障的情况，可以立刻将该装置100的信号传输接口切换为该网络收发器150的网络信号传输接口，并通过该网络收发器150接收和发送的网络信号进行该音频通信装置的之间的音频通信。可以理解的是，该网络信号为数字控制信号，因此不需要再对数字音频信号进行调制解调操作。
[0045]
综上所述，本公开的实施例提供该音频通信装置，设置于车辆内部，该车辆包含多个车厢，多个该音频通信装置设置于该车辆的不同车厢，该音频通信装置包括：传输单元、音频处理单元、扬声器和收音设备，该扬声器和该收音设备分别通过该音频处理单元与该传输单元连接，该传输单元包括：控制指令接口和音频通信接口，该控制指令接口为支持远距离信号传输的半双工接口，该音频通信接口为支持远距离信号传输的全双工接口。能够通过该控制指令接口接收或发送模拟控制信号，该模拟控制信号包含用于开启互相连接的多个该音频通信装置的之间的音频通信的控制指令；在该音频通信过程被开启后，通过该音频通信接口同时进行模拟音频信号的接收和发送。能够将支持远距离信号传输的通信接口和网络接口相结合实现不同车厢之间的语音通信，在保证音频通信的可靠性的同时，降低音频通信的成本。
[0046]
图3是根据一示例性实施例示出的一种音频通信系统的结构示意图，如图3所示，应用于包含多个车厢的车辆，该系统200包括：
[0047]
多个音频通信装置210、220、230、总传输线240和多个子传输线251、 252、253；其中，该总传输线251贯穿上述多个车厢，每个该车厢内部设置的该音频通信装置210、220、230通过该子传输线251、252、253与该总传输线240连接。
[0048]
可选的，该总传输线251包括：用于传输模拟信号的总传输线和用于传输网络信号的总传输线；该子传输线251、252、253包括：用于传输模拟信号的子传输线和用于传输网络信号的子传输线。
[0049]
示例地，上述多个音频通信装置210、220、230与图1或图2所示的音频通信装置具
备相同的结构。图3中示出该车辆包含的多个车厢中的其中五个车厢a、b、c、d、e，其中，车厢a、b和e内部设置有该音频通信装置210、 220、230，车厢c和d未设置该音频通信装置。该总传输线251可以设置于车厢外部或内部，并贯穿车辆的所有车厢。需要说明的是，用于传输模拟信号的传输线和用于传输网络信号的传输线是同时存在的，在不同的信号传输通路的实现方式下需要启用不同的传输线。具体地，在通过rs-485接口实现多个音频通信装置信号210、220、230之间的信号传输通路时，构成该信号传输通路的总传输线251为用于传输模拟信号的总传输线，构成该信号传输通路的子传输线251、252、253为用于传输模拟信号的子传输线。而在通过以太网接口实现多个音频通信装置信号210、220、230之间的信号传输通路时，构成该信号传输通路的总传输线251为用于传输数字信号的总传输线，构成该信号传输通路的子传输线251、252、253为用于传输数字信号的子传输线，用于传输数字信号的传输线使用以太网交换机作为中继。
[0050]
综上所述，本公开实施例提供的音频通信系统，能够通过音频通信装置的控制指令接口接收或发送模拟控制信号，该模拟控制信号包含用于开启互相连接的多个该音频通信装置的之间的音频通信的控制指令；在该音频通信过程被开启后，通过音频通信装置的音频通信接口同时进行模拟音频信号的接收和发送。能够将支持远距离信号传输的通信接口和网络接口相结合实现不同车厢之间的语音通信，在保证音频通信的可靠性的同时，降低音频通信的成本。
[0051]
本公开实施例还提供一种车辆，该车辆包括：图3所示的音频通信系统 200，以及，多个车厢。
[0052]
示例地，该车辆可以为具备多个车厢的轨道交通工具，例如高铁、动车组或普通火车，该车厢即为高铁、动车组或普通火车的车厢。
[0053]
综上所述，本公开实施例提供的车辆，能够将支持远距离信号传输的通信接口和网络接口相结合实现不同车厢之间的语音通信，在保证音频通信的可靠性的同时，降低音频通信的成本。
[0054]
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
[0055]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0056]
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。