船載航行數(shù)據(jù)記錄儀中的駕駛臺(tái)語(yǔ)音通信增強(qiáng)和壓縮處理.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新型數(shù)字化船用儀器如ECDIS(ElectronicChartDisplayandInformationSystem，電子海圖顯示與信息系統(tǒng))、AIS(AutomaticIdentificationSystem，自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng))以及VDR(VoyageDataRecorder，航行數(shù)據(jù)記錄儀)逐步裝船使用，預(yù)示著當(dāng)今的船舶航行已逐漸進(jìn)入了“海上數(shù)字交通”時(shí)代。VDR作為“海上數(shù)字交通”的具體內(nèi)涵之一，是專(zhuān)門(mén)用來(lái)實(shí)時(shí)

2、記錄存儲(chǔ)船舶航行數(shù)據(jù)、并能將數(shù)據(jù)回放的儀器設(shè)備。在船舶發(fā)生海上事故后，對(duì)VDR中的數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行分析，尤其是對(duì)緊急情況下的駕駛臺(tái)語(yǔ)音通信的分析，對(duì)判斷事故發(fā)生的原因及責(zé)任方起著關(guān)鍵的作用。由于航行時(shí)的海況和局面復(fù)雜多變，VDR在采集駕駛臺(tái)語(yǔ)音通信時(shí)常會(huì)產(chǎn)生模糊或聽(tīng)不清的情況，而且語(yǔ)音的連續(xù)存儲(chǔ)還會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。因此，在傳輸和存儲(chǔ)的過(guò)程中，如何有效地對(duì)船舶駕駛臺(tái)語(yǔ)音通信進(jìn)行增強(qiáng)和壓縮處理，使其在保證回放質(zhì)量的前提下，盡量提高語(yǔ)音的可懂性和節(jié)

3、約存儲(chǔ)容量是研制VDR首先必須解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。根據(jù)當(dāng)今小波分析在語(yǔ)音信號(hào)增強(qiáng)和壓縮方面成功經(jīng)驗(yàn)，本文就VDR駕駛臺(tái)語(yǔ)音增強(qiáng)和壓縮技術(shù)進(jìn)行了新的研究和詳細(xì)的論述。 在對(duì)駕駛臺(tái)語(yǔ)音進(jìn)行增強(qiáng)研究中，本文提出了在VDR中利用小波閾值短時(shí)譜幅度MMSE(MinimumMeanSquareError，最小均方誤差)估計(jì)法的語(yǔ)音增強(qiáng)算法。該算法采用了一種具有無(wú)窮階連續(xù)導(dǎo)數(shù)的閾值函數(shù)，克服了傳統(tǒng)閾值函數(shù)(軟閾值函數(shù)和硬閾值函數(shù))的缺點(diǎn)。然后

4、基于SURE(Stein'sUnbiasedRiskEstimation)無(wú)偏估計(jì)得出一種小波閾值去噪法，此方法可自適應(yīng)搜尋最佳閾值，滿(mǎn)足了時(shí)變信號(hào)的實(shí)時(shí)處理要求。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，這種算法能夠大幅度提高信噪比，有效且優(yōu)于傳統(tǒng)的語(yǔ)音增強(qiáng)算法。 將小波變換與Fourier變換相比一個(gè)明顯的不同之處在于小波變換中的小波函數(shù)不是唯一的，不同的小波函數(shù)會(huì)產(chǎn)生具有不同時(shí)頻特性的小波基，用不同的小波基分析同一個(gè)問(wèn)題會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果。因此，小波函數(shù)

5、的選擇是應(yīng)用小波變換必須首先解決的基本問(wèn)題之一。本文根據(jù)不同小波函數(shù)的性質(zhì)，選取了具有最高消失矩的緊支正交小波——Daubechies小波，應(yīng)用本文采用的小波閾值短時(shí)譜幅度MMSE估計(jì)法的語(yǔ)音增強(qiáng)算法，對(duì)VDR駕駛臺(tái)語(yǔ)音增強(qiáng)前后的信噪比提升量和能量恢復(fù)度進(jìn)行了試驗(yàn)、分析和比較，得出了db7是VDR駕駛臺(tái)語(yǔ)音增強(qiáng)較為理想的小波函數(shù)的結(jié)論。 在對(duì)駕駛臺(tái)語(yǔ)音進(jìn)行壓縮研究中，運(yùn)用了一種自適應(yīng)小波包變換方法對(duì)增強(qiáng)后的駕駛臺(tái)語(yǔ)音進(jìn)行壓縮。基