Научная новизна результатов работы

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждениевысшего профессионального образования

МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ

Кафедра радиотехнических систем

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по теме

«Исследование алгоритмов повышения эффективности систем дальнего локального оповещения»

 

 

Выполнил:

студент группы

МРТ 1501

Тарасов А.С.

 

Проверил:

Шорин О.А.

 

 

Москва – 2015

 

Цель работы

Провести анализ магистерской диссертации по теме «Исследование алгоритмов повышения эффективности систем дальнего локального оповещения» по следующим пунктам:

1. Актуальность проблемы

2. Цель исследования

3. Задачи, которые необходимо решить для достижения поставленной цели

4. Методы исследования

5. Научная новизна результатов работы

6. Положения, вносимые на защиту

7. Практическая ценность результатов работы

Актуальность темы

Жизнь современного общества невозможна без массового оповещения о надвигающихся стихийных бедствиях, катастрофах, крупных транспортных и промышленных авариях, непредсказуемых действиях маньяков, наконец, о надвигающейся военной угрозе. Исторически для оповещения населения во время войны и стихийных бедствий использовались различные средства: дым костров, колокольный звон, гудки паровоза, заводские гудки и другие.

Необходимость в массовом оповещении населения страны, региона, города или какого-нибудь микрорайона определяется событиями и, соответственно, задачами оповещения:

Максимально полный охват населения на заданной территории, независимо от местонахождения каждого человека (дома, в убежище, на улице, на транспорте);

Максимально возможная надёжность оповещения, живучесть системы оповещения независимо от возможных нарушений энергоснабжения, коммуникаций, от состояния оповещаемых (стресс, массовая паника), от внешних условий (ветер, наводнение, землетрясение, взрывы и т.д.), затрудняющих восприятие звуковой информации;

Локализация оповещаемой территории определяется в каждом конкретном случае для уменьшения ненужных волнений населения на безопасных территориях;

Постоянная готовность к работе (время подготовки системы оповещения к передаче сообщения не должно превышать нескольких минут для всей охватываемой территории);

Задержка в передаче сообщений не должна превышать разумных пределов для всех групп населения;

Должны быть приняты все необходимые меры по предупреждению несанкционированного включения системы и в тоже время после включения системы, при повреждении её элементов недопустимо самопроизвольное выключение;

Работа системы оповещения не должна нарушать работы остальных систем жизнеобеспечения населения (транспорта, связи, непрерывных технологических процессов).

Особенно сложной является реализация систем удаленного локального озвучения, актуальность использования которых резко повысилась в последние годы. Например, при передаче информации для зомбированных вооруженных групп или населения в целом. Трудности определяются:

Спецификой речевого сигнала, относительная средняя мощность которого без предварительной обработки составляет 0,04;

Высоким пик-фактором речевого сигнала, который определяет низкую эффективность используемых каналов передачи;

Низкой эффективностью распределенных систем озвучения на больших удалениях за счет временного рассогласования принимаемого сигнала;

Недостаточной направленностью излучения существующих рупорных систем;

Большими искажениями речевого сигнала в системах передачи сверхвысоких мощностей на значительном удалении.

При звуковом оповещении применяют все известные методы первичной обработки сигналов звукового информационного вещания, повышающее громкость и разборчивость при ограниченных мощностях усилителей и звукоизлучателей или глубине модуляции передатчиков:

повышение с помощью авторегулятора уровня относительной средней мощности;

динамическую регулировку спектра передаваемого сигнала.

В задачи ручного и автоматического регулирования входит выравнивание громкости речевых и музыкальных сигналов, которые при одинаковых квазипиковых электрических уровнях могут существенно отличаться по средней мощности, во многом определяющей восприятие громкости, которая оценивает субъективное ощущение возникающее при восприятии звука.

Инерционность АРУР приводит к нежелательным изменениям сигнала звукового вещания, снижению разборчивости, искажениям тембра, субъективно воспринимаемой реверберации.

Использование обработки не самого сигнала, а его огибающей сформированной с использованием ортогонального по Гильберту колебания, позволяет производить практически безинерционную и неискажающую обработку сигнала звукового вещания, с обеспечением постоянства пиковых уровней и средней мощности сигналов номинального уровня.

Предварительная обработка звукового вещательного сигнала, заключается в незаметном для слушателя автоматическом регулировании соотношения между максимальным и средним значениями сигнала, а, следовательно, средней мощности, определяющей его громкость, обеспечивает:

снижение энергопотребления вещательными системами или эквивалентное увеличение зоны обслуживания радиопередатчика или звуковещательной установки;

возможность снижения электромагнитного загрязнения среды;

повышение разборчивости сообщений в системах массового оповещения;

обеспечения возможности сохранения параметров качества сигнала при передаче по существующим аналоговым трактам распределения программ по стране;

Согласно расчётам, использование регулирования по огибающей должно позволить увеличить относительную среднюю мощность сигнала массового оповещения в 5 раз, повысить эффективность звукоизлучающих установок систем массового оповещения, повысить разборчивость и качество передачи звукового вещательного сигнала.

Таким образом, проблемы повышения относительной средней мощности сигнала вещания, регулирования динамического диапазона сигнала, выравнивания громкости в системах передачи продолжают оставаться актуальными. Принципиальные решения по рассматриваемой проблеме опираются на современные тенденции развития программно-аппаратного обеспечения и ряд оригинальных алгоритмов обработки звукового сигнала, позволивших реализовать в реальном времени регулирование уровня широкополосного вещательного сигнала по его огибающей.

Цель работы

Основной целью работы является вопросы повышения эффективности систем удаленного локального оповещения.

Задачи

Разработать алгоритмы обеспечивающие:

1. Безынерционное ограничение речевого сигнала.

2. Стабилизацию заданной ОСМ, что гарантирует равную громкость воспроизведения разнохарактерного звукового материала.

3. повышение ОСМ преобразуемого сигнала в 5 раз при сохранении его пикового уровня, что позволяет в системах массового оповещения увеличить разборчивость и громкость речевых сообщений в условиях высокого уровня шумов и помех.

4. повышение разборчивости и качества в точке приема при реализации систем удаленного локального озвучения.

Методы исследования

1.исследовать искажения звукового сигнала в воздушной среде.

2.иследовать алгоритма компенсации искажений распространения.

3.иследовать оценка эффективности разработанного устройства на моделях.

Научная новизна результатов работы

В ходе работы разработан алгоритм предварительной обработки и регулирования речевого сигнала в системах сосредоточенного и распределенного удаленного локального озвучения и программное обеспечение для их реализации, оптимизированы параметры алгоритмов, и предложены варианты аппаратной реализации алгоритмов. Проверена работоспособность разработанных алгоритмов в ходе полунатурного моделирования и подтверждена их эффективность.

Положения, вносимые на защиту.

Разработать алгоритм регулирования и предыскажения сигнала. Предлагаемый метод регулирования позволяет повысить относительную среднюю мощность речевого сигнала, уменьшить пик-фактор и повысить его разборчивость.

Использование регулирования по огибающей должно позволить поднять относительную среднюю мощность сигнала массового оповещения в 4 раза, осуществить раздельную полосовую обработку с временными задержками, скомпенсировать пространственные и фазовые искажения, что позволит повысить эффективность систем оповещения, увеличить площадь озвучения на том же оборудовании, улучшить разборчивость и качество передачи звукового вещательного сигнала.