军用话音通信检测系统及其检测方法

技术领域

本发明涉及军用测试仪器技术领域，具体地，涉及一种军用话音通信检测系统及其检测方法。

背景技术

话音通信是战术通信的一项重要功能，话音通信检测是战术通信设备研制生产和维护保障过程中的重要检测项目，检测的方式主要为点对点话音通信检测和多点之间的全双工电话会议检测两种，检测的核心指标为呼通率和通话质量等。以某通信节点设备为例，该设备在质量一致性检验过程中，与话音通信相关的检测项就包括各种组网条件下的话音转发、话音编码和相互转换、话音控制、全双工会议电话、话音业务承载、话音业务优先级、用户号码长度、用户接入、模拟用户接口等9大类二十余项，检测工作量巨大，也是检测过程中自动化程度最低的项目。现有的检测手段中，基本上都采用纯人工的方式来完成：通信节点设备组网成功后，由检测人员直接操作连接通信节点设备的电话机，呼叫人员按照规定摘机、拨号，接听人员听到振铃后摘机，双方通话后挂机，再反过来重新完成一遍呼叫与通话操作，才能完成一次测试。现有检测方式存在多种不足，具体体现在以下几方面：

检测过程中，需要根据检测项的不同，需要手动的更换话音通信相关的设备、线缆等，操作繁琐，效率低。

采用纯人工的方式进行检测，会占用较多的人力资源，特别是进行呼通率指标的检测，长时间开展重复性的检测工作，极大地考验检测人员的耐性，对人员要求过高。

采用纯人工的方式进行检测，对检测结果的判定主观性过高，特别是进行通话质量指标的检测，在长时间的检测工作中，检测人员难以保持专注，检测结果容易出现偏差。

采用纯人工的方式进行检测，检测结果只能由检测人员手动记录、汇总，效率低下，且容易发生错误。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种军用话音通信检测系统及其检测方法。

根据本发明提供的一种军用话音通信检测系统及其检测方法，所述方案如下：

第一方面，提供了一种军用话音通信检测系统，所述系统包括：

通信与控制单元、程控话机单元、话音生成与检测单元、接口适配单元、电源单元以及供电与接口单元；

通信与控制单元：接收上位机输入的指令，转为控制信息，控制程控话机单元、话音生成与检测单元、接口适配单元，并接收程控话机单元和话音生成与检测单元返回的数据；

程控话机单元：提供可程控话机，接收所述通信与控制单元的指令，控制电话线/电话口的电平，发送话音生成与检测单元提供的合成声音，同时分析电话线的电压，获取对端话机的状态并上报所述通信与控制单元，接收模拟信号音并传给所述话音生成与检测单元完成信号采集；

话音生成与检测单元：接收所述通信与控制单元的指令，将通信与控制单元提供的数字音频信号转为模拟音频信号，并完成程控话机单元接收的模拟信号音采集，转为数字音频信号后传给通信与控制单元，最终上报上位机完成测试分析，话音生成与检测单元与程控话机单元一一对应；

接口适配单元：连接被测设备的话音接口，在通信与控制单元的控制下，通过开关矩阵实现被测设备的话音接口与程控话机单元的连接；

电源单元：将外部供电转为检测系统其他单元电路所需要的工作电压；

供电与接口单元：接入外部供电，并连接上位机的通信接口。

优选地，所述系统的各个单元置于一个盒体中，相关接口通过盒体开口引出，搭配控制终端直接使用，或装入其他测试平台中协同使用。

优选地，所述程控话机单元返回的数据，在通信与控制单元中完成摘挂机检测，并将结果上报上位机；

所述话音生成与检测单元返回的数据，在通信与控制单元中完成预处理后，发送给上位机，进行后续的运算与显示，实现频率、电压、失真度相关参数测试。

优选地，所述通信与控制单元包括如下功能电路：

FPGA及其外围电路：负责检测系统的数字信号处理工作，内部功能逻辑主要包括串行接口通信、摘挂机检测、双音信号数据、测试语音数据、接收话音检测、接口适配控制、数模转换控制、模数转换控制部分；

存储器：能够多次写入读出的串行FLASH存储器，断电后仍保持储存的数据信息，主要用作通信与控制单元的程序存储介质；

晶体振荡器：为FPGA提供参考时钟。

优选地，所述程控话机单元包括如下功能电路：

铃流检测与反正极检测，其中，铃流检测用于检测所连接的话音接口电压和铃流信号，判断是否被呼叫；反正极检测用于检测所连接的话音接口的极性是否翻转；

摘机驱动，用于控制程控话机处于摘机或挂机状态；挂机状态下，程控话机的恒流负载断开连接，音频通路断开；摘机状态下，程控话机的恒流负载接通，音频通路接通；

恒流负载，用于决定程控话机的恒流源端电压，摘机状态下，程控话机的恒流负载接通；挂机状态下，程控话机的恒流负载断开连接；

高阻通道，用于挂机状态下接收CID信号；

2/4变换电路，内部音频变压器，用于实现话音接口2/4的变换和隔离；

保护电路，使用限流、限压敏器件，用于保护程控话机单元的接口电路；

优选地，所述程控话机单元的数量根据检测系统所需要的检测功能来配置，点对点话音通信检测需要二路程控话机单元，全双工电话会议检测需要至少三路程控话机单元。

优选地，所述话音生成与检测单元包括如下功能电路：

话音生成模块，用于将通信与控制单元提供的数字音频信号转为模拟音频信号，产生单音频信号和多音频组合信号；其中，多音频组合信号用于实现程控话机的拨号，单音频信号用于模拟通话的发声；

话音检测模块，用于接收程控话机单元提供的话音信号，完成话音信号的信号调理与模数转换，将模拟音频信号转为数字信号，传输给通信与控制单元；

话音生成与检测单元与程控话机单元一一对应。

优选地，所述接口适配单元包括如下功能电路：

开关矩阵，用于连接被测设备的话音接口与程控话机单元，实现话音接口的多选一；

驱动电路，用于接收通信与控制单元的控制信号，并驱动开关矩阵完成通路的选择切换；

所述供电与接口单元包括如下功能电路和接口：

USB接口电路，用于连接上位机的USB接口，将USB接口的供电转给检测模块的电源单元，并将USB接口通信转为串口通信，连接通信与控制单元；

串行接口电路，用于连接上位机的RS232串口，完成电平转换后，连接通信与控制单元；

电源接口，用于连接外部供电，并将供电转给检测模块的电源单元；

上述接口中，串行接口电路与电源接口组合使用，USB接口电路单独使用；在实际使用过程中，USB接口电路和串行接口电路二选一。

第二方面，提供了一种军用话音通信检测系统的检测方法，所述系统包括：

步骤1：用户通过上位机软件选择检测方式为点对点话音通信检测还是全双工电话会议检测；

步骤2：用户进行点对点话音通信检测，设置检测模块工作在点对点话音通信检测模式，检测模块的程控话机单元选定二路程控话机，依次进行摘机、拨号、振铃、通话、挂机的过程，完成点对点话音通信检测；

步骤3：用户进行全双工电话会议检测，设置测试仪工作在全双工电话会议检测模式，检测模块的程控话机单元选定至少三路程控话机，其中一路程控话机发起会议，其他程控话机振铃后摘机参加会议，各个程控话机依次输出话音，其他程控话机接收话音，完成全双工电话会议检测。

优选地，所述步骤2包括如下步骤：

步骤2.1：检测系统替代电话机接入被测设备的话音接口，用户通过上位机查询被测设备各个话音接口对应的电话号码；

步骤2.2：用户通过上位机配置检测系统的接口适配单元，将选定的二路程控话机与被测设备的待测话音接口连接；

步骤2.3：用户通过上位机将电话号码配置给选定的二路程控话机；

步骤2.4：用户通过上位机控制第一话机摘机，控制第二话机对应的话音生成与检测单元输出第二话机电话号码对应的双音组合信号，呼叫第二话机；

步骤2.5：用户通过上位机检测到第二话机振铃，控制第二话机摘机，二路程控话机进入通话状态；

步骤2.6：用户通过上位机控制第一话机对应的话音生成与检测单元输出话音信号，控制第二话机对应的话音生成与检测单元接收话音信号，完成话音检测；

步骤2.7：用户通过上位机控制第二话机对应的话音生成与检测单元输出话音信号，控制第一话机对应的话音生成与检测单元接收话音信号，完成话音检测；

步骤2.8：用户通过上位机控制第一话机与第二话机挂机；

步骤2.9：参照步骤2.4至步骤2.8，用户通过上位机控制第二话机完成一次摘机、呼叫第一话机、通话的全过程后，控制二路程控话机挂机，最终完成一次点对点话音通信检测；

其中，步骤3包括如下步骤：

步骤3.1：检测系统替代电话机接入被测设备的话音接口，用户通过上位机查询被测设备各个话音接口对应的电话号码；

步骤3.2：用户通过上位机在被测设备上创建电话会议，并将所有待测的话音接口对应的电话号码添加到电话会议中；

步骤3.3：用户通过上位机配置检测系统的接口适配单元，将选定的三路程控话机与被测设备的待测话音接口连接；

步骤3.4：用户通过上位机将电话号码配置给选定的三路程控话机；

步骤3.5：用户通过上位机控制第一话机摘机，控制第一话机对应的话音生成与检测单元输出电话会议号对应的双音组合信号，发起电话会议；

步骤3.6：用户通过上位机检测到其余二路程控话机振铃后，分别摘机接通，进入电话会议状态；

步骤3.7：用户通过上位机控制第一话机对应的话音生成与检测单元输出话音信号，控制第二话机和第三话机对应的话音生成与检测单元接收话音信号，完成话音检测；

步骤3.8：用户通过上位机控制第二话机对应的话音生成与检测单元输出话音信号，控制第一话机和第三话机对应的话音生成与检测单元接收话音信号，完成话音检测；

步骤3.9：用户通过上位机控制第三话机对应的话音生成与检测单元输出话音信号，控制第一话机和第二话机对应的话音生成与检测单元接收话音信号，完成话音检测；

步骤3.10：用户通过上位机控制第一话机、第二话机与第三话机挂机，完成一次点全双工电话会议检测。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明将通信与控制单元、程控话机单元、话音生成与检测单元、接口适配单元、电源单元、供电与接口单元置于一个小型的结构壳体中，实现整体模块化；

2、本发明能够针对不同检测对象不同类型的需求完成检测；

3、本发明能够实现摘机、拨号、振铃检测、挂机的全过程可程序控制；

4、能够实现话音输出、话音接收、话音质量评估，进而模拟通话过程；

5、实现话音通信检测的结果自动统计，可将统计后的检测结果通过接口上报给上位机。

本发明的其他有益效果，将在具体实施方式中通过具体技术特征和技术方案的介绍来阐述，本领域技术人员通过这些技术特征和技术方案的介绍，应能理解所述技术特征和技术方案带来的有益技术效果。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的结构示意框图；

图2为检测系统进行通信设备话音接口检测示意框图；

图3为检测系统搭配适配盒进行大量话音接口检测示意框图；

图4为检测系统进行组网点对点话音通信检测示意框图；

图5为检测系统进行组网电话会议检测示意框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供了一种军用话音通信检测系统，可用作战术通信系统中通信节点设备的话音通信检测功能检测设备，参照图1所示，该系统具体包括：通信与控制单元、程控话机单元、话音生成与检测单元、接口适配单元、电源单元、供电与接口单元。

模块的各个单元置于一个便携式的盒体中，相关接口通过盒体开口引出，便于连接使用。模块可以搭配控制终端直接使用，也可以装入其他测试平台中协同使用。

通信与控制单元，用于接收上位机输入的指令，转为控制信息，控制程控话机单元、话音生成与检测单元、接口适配单元，接收程控话机单元和话音生成与检测单元返回的数据。

程控话机单元返回的数据，会在通信与控制单元中完成摘挂机检测，并将结果上报上位机；话音生成与检测单元返回的数据，在通信与控制单元中完成预处理后，发送给上位机，进行后续的运算与显示，实现频率、电压、失真度等参数测试。

程控话机单元，提供可程控话机，用于接收通信与控制单元的指令，控制电话线/电话口的电平，发送话音生成与检测单元提供的合成声音，同时分析电话线的电压，获取对端话机的状态并上报通信与控制单元，接收模拟信号音并传给话音生成与检测单元完成信号采集。

话音生成与检测单元，用于接收通信与控制单元的指令，将通信与控制单元提供的数字音频信号转为模拟音频信号，实现拨号和模拟通话发声，并完成程控话机单元接收的模拟信号音采集，转为数字音频信号后传给通信与控制单元，最终上报上位机完成测试分析。话音生成与检测单元与程控话机单元一一对应。

接口适配单元，用于连接被测设备的话音接口，在通信与控制单元的控制下，通过开关矩阵实现被测设备的话音接口与程控话机单元的连接。

电源单元，用于将外部供电转为检测模块其他单元电路所需要的工作电压。

供电与接口单元，用于接入外部供电，并连接上位机的通信接口。

1)通信与控制单元包括如下功能电路：

FPGA及其外围电路，负责检测模块的数字信号处理工作，内部功能逻辑主要包括串行接口通信、摘挂机检测、双音信号数据、测试语音数据、接收话音检测、接口适配控制、数模转换控制、模数转换控制等部分。

存储器，可多次写入读出的串行FLASH存储器，断电后仍可保持储存的数据信息，主要用作通信与控制单元的程序存储介质。

晶体振荡器，为FPGA提供参考时钟。

2)程控话机单元包括如下功能电路：

铃流检测与反正极检测，铃流检测用于检测所连接的话音接口电压和铃流信号，判断是否被呼叫；反正极检测用于检测所连接的话音接口的极性是否翻转。

摘机驱动，用于控制程控话机处于摘机或挂机状态，挂机状态下，程控话机的恒流负载断开连接，音频通路断开；摘机状态下，程控话机的恒流负载接通，音频通路接通。

恒流负载，用于决定程控话机的恒流源端电压，摘机状态下，程控话机的恒流负载接通，话机线端电压9V左右；挂机状态下，程控话机的恒流负载断开连接，话机线端电压48V左右。

高阻通道，用于挂机状态下接收CID信号。

2/4变换电路，内部音频变压器，用于实现话音接口2/4的变换和隔离。

保护电路，使用限流、限压敏器件，用于保护程控话机单元的接口电路。

程控话机单元的数量根据检测模块所需要的检测功能来配置，点对点话音通信检测需要2路程控话机单元，全双工电话会议检测需要至少3路程控话机单元。

3)话音生成与检测单元包括如下功能电路：

话音生成模块，其用于将通信与控制单元提供的数字音频信号转为模拟音频信号，可以产生单音频信号和多音频组合信号；在本项目中，多音频组合信号用于实现程控话机的拨号，单音频信号用于模拟通话的发声。

话音检测模块，其用于接收程控话机单元提供的话音信号，完成话音信号的信号调理与模数转换，将模拟音频信号转为数字信号，传输给通信与控制单元。

话音生成与检测单元与程控话机单元一一对应。

4)接口适配单元包括如下功能电路：

开关矩阵，其用于连接被测设备的话音接口与程控话机单元，实现话音接口的多选一。

驱动电路，其用于接收通信与控制单元的控制信号，并驱动开关矩阵完成通路的选择切换。

5)供电与接口单元包括如下功能电路和接口：

USB接口电路，其用于连接上位机的USB接口，将USB接口的供电转给检测模块的电源单元，并将USB接口通信转为串口通信，连接通信与控制单元；

串行接口电路，其用于连接上位机的RS232串口，完成电平转换后，连接通信与控制单元；

电源接口，其用于连接外部供电，并将供电转给检测模块的电源单元；

上述接口中，串行接口电路与电源接口组合使用，USB接口电路单独使用；在实际使用过程中，USB接口电路和串行接口电路二选一即可。

本发明还提供了一种军用话音通信检测系统的检测方法，该检测方法具体包括如下步骤：

步骤1：用户通过上位机软件选择检测方式为点对点话音通信检测还是全双工电话会议检测。

步骤2：用户进行点对点话音通信检测，设置检测模块工作在点对点话音通信检测模式，检测模块的程控话机单元选定2路程控话机，依次进行摘机、拨号、振铃、通话、挂机的过程，完成点对点话音通信检测。

步骤3：用户进行全双工电话会议检测，设置测试仪工作在全双工电话会议检测模式，检测模块的程控话机单元选定至少3路程控话机，其中1路程控话机发起会议，其他程控话机振铃后摘机参加会议，各个程控话机依次输出话音，其他程控话机接收话音，完成全双工电话会议检测。

其中，步骤2包括如下步骤：

步骤2.1：检测模块替代电话机接入被测设备的话音接口，用户通过上位机查询被测设备各个话音接口对应的电话号码；

步骤2.2：用户通过上位机配置检测模块的接口适配单元，将选定的2路程控话机与被测设备的待测话音接口连接；

步骤2.3：用户通过上位机将电话号码配置给选定的2路程控话机(话机1和话机2)；

步骤2.4：用户通过上位机控制话机1摘机，控制话机1对应的话音生成与检测单元输出话机2电话号码对应的双音组合信号，呼叫话机2；

步骤2.5：用户通过上位机检测到话机2振铃，控制话机2摘机，2路程控话机进入通话状态；

步骤2.6：用户通过上位机控制话机1对应的话音生成与检测单元输出话音信号，控制话机2对应的话音生成与检测单元接收话音信号，完成话音检测；

步骤2.7：用户通过上位机控制话机2对应的话音生成与检测单元输出话音信号，控制话机1对应的话音生成与检测单元接收话音信号，完成话音检测；

步骤2.8：用户通过上位机控制话机1与话机2挂机；

步骤2.9：参照步骤2.4至步骤2.8，用户通过上位机控制话机2完成一次摘机、呼叫话机1、通话的全过程后，控制2路程控话机挂机，最终完成一次点对点话音通信检测。

其中，步骤3包括如下步骤：

步骤3.1：检测模块替代电话机接入被测设备的话音接口，用户通过上位机查询被测设备各个话音接口对应的电话号码；

步骤3.2：用户通过上位机在被测设备上创建电话会议，并将所有待测的话音接口对应的电话号码添加到电话会议中；

步骤3.3：用户通过上位机配置检测模块的接口适配单元，将选定的3路程控话机与被测设备的待测话音接口连接；

步骤3.4：用户通过上位机将电话号码配置给选定的3路程控话机(话机1、话机2和话机3)；

步骤3.5：用户通过上位机控制话机1摘机，控制话机1对应的话音生成与检测单元输出电话会议号对应的双音组合信号，发起电话会议；

步骤3.6：用户通过上位机检测到其余2路程控话机振铃后，分别摘机接通，进入电话会议状态；

步骤3.7：用户通过上位机控制话机1对应的话音生成与检测单元输出话音信号，控制话机2和话机3对应的话音生成与检测单元接收话音信号，完成话音检测；

步骤3.8：用户通过上位机控制话机2对应的话音生成与检测单元输出话音信号，控制话机1和话机3对应的话音生成与检测单元接收话音信号，完成话音检测；

步骤3.9：用户通过上位机控制话机3对应的话音生成与检测单元输出话音信号，控制话机1和话机2对应的话音生成与检测单元接收话音信号，完成话音检测；

步骤3.10：用户通过上位机控制话机1、话机2与话机3挂机，完成一次点全双工电话会议检测。

接下来，对本发明通过实例进行更为具体的说明。

实例1：

利用本发明的检测模块检测某通信设备。上位机通过USB总线连接检测模块，在给检测模块供电的同时，完成对检测模块的参数配置和结果查询。本发明的检测模块的话机接口通过测试线缆直接连接被测设备的话音接口，见图2。

检测人员设置被测设备工作在话音通信状态。

检测人员设置检测模块工作在点对点话音通信检测模式，进入话音通信质量检测界面，选定检测模块的2路程控话机，控制话机1呼叫话机2，接通后话机1发送语音，话机2接收语音，检测语音的频率、电压、失真度，然后挂机，可以完成被测设备话音接口的话音通信质量检测。

检测人员设置检测模块工作在点对点话音通信检测模式，进入话音通信呼通率检测界面，选定检测模块的2路程控话机，设置呼通次数为100次，控制话机1呼叫话机2，接通后2部话机挂机，记为呼通1次；呼叫过程中出现超时、无振铃、不能接通等异常情况，记为呼叫失败1次；100次完成后，统计呼通次数并上报结果，可以完成被测设备话音接口的话音通信呼通率检测。

当被测设备的话音接口数量众多，超过了检测模块中接口适配单元的接入能力，就可以搭配测试适配盒来完成检测，见图3。上位机控制测试适配盒连接被测设备，完成被测设备的接口归一化(多选一)后，连接检测模块，再进行相关检测。

实例2：

利用本发明的检测模块检测某战术通信系统。该战术通信系统由至少2个通信节点设备建立通信连接组成，上位机通过USB总线连接检测模块，在给检测模块供电的同时，完成对检测模块的参数配置和结果查询。本发明的检测模块的话机接口通过测试线缆分别连接2个通信节点设备的话音接口，见图4。

检测人员设置被测战术通信系统完成组网连接，系统工作在某种信道组网通信状态。

检测人员设置检测模块工作在点对点话音通信检测模式，进入话音通信质量检测界面，选定检测模块的2路程控话机，控制话机1呼叫话机2，接通后话机1发送语音，话机2接收语音，检测语音的频率、电压、失真度，然后挂机，可以完成被测战术通信系统的话音通信质量检测。

检测人员设置检测模块工作在点对点话音通信检测模式，进入话音通信呼通率检测界面，选定检测模块的2路程控话机，设置呼通次数为100次，控制话机1呼叫话机2，接通后2部话机挂机，记为呼通1次；呼叫过程中出现超时、无振铃、不能接通等异常情况，记为呼叫失败1次；100次完成后，统计呼通次数并上报结果，可以完成被测战术通信系统的话音通信呼通率检测。

实例3：

利用本发明的检测模块检测某战术通信系统。该战术通信系统由多个通信节点设备建立通信连接组成，上位机通过USB总线连接检测模块，在给检测模块供电的同时，完成对检测模块的参数配置和结果查询。本发明的检测模块的话机接口通过测试线缆分别连接3个通信节点设备的话音接口，见图5。

检测人员设置被测战术通信系统完成组网连接，系统工作在某种信道组网通信状态，检测模块所连接的话音接口对应的电话号码都添加到电话会议中。

检测人员设置检测模块工作在全双工电话会议检测模式，进入全双工电话会议检测界面，选定检测模块的3路程控话机，控制话机1呼叫电话会议号发起会议，其他程控话机振铃后摘机参加会议，各个程控话机依次输出话音，其他程控话机接收话音，检测语音的频率、电压、失真度，然后挂机结束电话会议，可以完成被测战术通信系统的全双工电话会议检测。

本发明实施例提供了一种军用话音通信检测系统及其检测方法，实现话音通信检测的模块化，便于携带单独使用，也方便集成到其他测试平台中协同使用；实现针对不同检测对象的灵活性，以适应各种类型战术通信设备中不同类型的检测需求；实现电话机的程控，实现摘机、拨号、振铃检测、挂机的全过程可程序控制；实现通话过程的模拟，实现话音输出、话音接收、话音质量评估；实现话音通信检测的结果自动统计。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。